文档介绍：测量误差的分析与研究
摘要:测量要依据一定的理论或方法,使用一定的仪器,一定的环境中,由具体的人进行。由于实验理论上存在着近似性,方法上难以很完善,实验仪器灵敏度和分辨能力有局限性,周围环境不稳定等因素的影响,待测量的真值是不可能测得的,测量结果和被测量真值之间总会存在或多或少的偏差。在测量过程中,无论是直接测量还是间接测量,都无法做到完全消除测量误差。测量误差的来源是多方面的,本文通过对测量误差主要来源的分析,以有效的对其产生来源进行控制,以减少测量误差的产生。本文介绍了测量误差的定义和分类情况,每种测量误差的特点,然后针对每种测量误差可以采用的方法,来达到减弱或者消除的目的。
关键词:测量误差,系统误差,随机误差,粗大误差,误差分析
0 引言
质量始于测量,在质量管理中,无论是应用统计过程控制(SPC ) ,或是利用实验设计(DOE) 等优化过程控制质量,都直接依靠于对过程数据的整理分析,因此,测量数据的质量对于管理实践而言具有至关重要的意义。为了获得高质量的数据,就需要对测量系统的诸多的误差源进行分类、分析。
测量是为确定被测对象的量制而进行的实验过程。但是在测量中,人们通过实验的方法来求被测量的真值时,由于对客观规律认识的局限性、测量仪器不准确、测量手段不完善、测量条件发生变化以及在测量工作中的疏忽或错误等等原因,都会造成测量结果与真值不相等,这个差别就是测量误差。为了使测量结果更真实地反映测量对象,应该掌握误差的规律,在一定的条件下尽量减小误差。
1 测量误差基本概念
在测量过程中,由于测量器具本身的误差以及测量方法、测量环境等因素制约,导致测得值与被测真值之间存在一定的差异,这种差异称为测量误差
。
测量误差是测量结果与被测量真值的差别。通常有绝对误差、相对误差和引用误差三种。
绝对误差
绝对误差: △X= X-X0 。
其中: △X为绝对误差,X为被测量的给出值,X0为被测量的真值。
相对误差
绝对误差能够表示测量结果与真值的偏离程度,但不能反映测量的准确程度,因此提出了相对误差:
引用误差
绝对误差与测量仪表量程之比。按最大引用误差将电测量仪表的准确度等级分为7级,指数a 分别为:,,,,,,。

2 测量误差的类型
根据误差的性质,测量误差可以分为系统误差、随机误差(偶然误差)和粗大误差(疏忽误差)三类。m
系统误差
系统误差是指相同条件下多次测量同一量时,误差的绝对值和符号保持恒定,或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差。系统误差反映了多次测量总体平均值偏离真值的程度。
系统误差具有积累性,无法用多次观测取平均的方法消除,对测量结果的影响很大。系统误差是由固定不变的或按确定规律变化的因素造成的,如: (1)仪器误差:这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准,仪器未调整好,外界环境(光线、温度、湿度、电磁场等)
对测量仪器的影响等所产生的误差。(2)理论误差(方法误差)这是由于测量所依据的理论公式本身的近似性,或实验条件不能达到理论公式所规定的要求,或者是实验方法本身不完善所带来的误差。例如热学实验中没有考虑散热所导致的热量损失,伏安特测电阻时没有考虑电表内阻对实验结果的影响等。