儀器儀表測量誤差的產(chǎn)生原因及降低誤差方法

郝金旺 劉英 劉志遠(yuǎn)

摘要：現(xiàn)階段，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展的十分的迅速，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有了很大的提高。使用儀器儀表進(jìn)行測量是計量工作的基礎(chǔ)。首先對測量過程中出現(xiàn)的誤差種類和性質(zhì)進(jìn)行分析，其次分別對測量工作中影響儀器儀表測量誤差的人為因素、環(huán)境因素、設(shè)備因素以及測量方法因素進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵詞：儀器儀表；測量誤差；產(chǎn)生原因；降低誤差方法

中圖分類號：TO487 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3178（2018）20-0435-01

引言

計量工作在工程建設(shè)、產(chǎn)品設(shè)計和制造、勘探等領(lǐng)域均占據(jù)著重要的位置，屬于基礎(chǔ)工作范疇。而在計量工作中，借助儀器儀表進(jìn)行測量所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性則影響著科研、制造以及施工等各個環(huán)節(jié)。因此也可以說，計量工作是一項基礎(chǔ)性工作，其精確程度尤為重要。但同時需要認(rèn)識到，在使用儀器儀表進(jìn)行測量的過程中，雖然誤差是在所難免的，但通過努力可以有效減少誤差對計量工作的影響，進(jìn)而有助于后續(xù)工作的展開。因此，對影響儀器儀表測量誤差的包括人員因素、環(huán)境因素、設(shè)備因素以及計量方式方法因素進(jìn)行分析，進(jìn)而為減少誤差提供參考意見。

1 儀器儀表測量誤差的產(chǎn)生原因

1.1 測量誤差討論

在實際的測量工作中，難免會因為測量儀器的原因、測量方法的原因、流程以及人員的原因而使得測量結(jié)果與實際值之間存在誤差的情況出現(xiàn)。事實上，需要認(rèn)識到對于測量誤差而言，由于其包含了隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差以及粗大誤差，這就使得誤差在測量工作上難以避免。而需要做的工作就是通過探知影響誤差的各類因素，進(jìn)而盡最大可能降低系統(tǒng)誤差以及粗大誤差出現(xiàn)和影響的程度。

1.2 人員因素對測量誤差的影響

人員因素是影響計量工作優(yōu)劣、影響誤差大小的重要因素。一般而言，衡量一所檢定部門的計量檢測水平，往往是對檢定部門內(nèi)人員資質(zhì)水平進(jìn)行評判。在檢定人員使用儀器儀表進(jìn)行測量的過程中，即使是微小的疏忽，也會對最終測量的數(shù)據(jù)造成影響。不僅如此，如果測量人員對相關(guān)數(shù)據(jù)處理規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)掌握不扎實，則極容易出現(xiàn)人為原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)誤差。

1.3 環(huán)境因素對測量誤差的影響

環(huán)境因素也是影響儀器儀表測量誤差的重要因素。這主要表現(xiàn)在環(huán)境的溫度和濕度對儀器儀表自身的影響。尤其是涉及各類電路、線路以及精度較高的儀表時，在濕度較大、溫度較高的環(huán)境中測量所得數(shù)據(jù)會與濕度較小、溫度較低的環(huán)境中表現(xiàn)出明顯的差異。例如，濕度對電阻的影響等。一般而言，針對這種外部溫室環(huán)境對儀器儀表造成的影響，在實驗室中多通過配備空調(diào)以及加濕器的方式進(jìn)行恒溫恒濕處理。但需要認(rèn)識到，這僅僅是保證了實驗室這一大環(huán)境的恒定。對于儀器儀表而言，其內(nèi)部的小環(huán)境無法通過空調(diào)以及加濕器進(jìn)行處理。同時，在實驗室之中微小的震動、灰塵以及電磁環(huán)境等也會對儀器儀表的測量產(chǎn)生一定的影響。針對這一情況，對可能產(chǎn)生一定水汽或增加環(huán)境濕度的儀器，需要與其他儀器采取隔離存放的方式以保證儀器之間不產(chǎn)生相互的影響。同時，還需要制定實驗室出入管理規(guī)定、設(shè)備儀器使用規(guī)定以從制度上保證整座實驗室內(nèi)環(huán)境對儀器儀表的影響降到最低。另外，在計量工作中還要進(jìn)行室外的測量。

2 儀器儀表測量誤差的措施

2.1 要有合格的計量人員

在各項資源中，人是最寶貴的也是最重要的資源，一個檢定機(jī)構(gòu)的水平高低很大程度上取決于人員素質(zhì)的高低。這就要求計量工作人員不但要有扎實的基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識，要熟悉計量法律、法規(guī)，更要熟悉各種儀表的原理、檢定規(guī)程和測量方法，還要掌握正確的數(shù)據(jù)處理方法，有豐富的工作經(jīng)驗和實際工作能力。例如一只0.2級電流表，得到其中一點的測量誤差為0.209%，就直接化整為0.21%，判斷該表不合格，其實采用正確的數(shù)據(jù)處理方法后，得出該表的誤差為0.20%，正好合格。另外還要求計量工作人員有很強(qiáng)的工作責(zé)任心、良好的精神狀態(tài)，因為如果人員責(zé)任心不強(qiáng)，在工作中馬馬虎虎，是必會造成測量結(jié)果的不準(zhǔn)確，人為的擴(kuò)大了誤差。除此以外還要注意不斷地進(jìn)行知識更新，以適應(yīng)不斷的發(fā)展。

2.2注意實驗室環(huán)境因素的影響

為了保證計量儀表檢定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，控制實驗室環(huán)境的溫濕度是不可或缺的措施。不同儀表的檢定規(guī)程都提出了不同的要求，在實際工作中，即使實驗室的溫度和濕度都達(dá)到檢定規(guī)程的要求，檢出來的儀表也不一定合格。例如一次梅雨季節(jié)周末過后，檢定一批絕緣電阻表，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)不合格，過了兩天后重新檢定卻又都合格了。后來通過仔細(xì)分析后發(fā)現(xiàn)了問題所在，原因是：雖然實驗室通過空調(diào)、抽濕機(jī)等手段很快達(dá)到了要求，但標(biāo)準(zhǔn)器和儀表內(nèi)部的小環(huán)境還是原來不合格的狀態(tài)，所以造成了測量結(jié)果的不合格，等到標(biāo)準(zhǔn)器和儀表內(nèi)部的小環(huán)境和外部環(huán)境一樣了，測量結(jié)果自然合格了，由此可見環(huán)境溫度和濕度對儀表測量誤差的影響是很大的，特別是環(huán)境濕度對高阻值測量儀表的影響尤為明顯。所以在天氣濕度較大的環(huán)境下，一定要注意實驗室的環(huán)境監(jiān)測，還要把能產(chǎn)生濕度的設(shè)備區(qū)域與電測實驗室進(jìn)行有效隔離，以保證互不影響。除了溫、濕度要達(dá)要求外，還要注意灰塵、震動和外磁場、輻射等對表計測量的影響，在工作中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行實驗室管理制度，對影響檢定、校準(zhǔn)和檢測質(zhì)量的區(qū)域的進(jìn)入和使用應(yīng)加以控制，當(dāng)環(huán)境條件危及到檢定、校準(zhǔn)和檢測結(jié)果時，應(yīng)停止工作，以確保測量結(jié)的準(zhǔn)確性。對于檢定指針式儀表來說還要考慮到光源的問題，這雖然無明文規(guī)定，但在實際工作中對測量結(jié)果確有影響，因為能否準(zhǔn)確地讀表直接關(guān)系到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外還要關(guān)注實驗室電源的質(zhì)量，這里主要指的是電源接地線的問題，因為現(xiàn)在檢定裝置配備的標(biāo)準(zhǔn)器大部份是數(shù)字儀表，電源接地是否良好對數(shù)字儀表的讀數(shù)的穩(wěn)定有著舉足輕重的影響。

2.3 合理配置標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備

一套檢定裝置是由標(biāo)準(zhǔn)器和配套設(shè)備組合而成，它們的配備不是越高級越好，而是應(yīng)該根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)傳遞的需要來配置。按照J(rèn)JG124-2005《電流表、電壓表、功率表及電阻表檢定規(guī)程》的要求，標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確度配置有0.05%就夠了，配置電源的穩(wěn)定度不低于被檢表最大允許誤差的1/10，調(diào)節(jié)細(xì)度不低于被檢表最大允許誤差的1/10。配置準(zhǔn)確度太高的檢定裝置，實際上是一種資源的浪費。我們在配置檢定裝置時，一是要考慮檢定裝置的適用性，即是不是適合標(biāo)準(zhǔn)傳遞的需要，所有儀表的量程是否能覆蓋，輸出功率是否能滿足各種儀表的要求。其次才是要考慮檢定裝置的價格。

3 結(jié)語

綜上所述，人員、環(huán)境、設(shè)備是直接影響測量結(jié)果是否準(zhǔn)確的主要因素，在日常工作中我們應(yīng)采用科學(xué)合理的測量方法，正確地選擇儀器儀表，對檢定環(huán)境要經(jīng)常監(jiān)測，注意檢定人員的精神狀態(tài)，日常做好計量人員的專業(yè)培訓(xùn)，提高人員素質(zhì)，盡量減小人員、環(huán)境、設(shè)備和測量方法所造成測量誤差。

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