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设备校准中的测量误差 – 3D Vina

1. 测量的系统误差及其消除方法

测量的系统误差是指在重复测量过程中,其值和符号不变或按一定规律变化的部分误差。大多数情况下,系统误差可以通过实验确定,也可以从测量结果中消除。

值得注意的是,未检测到的系统误差比随机误差更危险,因为它们总是会导致不正确的测量结果。

a. 测量中系统误差的原因

+ 测量仪器:是最重要的因素,它往往体现在测量仪器的结构、制造工艺和标记上。测量仪器在储存和使用过程中的部件和零件的磨损和老化也是造成这种误差的原因。

+ 测量仪器的安装:许多测量仪器中,动、静部件之间的相对位置对其精度影响很大。测量仪器安装不正确会造成一定的系统误差。台秤、盘秤、分析天平……如果未调整水平,工作时支撑尺片将无法与秤盘完全接触,秤的振动特性将发生变化,导致称量结果不正确。a/ 测量中系统误差的原因

+ 环境条件:例如温度、湿度、气压、磁场……会影响测量值、测量仪器的特性,从而导致测量结果出现误差。例如,温度会影响物体的长度、电阻等。

+ 测量方法:每种测量方法都有其自身的系统误差(理论误差)。使用不同的测量方法会产生不同的系统误差。因此,请根据具体需求选择测量方法,并考虑在使用该测量方法时是否使用校正值。例如:在两个杠杆臂不相等的情况下平衡两个杠杆臂。

+测量人员:由于身体特征,性格,水平...测量人员可能存在不正确的操作习惯,视觉错误或对测量刻度,指示刻度有不正确的读数等。

b. 消除测量的系统误差

从上述产生系统误差的原因来看,我们常常采用如下一些措施来消除它。

+ 测量前消除误差原因

定期及时对测量仪器进行检查、测试和校准,以发现和纠正误差。

安装测量设备并使其处于正确的状态。使用辅助设备将环境条件保持在可接受的范围内。

+ 消除测量过程中的系统误差

根据测量装置的结构特点和系统误差产生的原因,选择合适的测量方法,既能测量系统误差,又能消除系统误差:例如,电位法、双重倒置称量法等。与样品比较法由于限制了比较装置的系统误差,因此常用于高精度的检验和校准。

+ 正确的测量结果。

修正测量结果有助于我们更好地克服由测量仪器或环境条件波动引起的系统误差。

2.测量随机误差

尽管系统误差和过失误差的成因已被消除和克服,但每次测量仍然受到许多无法完全消除的随机因素的综合影响,其中包括未检测到的系统因素的影响。这些因素会导致测量结果中出现随机误差,其大小无法预先确定。然而,通过仔细地重复测量,我们可以通过一系列计算量来评估其水平。即:

a.算术平均值:

b.标准差s (也称均方差):

其中 xi:是由 n 次单独测量组成的重复测量中第 i 次测量时获得的值。

X的平均值被作为被测量量级的估计值(*)。有些教材说:重复测量的次数n越大,越接近被测量的真值。这并不正确,事实上,n越大,我们从测量结果中剔除的随机误差成分就越多,此时系统误差成分δHT表示为δ=(Δ/Xtq)×100%。

概率论已经证明,从和s我们总是可以肯定,以预定的概率P(称为置信概率),测量量的大小位于以下范围内:

其中 t 的值取决于重复测量的次数 n 和概率 P,概率 P 可以从学生分布表中查找(见表)

价值观

宽度


3. 不同误差类型的测量结果

a.系统误差和随机误差都较大,准确度和精密度(保真度)较差。

b.随机误差小,系统误差大。

c.系统误差小,随机误差大。

d.系统误差和随机误差均较小,测量设备精度高。

4. 测量的一些特点

+ 真实度:测量结果的系统误差较小的特性。

+ 重复性:指重复测量同一量时,得出相似结果(随机误差较小)的测量特性。常用于评估稳定性。

+ 准确度:是一个定性概念,是指单次测量结果接近被测量真实值的特性。

+ 稳定性:随着时间的推移产生恒定结果的特性。

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