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仪器误差的产生、计算、标定的方法
测量所能达到的精度是选择仪器的重要指标, 本文详细的讲述了几种不同情况下, 误差的产
生、计算、标定的方法。希望对您选择合适的测量器具会有一定的帮助。
一、测量误差的定义
测量误差为测量结果减去被测量的真值的差,简称误差。因为真值(也称理论值)无法
准确得到, 实际上用的都是约定真值, 约定真值需以测量不确定度来表征其所处的范围, 因
此测量误差实际上无法准确得到。
测量不确定度:表明合理赋予被测量之值的分散性,它与人们对被测量的认识程度有关,
是通过分析和评定得到的一个区间。
测量误差:是表明测量结果偏离真值的差值,它客观存在但人们无法确定得到。
例如:测量结果可能非常接近真值(即误差很小) ,但由于认识不足,人们赋予的值却落
在一个较大区域内(即测量不确定度较大); 也可能实际上测量误差较大, 但由于分析估计
不足 ,使给出的不确定度偏小。因此在评定测量不确定度时应充分考虑各种影响因素,并对
不确定度的评定进行必要的验证。
二、误差的产生
误差分为随机误差与系统误差
误差可表示为:误差 = 测量结果 - 真值 = 随机误差 +系统误差
因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和
系统误差:由于测量工具(或测量仪器)本身固有误差、测量原理或测量方法本身理论
的缺陷、实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差称为系统误差.
系统误差的特点是在相同测量条件下、重复测量所得测量结果总是偏大或偏小,且误差
数值一定或按一定规律变化. 减小系统误差的方法通常可以改变测量工具或测量方法, 还可
以对测量结果考虑修正值.
随机误差:随机误差又叫偶然误差,即使在完全消除系统误差这种理想情况下,多次重
复测量同一测量对象,仍会由于各种偶然的、无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差,
称为随机误差.
随机误差的特点是对同一测量对象多次重复测量, 所得测量结果的误差呈现无规则涨落,
既可能为正 (测量结果偏大) ,也可能为负 (测量结果偏小) ,且误差绝对值起伏无规则. 但
误差的分布服从统计规律,表现出以下三个特点: 单峰性,即误差小的多于误差大的; 对称
性,即正误差与负误差概率相等;有界性,即误差很大的概率几乎为零.
从随机误差分布规律可知,增加测量次数,并按统计理论对测量结果进行处理可以减小
随机误差.
三、精密度、精确度与准确度
用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量,如果测量值随机误差小,即每次测量结
果涨落小, 说明测量重复性好, 称为测量精密度好也称稳定度好, 因此,测量偶然误差的大
小反映了测量的精密度.
根据误差理论可知,当测量次数无限增多的情况下,可以使随机误差趋于零,而获得的
测量结果与真值偏离程度 —— 测量准确度, 将从根本上取决于系统误差的大小, 因而系统误
差大小反映了测量可能达到的准确程度.
精确度是测量的准确度与精密度的总称,在实际测量中,影响精确度的可能主要是系统
误差, 也可能主要是随机误差, 当然也可能两者对测量精确度影响都不可忽略. 在某些测量
仪器中, 常用精度这一概念, 实际上包括了系统误差与随机误差两个方面, 例如常用的仪表
就常以精度划分仪表等级.
仪表精确度简称精度,又称准