测量误差 _生活百科

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测量误差【测量误差】在测量时，测量结果与实际值之间的差值叫误差。真实值或称真值是客观存在的，是在一定时间及空间条件下体现事物的真实数值，但很难确切表达。测得值是测量所得的结果。这两者之间总是或多或少存在一定的差异，就是测量误差。
基本介绍中文名：测量误差
外文名：measure error
定义：测量结果与实际值之间的差值
分类：系统误差、随机误差、粗大误差
基本介绍每一个物理量都是客观存在，在一定的条件下具有不以人的意志为转移的客观大小，人们将它称为该物理量的真值。进行测量是想要获得待测量的真值。然而测量要依据一定的理论或方法，使用一定的仪器，在一定的环境中，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，这种偏差就叫做测量值的误差。测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。误差产生的原因可归结为以下几方面。1、测量装置误差2、环境误差3、测量方法误差4、人员误差目的研究测量误差的目的，是为了儘可能减少测量误差，提高测量的精确度。误差来源测量工作是在一定条件下进行的，外界环境、观测者的技术水平和仪器本身构造的不完善等原因，都可能导致测量误差的产生。通常把测量仪器、观测者的技术水平和外界环境三个方面综合起来，称为观测条件。观测条件不理想和不断变化，是产生测量误差的根本原因。通常把观测条件相同的各次观测，称为等精度观测；观测条件不同的各次观测，称为不等精度观测。具体来说，测量误差主要来自以下四个方面：(1) 外界条件主要指观测环境中气温、气压、空气湿度和清晰度、风力以及大气折光等因素的不断变化，导致测量结果中带有误差。(2) 仪器条件仪器在加工和装配等工艺过程中，不能保证仪器的结构能满足各种几何关係，这样的仪器必然会给测量带来误差。(3) 方法理论公式的近似限制或测量方法的不完善。(4) 观测者的自身条件由于观测者感官鉴别能力所限以及技术熟练程度不同，也会在仪器对中、整平和瞄準等方面产生误差。测量误差按其对测量结果影响的性质，可分为系统误差和偶然误差。基本分类物理实验中的测量在物理实验中，对于待测物理量的测量分为两类：直接测量和间接测量。直接测量可以用测量仪器和待测量进行比较，直接得到结果。例如用刻度尺、游标卡尺、停表、天平、直流电流表等进行的测量就是直接测量。间接测量则是不能直接用测量仪器把待测量的大小测出来，而要依据待测量与某几个直接测量量的函式关係求出待测量。例如重力加速度，可通过测量单摆的摆长和周期，再由单摆周期公式算出，这种类型的测量就是间接测量。（1）按照误差的表示方式可分为绝对误差、相对误差和引用误差等三种。绝对误差被测量的测得值与其真值之差。即：绝对误差=测得值一真值绝对误差与测得值具有同-量纲。与绝对误差大小相等、符号相反的量称为修正值，即修正值=-绝对误差=真值-测得值从上式可知，含有误差的测得值加上修正值后就可消除误差的影响。相对误差绝对误差对被测量真值之比的百分率。即：相对误差可以比较确切地反映测量的準确程度。例如，用两台频率计数器分别测量準确频率分别为f1=1000Hz和f2=1 000 000Hz的信号源，其绝对误差分别为△f1=1Hz和△f2=10Hz 。儘管△f2大于△f1，但并不能因此而得出对f1的测量较f2準确的结论。经计算，测量f1的相对误差为0．1%，而测f2的相对误差为0．001%，后者的测量準确程度高于前者。相对误差又叫相对真误差。引用误差饮用误差是一种简化的和实用的相对误差，常在多档量程和连续分度的仪器、仪表中套用。在这类仪器、仪表中，为了计算和划分仪表準确度等级的方便，一律取该仪器的量程或测量範围上限值作为计算相对误差的分母，并将其结果特称为引用误差，即常用的电工仪表分为±0．1、±0．2、±0．5、±1．0、±1．5、±2．5和±5．0七级，就是用引用误差表示的，如±1．0级，表示引用误差不超过1．0% 。（2）按性质和特点可分为系统误差、随机误差和粗大误差三大类。系统误差:在相同条件下多次测量同一量时，误差的符号保持恆定，或在条件改变时按某种确定规律而变化的误差。所谓确定的规律，意思是这种误差可以归结为某一个因素或几个因众的函式，一般可用解析公式、曲线或数表来表达。造成系统误差的原因很多，常见有：测量设备的缺陷、测量仪器不準、测量仪表的安装、放置和使用不当等引起的误差；测量环境变化，如温度、湿度、电源电压变化、周围电磁场的影响等带来的误差；测量方法不完善，所依据的理论不严密或採用了某些近似公式等造成的误差。系统误差具有一定的规律性，可以根据系统误差产生的原因採取一定的技术措施，设法消除或减弱它。随机误差:在实际相同条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。随机误差主要是由那些对测量值影响微小，又互不相关的多种随机因素共同造成的，例如热骚动、噪声干扰、电磁场的微变、空气扰动、大地微振等等。一次测量的随机误差没有规律，不可预定，不能控制也不能用实验的方法加以消除。但是，随机误差在足够多次测量的总体上服从统计的规律。随机误差的特点是：在多次测量中，随机误差的绝对值实际上不会超过一定的界限，即随机误差具有有界性；众多随机误差之和有正负相消的机会，随着测量次数的增加，随机误差的算术平均值愈来愈小并以零为极限。因此，多次测量的平均值的随机误差比单个测量值的随机误差小，即随机误差具有抵偿性。由于随机误差的变化不能预定，因此，这类误差也不能修正，但是，可以通过多次测量取平均值的办法来削弱随机误差对测量结果的影响。粗大误差:超出在规定条件下预期的误差叫粗大误差。也就是说，在一定的测量条件下，测量结果明显地偏离了真值。读数错误、测量方法错误、测量仪器有严重缺陷等原因，都会导致产生粗大误差。粗大误差明显地歪曲了测量结果，应予剔除，所以，对应于粗大误差的测量结果称异常数据或坏值。所以，在进行误差分析时，要估计的误差通常只有系统误差和随机误差两类。测量分类测量误差主要分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差设被测量的真值为N′，测得值为N，则测量误差Δ′N为Δ′N=N－N′ 。系统误差