减小测量误差的方法总结

减小测量误差的方法总结
摘要：本文通过知识回顾法、查阅资料法、总结法，介绍了测量误差的基本概念和来源，从不同角度归纳出误差的分类，并从如何弥补仪器缺陷、减小系统误差和随机误差方面做详细介绍。

关键词：测量误差误差来源减小误差
一、测量误差的概念和来源
（一）测量误差的概念
在测量时，测量结果与实际值之间的差值叫误差。

真实值是客观存在的，是在一定时间下体现事物的真实数据。

测量值是测量所得的结果。

这两者之间总是或多或少的存在一定的差异，就是测量误差。

（二）测量误差的主要来源
1.外界条件
外界的温度、湿度、大气折射等对观测结果都会产生影响。

2.仪器条件
仪器制造产生的精度缺陷。

3.观测者自身条件
每个人都有自己的鉴别能力，一定的分辨率和技术条件，在仪器安置、照准、读数等方面可能会产生误差。

二、测量误差的分类及简单介绍
（一）按表示方法
1.绝对误差：是示值与被测量真值之间的差值。

设被测量的真值为A0，器具的示值为x，则绝对误差Δx为：
Δx=x-A0 （1）由于一般无法求得真值A0，在实际应用中，常用精度高一级的标准器具的示值A代替之。

X与A之差常称为器具的示值误差。

记为：
Δx=x-A （2）通常以此值代表绝对误差。

绝对误差一般适用于标准器具的校准。

2.相对误差：是相对误差Δx与被测量的约定值之比，它较绝对误差更能确切地说明测量精度。

3.容许误差：是根据技术条件的要求，规定某一类器具误差不应超过的最大范围。

（二）按误差出现的规律分类
1.系统误差
其变化规律服从某种已知函数。

系统误差主要由以下几个方面引起：材料、零部件及工艺缺陷；环境温度、湿度、压力的变化以及其他外界干扰等。

系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。

系统误差越小，测量就越正确。

2.随机误差
又称偶然误差，其变化规律未知。

随机误差是由很多复杂因素的微小变化的总和所引起的，具有随机变量的一切特点，在一点条件下服从统计规律。

因此，通过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，则可从理论上估计对测量结果的影响。

随机误差表现了测量结果的分散性。

在误差理论中，常用精密度一词来表征随机误差的大小。

随机误差越小，精密度越高。

3.粗大误差
是指在一定条件下测量结果显着地偏离其实际值所对应的误差。

在测量及数据处理中，如发现某次测量结果所对应的误差特别大或小时，应认真判断误差是否属于粗大误差，如是，该值应舍去不用。

三、测量误差的减小
下面将从测量误差的三个主要来源：仪器条件、外界条件、观测者自身条件，进行分析如何减小测量误差。

（一）弥补仪器缺陷
由于仪器本身的缺陷带来测量误差，如零点偏离，为了减小测量误差，首先就得考虑弥补仪器的缺陷。

可以由以下的方法：
1.替代法
替代法是指在测量装置上对某一带测量进行测量后，立即将带测量与标准量进行交换，再次进行测量，利用函数关系，从而得出测量的值。

即在测量装置上对某一带测量进行测量后，再次进行测量，并调到同样的情况，从而得出带测量等于标准量。

例如，用电桥测量电阻时，调平衡后，把被测电阻用可变标准电阻替换，调标准电阻值使电桥再次达到平衡，则标准电阻的示值即为被测电阻的阻值。

这样可消除用此电桥自身可能存在的误差。

2.对称观测法
对称观测法是指若有随时间线性变化的误差，将观测程序对某时刻对称地再做一次。

例如，一只灵敏电流计零点随时间有线性漂移，在测量读数前记下一次零点值，取两次零点值的平均来修正测量值。

由于很多随时间变化的误差在短时间内均可近似认为是线性变化，因此对称观测法是一种能够消除随时间变化的误差的常用方法。

（二）外界条件是引起测量误差的重要因素
外界条件，如温度、湿度等因素，在一定程度上使得测量结果与测量值存在一定的偏差，与真实值相差甚远。

因此，保持相对稳定的测量环境是十分重要的，即每次测量时将这些外界因素的值控制在一个相对稳定的范围内。

（三）观测者自身应注意的事项
1.熟悉掌握仪器的使用规则；
2.测量过程中，保证除实验直接相关因素以外的所有因素趋于稳定状态，使得测
量结果不受之影响；
3.读数时应保持视线水平于仪器，避免测量结果读的误差。

四、部分误差种类的减小方法
（一）系统误差的消除方法
为了进行正确的测量，以取得可靠的数据，在测量前或测量过程中，必须尽力消除产生系统误差的来源。

首先，应检查测量仪器本身的性能是否符合要求。

例如，仪器是否有检定合格证书，经过长途运输或长期未使用的仪器，在使用前应全面进行外观与内部质量的检查，看能否正常工作；其次，测量前应仔细检查仪表是否处于正常工作条件，如环境条件及安装位置等是否符合技术要求的规定，是否经过正确的调整等。

下面是一些为了减少和消除系统误差常用的方法：
1. 交换法
在测量过程中，将引起系统误差的某些条件（如被测物的位置）相互交换，而保持其他条件不变，使产生系统误差的因素对测量结果起反作用，从而抵消了系统误差。

2. 上、下读数法或换向法
仪表测量机构的空程或间隙等的影响会造成误差，取上行取数和下行读数的平均值可以消除这部分系统误差。

3. 补偿法
在测量过程中，由于某种条件的变化或仪器的某个环节的非线性特性等会引入
变化的系统误差。

此时常在测量系统中采取补偿措施，以便在测量过程中自动消除系统误差，减弱或消除的较好办法是在测量系统中加冷端补偿器，则会引起自动补偿的作用等。