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[经验] 测量误差的分类及减小方法

2018-2-8 09:22:28  656 测量误差 分类 方法
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      根据误差的性质不同,测量误差分为系统误差、偶然误差和疏失误差三类。
      1、系统误差
      系统误差是指在相同的条件下,多次测量同一最值时,误差的绝对值和符号保持不变,或在条件改变时按一定规律变化的误差。
      (1)产生系统误差的原因
      ①测量仪器设计原理及制作上的缺陷。例如刻度的偏差、刻度盘或指针安装偏心、使用时零点偏移、安放位置不当等,多是仪器仪表的基本误差。
      ②测量时的实际温度、湿度及电源电压等环境条件与仪器要求条件不一致等,多属仪器仪表的附加误差。
      ③采用近似的测量方法或近似的计算算公式等,如利用伏安法测电阻。、
      ④测量人员估计读数时,习惯偏于某一方向或有滞后倾向等原因所引起的误差。
      (2)减小误差方法
      ①重新配罝合适的仪表或对测量仪表进行校正,尽量满足仪表要求的工作条件。
      ②采用合理的测量方法。
      ③采用特殊的消除方法,如正负误差补偿法、替代法、引入校正值等。
      系统误差的特点是测量条件一经确定,误差为一确定的数值。用多次测量取平均值的方法,并不能改变误差的大小。系统误差的产生原因是多方面的,但总有规律可循。针对其产生根源采取一定的技术措施,设法减小它的影响。例如,仪器不准,通过校验取得修正值,即可减小系统误差。
      2、偶然误差(随机误差)
      偶然误差是指在相同条件下,多次测最同一量值时,绝对值和符号均以不可预知方式变化的误差。
      (1)产生偶然误差的原因
      ①测量仪器中零部件配合的不稳定或有摩擦,仪器内部器件产生噪声等。
      ②温度及电源电压的频繁波动,电磁场干扰,地面振动等。
      ③测量人员感觉器官的不规则变化,读数不稳定等原因所引起的误差均可造成随机误差,使测量值产生上下起伏的变化。
      ④由外界环境的偶发性变化引起,例如外电场、磁场的突变,温度、湿度的变化等。
      (2)减小方法
      通常采用多次重复测量,取算术平均值的方法来削弱偶然误差对测量结果的影响,故可以用数理统计的方法来处理。因为偶然误差就一次测量而言并没有规律,不可预定。但是当足够多次测量时,其总体服从统计的规律,且多数情况下接近于正态分布。
      这类误差的特点是:在多次测量中误差绝对值的波动有一定的界限,即具有“有界性”;正负误差出现的机会相同,即具有“对称性”;当测量次数足够多时,随机误差的算术平均值趋近于零,即具有“抵偿性”。
      3、疏失误差(粗大误差)
      疏失误差是由于操作者的粗心大意、工作不认真造成的,是一种严重歪曲测量结果的误差。产生这种误差的原因有:
      (1)—般情况下,它不是仪器本身固有的,主要是在测量过程中由于疏忽造成的。例如测量者工作过于疲劳,缺乏经验,操作不当或工作责任心不强等原因造成读错刻度、记错读数或计算错误。这是产生疏失误差的主观原因。
      (2)由于测量条件的突然变化,例如电源电压、机械冲击等引起仪器示值的改变。这是产生疏失误差的客观原因。
      凡确认含有疏失误差的测量数据称为坏值或死值,应当剔除不用。
      上述的划分方法只是相对的,并且可以相互转化。较大的系统误差或偶然误差,也可以视为疏失误差。系统误差与偶然误差之间也不存在严格的界限,例如当电磁场干扰所引起的测最误差比较小时,可以用类似偶然误差取平均值的方法来处理,如果其影响有便于掌握规律时,可以按系统误差引入修正值的方法来处理。这样,掌握了误差转化的特点,可以用数据处理方法,减小误差的影响,这对于测最技术是很有意义的。
      综上所述,对于含有疏失误差的测量值,一经确认后,应当首先予以剔除;对于偶然误差采用统计学求平均值的方法来削弱它的影响;系统误差难以发现,是测量中的最大危险,须在测量工作之前或在测量工作过程中采取一定的技术措施来减小它的影响。

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