测量误差的来源与分类

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：2）随机误差对同一被测量进行多次重复测量时，若误差的大小随机变化，不可预知，这种误差称为随机误差，又称偶然误差。随机误差的特点是：在测量次数测量足够时，其总体服从统计规律，它反映测量值离散性的大小，所以说随机误差的大小表明测量结果的精密度。产生随机误差的原因主要有机械干扰、环境干扰、电磁场变化、放电噪声、光和空气及系统元件噪声等。可以采用对多次测量值取算术平均值的方法来减小随机误差的影响。

1.误差来源分析

为了减小测量误差，提高测量的准确度，必须明确测量误差的主要来源，以便估算测量误差并采取相应措施减小测量误差。测量误差是多种误差因素共同作用的结果。

1）仪器误差

仪器误差是由于仪器仪表本身及其附件设计、制造、装配、检验等环节的不完善，以及在使用过程中因元器件老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器设备带有的误差。例如，示波器的探极线含有的误差，仪器仪表的零位偏移等。减小仪器误差的主要途径是根据实际测量任务，正确地选择测量方法和使用测量仪器。

2）使用误差

使用误差是由于对测量设备操作不当而造成的误差，又称操作误差。例如，未按操作规程进行预热、调节、校准后再测量。减小使用误差的主要途径是提高测量操作技能，严格按照仪器使用说明书规定的方法、步骤进行操作。

3）人身误差

人身误差是由于测量者的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯或缺乏责任心等因素引起的误差，如读错刻度、念错读数等。减小人身误差的主要途径是提高操作者的操作技能和责任心，采用更合适的测量方法，采用数字显示的客观读数等。

4）影响误差

影响误差是由于各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。对于电子测量来说，最主要的影响因素是环境温度、电源电压和电磁干扰。当环境条件符合要求时，影响误差可以不予考虑。

5）方法误差和理论误差

方法误差是由于测量方法不合理所造成的误差。例如，用普通万用表测量电路中高阻值电阻两端的电压，由于表内阻不高而形成分流作用所引起的误差。理论误差是由于用近似公式或近似值计算测量结果所引起的误差。

2.误差的分类

虽然产生误差的原因多种多样，但按照误差表现的规律可分为三种，即系统误差、随机误差和粗大误差。

1）系统误差

对同一被测量进行多次重复测量时，若误差固定不变或者按照一定规律变化，这种误差称为系统误差。例如仪表刻度的偏差，使用时的零位不准，温度、湿度、电源电压等变化造成的误差。系统误差的特点是：测量条件一经确定，误差即为一确定数值，用多次测量取平均值的方法并不能改变其大小。产生系统误差的原因是多方面的，但总是有一定规律的，针对其产生的来源采取一定的技术措施，可以减小它的影响。例如，对零位不准的仪器重新调零等。

2）随机误差

对同一被测量进行多次重复测量时，若误差的大小随机变化，不可预知，这种误差称为随机误差，又称偶然误差。例如，温度环境及电源电压频繁波动，电磁干扰等引起的误差。随机误差的特点是：在测量次数测量足够时，其总体服从统计规律，它反映测量值离散性的大小，所以说随机误差的大小表明测量结果的精密度。产生随机误差的原因主要有机械干扰、环境干扰、电磁场变化、放电噪声、光和空气及系统元件噪声等。可以采用对多次测量值取算术平均值的方法来减小随机误差的影响。

3）粗大误差

测量结果明显地偏离其实际值所对应的误差，称为粗大误差或疏忽误差，又称过失误差，简称粗差。确认含有粗差的测得值称为坏值，应当剔除不用，因为坏值不能反映被测量的真实数值。产生粗大误差的主要原因包括测量方法不当或错误，测量操作疏忽和失误，测量条件的突然变化等。

测量误差的来源与分类

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