誤差圖
關(guān)注創(chuàng)建者：博集華仿 創(chuàng)建時間：2019-07-27
誤差圖的實例教程
效果圖
陰影誤差圖介紹
陰影誤差圖（Shaded Error Plots）是一種專業(yè)的數(shù)據(jù)可視化方式，主要用于展示一組數(shù)據(jù)點的中心趨勢和其圍繞該中心的可變性。該類圖表廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工程學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和其他需要精確數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)域。陰影誤差圖不僅提供了數(shù)據(jù)的均值（或其他中心測度數(shù)）位置信息，還通過陰影區(qū)域清晰地展示了數(shù)據(jù)的標(biāo)準差或其他可變性度量，提供了數(shù)據(jù)集整體特性的全面視圖。
數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ)
均值（Mean）: 陰影誤差圖通常以數(shù)據(jù)集的算數(shù)平均值作為中心趨勢的代表。
標(biāo)準差（Standard Deviation）: 這是一種用于量化數(shù)據(jù)點偏離均值的度量，標(biāo)準差越大，數(shù)據(jù)點的分散越廣泛。
置信區(qū)間（Confidence Intervals）: 盡管不是所有的陰影誤差圖都采用置信區(qū)間，但這是一種常見的方式，用于估計如果多次抽樣的話，中心趨勢可能會在何處。
矩陣運算和線性代數(shù): 在處理多維數(shù)據(jù)或進行批量計算時，一些基本的矩陣運算和線性代數(shù)知識可能會被用到。
展開 00 載入擴展庫
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
01 誤差圖
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr)
02 修改線的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.',color='r',lw=1)
03 修改數(shù)據(jù)點的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.',color='r',lw=1,
marker='^',ms=10,mec='b',mfc='m',mew='2')
04 修改誤差棒的顯示
x = np.arange(8)
y = 2.5 * np.sin(x / 20 * np.pi)
yerr=0.2
plt.errorbar(x,y,yerr,ls='-.'
展開 從圖11. M6翼型表面升力收斂曲線圖顯示在計算28000步以后升力值趨于穩(wěn)定，可認為計算已經(jīng)達到收斂。
結(jié)果分析：
沿機翼跨度的不同截面處：y/b=0.2，y/b =0.44，y/b =0.65，y/b =0.8，y/b =0.9，y/b =0.95。繪制其壓力、馬赫數(shù)云圖，并給出各斷面與NASA提供實驗數(shù)據(jù)誤差對比曲線。
Y/b =0.2斷面
圖12. 壓力云圖
圖13. 馬赫數(shù)云圖
圖14. Y/b =0.2斷面誤差曲線圖
從圖12到圖14可以看出，在翼型前緣上下表面壓力降低、速度增加，出現(xiàn)了一道膨脹波；在X/L=0.6處，翼型上表面壓力壓力增加、速度降低，也出現(xiàn)了激波。圖14 Y/b =0.2斷面誤差曲線圖中，由網(wǎng)格生成平臺生成的網(wǎng)格，用SU2進行仿真計算的結(jié)果與試驗結(jié)果在壓力系數(shù)數(shù)值和變化趨勢都吻合得非常好。
展開 基于matlab的自適應(yīng)濾波法預(yù)測，自適應(yīng)濾波預(yù)測實質(zhì)上是一種加權(quán)滑動平均預(yù)測，通過迭代得到最佳權(quán)值，并給出了相對誤差圖和預(yù)測效果圖，程序已調(diào)通，可直接運行。
圖2就是這的設(shè)計滿足設(shè)計要求的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖供誤差分析參考。
圖2.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖
2.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計
雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計可以提供光學(xué)系統(tǒng)在子午和弧矢兩個方向的掃描效果。二維平面掃描就是對物方或像方進行二維的平面掃描。二維平面掃描可以是以光軸為圓心的圓形掃描，也可以是以光軸為對稱軸的矩形（正方形）的平面掃描。由于雙光楔元件的運動是軸對稱的因此只要在一維線性掃描的基礎(chǔ)上雙光楔一起繞光軸轉(zhuǎn)動就可實現(xiàn)二維圓形掃描。其實二維圓形掃描就是一維線性掃描的的擴展，多加一個繞軸運動即可實現(xiàn)。
至于二維矩形掃描，也就是利用兩對雙光楔分別在子午和弧矢兩個方向上做線性掃描就可完成。在進行自動設(shè)計時，在圖4內(nèi)選擇“平面掃描”，窗體會顯示需要分別填寫子午方向掃描（幀掃）要求及弧矢方向掃描（行掃）要求及兩個方向雙光楔的所在面序號即可。填寫具體含義同一維線性掃描內(nèi)容。數(shù)據(jù)信息填寫完畢，點擊“確定”按鈕，程序會立即計算出兩組雙光楔的角度設(shè)計值如圖5。圖6分別顯示了雙光楔二維物方矩形掃描系統(tǒng)子午和弧矢兩個剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖6顯示了系統(tǒng)物點掃描軌跡及像方掃描點誤差曲線。像方掃描點誤差相當(dāng)于物方掃描畸變。
圖4.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計
圖5.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖6.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)像面掃描及誤差示意圖
3.雙光楔三維立體深度掃描系統(tǒng)設(shè)計
雙光楔三維立體深度掃描系統(tǒng)顧名思義，就是指掃描系統(tǒng)不僅在某一固定像面上掃描，還可以在像面縱深方向上做立體掃描。立體掃描一般多為運行掃描和深度掃描的結(jié)合，形成圓柱形（筒形）掃描。此種掃描可以用于各種深度探測或深度打孔方面的應(yīng)用。
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圖3為雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖供誤差分析參考。
為實現(xiàn)雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)自動設(shè)計，可以在主窗口界面環(huán)境下利用“編輯”中的“系統(tǒng)基本數(shù)據(jù)”菜單窗體內(nèi)選擇“掃描系統(tǒng)”的“雙光楔掃描方式”出現(xiàn)設(shè)計窗體如圖1。
利用一對雙光楔的相對轉(zhuǎn)動可以實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)的一維掃描。
圖3為雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖供誤差分析參考。
圖2.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖
2.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計
雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計可以提供光學(xué)系統(tǒng)在子午和弧矢兩個方向的掃描效果。二維平面掃描就是對物方或像方進行二維的平面掃描。
記錄歸檔：繪制平面度誤差曲線圖，記錄所有支撐點位置及比較終數(shù)據(jù)，形成驗收報告。
二、圓形鑄鐵平臺注意事項與日常維護
（一）嚴禁事項
禁止在平臺上進行局部強和力焊接、撞擊或超載加載，以免破壞應(yīng)力平衡與幾何精度。
重型工件應(yīng)盡量放置在靠近支撐點的位置，避免在懸空區(qū)域集中施加載荷。
Theoretical Figure是純幾何誤差
不幸的是，在反射鏡中，膜層相位可能極大地過度補償幾何誤差，導(dǎo)致相反意義上的大尺寸誤差。這在圖3中得到說明。
圖3.由一個四分之一波長堆棧組成的擴展區(qū)域反射鏡顯示了這種設(shè)計中固有的過度補償。
圖6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測試結(jié)果
導(dǎo)入一個眼圖，如圖7所示：
圖7.導(dǎo)入需要預(yù)測的眼圖
運行預(yù)測功能，結(jié)果如圖8：
圖8.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測的系統(tǒng)性能
波前圖顯示誤差約為 ± 15 個波，這仍然遠遠超過這種光學(xué)系統(tǒng)的可接受限度。圖像模擬顯示了鏡頭變形與相機系統(tǒng)中可能發(fā)生的失真和像差之間的直接聯(lián)系。該物體是可識別的，但非常模糊。
結(jié)論
本系列文章的第 4 部分展示了如何在 Ansys Workbench 中使用 Ansys LS - DYNA 模擬手機攝像頭模塊的跌落測試的顯式動力學(xué)。
圖3為雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖供誤差分析參考。
圖2.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
圖3.雙光楔一維線性掃描系統(tǒng)像面誤差曲線圖
2.雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計
雙光楔二維平面掃描系統(tǒng)設(shè)計可以提供光學(xué)系統(tǒng)在子午和弧矢兩個方向的掃描效果。二維平面掃描就是對物方或像方進行二維的平面掃描。
3.研究
不同對齊誤差在干涉圖上的影響，如傾斜和偏移
利用VirtualLab軟件可對馬赫澤德干涉儀生成的干涉圖案進行研究分析。
6.研究
不同計算誤差在干涉圖上的影響，如傾斜和偏移
利用VirtualLab軟件可對馬赫澤德干涉儀生成的干涉圖案進行研究分。
擴展閱讀
1.擴展閱讀
以下文件給出了在VirtualLab中如何設(shè)置測量系統(tǒng)的更多細節(jié)。
?盡管整體高帽形狀得到了優(yōu)化，但高帽在光軸附近仍舊包含具有一定的一致性誤差。光路圖中的第二個衍射優(yōu)化函數(shù)探測器可以用于計算和優(yōu)化高帽中心區(qū)域一致性誤差以進一步提升光束質(zhì)量并在邊緣形狀和光軸附近的一致性誤差之間尋找平衡。
6.結(jié)論
?VirtualLab Fusion允許進行折射光束整形系統(tǒng)的參數(shù)優(yōu)化。
?模擬和優(yōu)化考慮了衍射，干涉和像差的影響。
