淺析計量工作中的防差措施

劉振寧 陳君

1法士特齒輪廠檢計二處，寶雞722409；2西安近代化學研究所十二部，西安 710065

淺析計量工作中的防差措施

劉振寧1陳君2

1法士特齒輪廠檢計二處，寶雞722409；2西安近代化學研究所十二部，西安 710065

計量是衡量設計或產(chǎn)品是否合格的重要手段，該文就計量工作中可能出現(xiàn)的差錯進行了分析，提出了相應的防差措施，為減少或降低計量工作中的誤差提供一定的幫助。

計量；誤差；防差措施；不確定度

引言

人類為了認識自然與改造自然，需要不斷地對自然界的各種現(xiàn)象進行測量和研究，但由于測量方法和測量設備的不完善，周圍環(huán)境的影響，以及受人們認識能力所限等，測量和實驗所得數(shù)據(jù)和被測真值之間不可避免地存在差異，這在數(shù)值上表現(xiàn)為誤差。計量相當于測量工作中的標尺，是檢測被檢對象是否符合設計或生產(chǎn)的要求，技術參數(shù)是否達標的重要手段，但在計量過程中，往往由于主客觀因素造成各種誤差的出現(xiàn)，這些誤差的出現(xiàn)很可能導致合格品被誤判為不合格或不合品被判定為合格后果，從而造成不必要的巨大的損失，因此盡可能消除或降低誤差的出現(xiàn)，分析可能導致誤差出現(xiàn)的原因，采取相應的防差錯措施避免不必要的損失就非常必要。

1 計量工作誤差的來源

計量工作中，誤差產(chǎn)生的原因可歸納為以下幾個方面：

1.1 測量裝置誤差

1.1.1 標準量具誤差

以固定形式復現(xiàn)標準量值的器具，如氪86燈管、標準量塊、標準線紋尺、標準電池、標準電阻、標準砝碼等，它們本身體現(xiàn)的量值，不可避免地都含有誤差。

1.1.2 儀器誤差

凡用來直接或間接將測量和已知量進行比較的器具設備稱為儀器或儀表，如阿貝比較儀、天平等比較儀器，壓力表、溫度計等指示儀表，它們本身也都具有誤差。

1.1.3 附件誤差

儀器的附件及附屬工具，如測長儀的標準環(huán)規(guī)，千分尺的調(diào)整量棒等的誤差，也會引起測量誤差。

1.2 環(huán)境誤差

由于各種環(huán)境因素與規(guī)定的標準狀態(tài)不一致而引起的測量裝置和被測量本身的變化所造成的誤差，如溫度、濕度、氣壓（引起空氣各部分的擾動）、振動（外接條件及測量人員引起的振動）、照明（引起視差）、重力加速度、電磁場等所引起的誤差。通常儀器儀表在規(guī)定的正常工作條件所具有的誤差稱為基本誤差，而超出此條件市所增加的誤差稱之為附加誤差。

1.3 方法誤差

由于測量方法不完善所引起的誤差，如采用近似的測量方法而造成的誤差，例如用鋼卷尺測量大軸的圓周長s,再通過計算求出大軸的直徑d=s/∏,因近似數(shù)∏取值的不同，將會引起誤差。

1.4 人為誤差

在計量工作中，可能由于計量人員的責任心不強、態(tài)度不端正及操作時的情緒不好都可能導致誤差的出現(xiàn)；或是由于測量人員受分辨能力的限制，因工作疲勞引起的視覺器官的生理變化，固有習慣引起的讀數(shù)誤差，以及精神上的因素產(chǎn)生的一時疏忽等所引起的誤差。

2 誤差分類

按照誤差的特點與性質(zhì)，誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、和粗大誤差三類。

系統(tǒng)誤差是在同一條件下多次測量同一量值時絕對值和符號保持不變，或在條件改變時按一定規(guī)律變化的誤差。

隨即誤差是在同一測量條件下多次測量同一量值時，絕對值和符號以不可預定方式變化的誤差。

粗大誤差是超出在規(guī)定條件下預期的誤差。

3 防差錯措施

3.1 隨機誤差的減小和消除

對于隨機誤差，由于測量值皆不相同，應以全部測量值的算術平均值作為最后測量結(jié)果，由于算術平均值與被測真值最為接近，由概率論的大數(shù)定律可知，若測量次數(shù)無限增加，則算術平均值必然趨近于真值，因此消除或減小隨機誤差的方法便是盡可能多的增加測量次數(shù)，再求其算術平均值作為測量結(jié)果可以減小隨機誤差的目的。

3.2 系統(tǒng)誤差的減少和消除

3.2.1 從產(chǎn)生誤差根源上消除系統(tǒng)誤差

從產(chǎn)生誤差根源上消除誤差是最根本的方法，它要求測量人員對測量過程中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差的環(huán)節(jié)作仔細分析，并在測量前就將誤差從根源上加以消除。如果誤差是由外界條件引起的，應在外界條件比較穩(wěn)定時進行測量，當外界條件劇變時應停止測量。

3.2.2 用修正方法消除系統(tǒng)誤差

該方法是預先將測量器具的系統(tǒng)誤差檢定出來或計算出來，做出誤差表或誤差曲線，然后取與誤差數(shù)值大小相同而符號相反的值作為修正值，從而減小系統(tǒng)誤差。

3.2.3 不變系統(tǒng)誤差消除法

3.2.3.1 代替法

代替法的實質(zhì)是在測量裝置上對被測量測量后不改變測量條件，立即用一個標準量代替被測量放到測量裝置上再次進行測量，從而求出被測量與標準量的差值。

3.2.3.2 抵消法

該方法要求進行兩次測量，以便使兩次讀數(shù)時出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差大小相等，符號相反，取兩次測量值的平均值作為測量結(jié)果即可消除系統(tǒng)誤差。

3.2.3.3 交換法

該方法是根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因，將某些條件交換，以消除系統(tǒng)誤差。

3.2.4 線性系統(tǒng)誤差消除法

隨著時間的變化，被測量作線性增加，若選定某時刻為中點，則對稱此點的系統(tǒng)誤差算術平均值皆相等，利用這一特點，可將測量對稱安排，取各對稱點兩次讀數(shù)的算術平均值作為測量值即可消除線性系統(tǒng)誤差。

3.2.5 周期性系統(tǒng)誤差消除法

對于周期性誤差，可以相隔半個周期進行兩次測量取兩次讀數(shù)平均值，即可有效地消除周期性系統(tǒng)誤差。

3.3 粗大誤差的減小和消除

對于粗大誤差，除了設法從測量結(jié)果中發(fā)現(xiàn)和鑒別而加以剔除外，更重要的是要加強測量者的工作責任心和以嚴格的科學態(tài)度對待測量工作；此外，還要保證測量條件的穩(wěn)定，或者應避免在外界條件發(fā)生激烈變化時進行測量。如能達到以上要求，一般情況可以防止粗大誤差的產(chǎn)生。

在某些情況下，為了及時發(fā)現(xiàn)與防止測得值中含有粗大誤差，可以采用不等精度測量和互相間進行校核的方法。

4 結(jié)論

總之，在計量工作中防差錯的出現(xiàn)，進行積極有效地預防，從而達到提高測量結(jié)果的準確性，降低或減少不必要的差錯的出現(xiàn)的目的應從以下方面做起：在主觀方面應不斷提高計量檢定人員的工作責任心、計量技能，從而減小或降低由于主觀因素造成的不必要的差錯出現(xiàn)；在客觀方面應采用相應的方法途徑從而減小誤差的出現(xiàn)。

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[3]費業(yè)泰,等編著.誤差理論與數(shù)據(jù)處理.北京：機械工業(yè)出版社.2000.5

[4]肖明耀編.實驗誤差估計與數(shù)據(jù)處理.北京:科學出版社.1977

[5]張世英，劉智敏編著.測量實踐的數(shù)據(jù)處理.北京:科學出版社.1977

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.106

劉振寧(1979-)，女，西安周至人，學士，助理工程師，主要從事計量工作。