淺析系統(tǒng)誤差的形成及其控制

齊永虎 謝東 彭慶輝

【摘要】??? 本文從儀表系統(tǒng)誤差的及形成方面著手，從實際工作經(jīng)驗中總結(jié)出消弱和消除系統(tǒng)誤差的技術(shù)措施，提高了儀表測量工作的準(zhǔn)確率，通過學(xué)習(xí)也可提高了工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)及業(yè)務(wù)技能。

【關(guān)鍵詞】??? 淺析??? 儀表誤差??? 形成??? 控制

前言：在儀表的測試過程中，不可避免的會出現(xiàn)一些誤差，如何盡可能減少誤差的出現(xiàn)，根據(jù)本人從業(yè)20多年的經(jīng)驗，從誤差的形成進(jìn)行分析，總結(jié)出一些解決方案。

一、系統(tǒng)誤差的形成：

系統(tǒng)誤差分為定值系統(tǒng)誤差和變值系統(tǒng)誤差。

期望與真值之差就是定值系統(tǒng)誤差，如果用算術(shù)平均值代替期望，那么，我們也可以認(rèn)為算術(shù)平均值與真值之差就是定值系統(tǒng)誤差。因此，當(dāng)我們用某一計量器具對某量進(jìn)行多次測量后，取得算術(shù)平均值，然后再用準(zhǔn)確度等級更高的計量器具對同一量仍進(jìn)行多次測量，并把它的平均值當(dāng)作約定真值，則前后兩次測量的算術(shù)平均值之差就可以認(rèn)為是定值系統(tǒng)誤差。我們?nèi)粘＿M(jìn)行的檢定工作，主要任務(wù)之一就是發(fā)現(xiàn)儀器儀表的定值系統(tǒng)誤差。定值系統(tǒng)誤差不影響測得值的殘差，它對重復(fù)測量的每一結(jié)果的影響相同，從測量列的原始數(shù)據(jù)本身，看不出有無定值系統(tǒng)誤差存在，常采用對比檢定法、均值與標(biāo)準(zhǔn)差比較法等方法來發(fā)現(xiàn)。變值系統(tǒng)誤差是指在多次重復(fù)測量同一量值時，由于在測量過程中，測量條件有變化，而使誤差的絕對值和正負(fù)符號按一定規(guī)律變化的誤差，又分為線性系統(tǒng)誤差、周期系統(tǒng)誤差和復(fù)雜系統(tǒng)誤差三種類型。在精密測量中，對比較顯著的系統(tǒng)誤差，應(yīng)細(xì)致敏銳地查找其產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律，否則不但不能對系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正和消除，甚至還不知道是否有誤差存在，尤其是變值系統(tǒng)誤差，它將歪曲隨機(jī)誤差的分布規(guī)律，使對隨機(jī)誤差不能進(jìn)行正確的分析和估算，應(yīng)引起高度重視。

二、系統(tǒng)誤差的控制：

削弱或消除系統(tǒng)誤差的技術(shù)措施，主要途徑有三個方面：（1）從誤差根源上消除;（2）在測量過程中采取一定措施，避免系統(tǒng)誤差引入測量結(jié)果;（3）設(shè)法掌握系統(tǒng)誤差的具體大小數(shù)值，從測量結(jié)果中修正。

從事實驗或測試的人員在試驗前對測量過程中可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的各個環(huán)節(jié)作仔細(xì)分析，從產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的根源上消除，這是最根本的方法。首先，測試時應(yīng)選擇誤差等級能滿足要求的計量器具，但要注意的是，計量器具的準(zhǔn)確度等級指標(biāo)往往不與測量結(jié)果的準(zhǔn)確度相對應(yīng)，這是因為不少計量器具的準(zhǔn)確度等級是根據(jù)測量上限定的。在測量儀表準(zhǔn)確度一定的情況下，被測量值越接近所選量程值，則測量誤差越小，反之則越大，實際工作中一般把被測量指示范圍選擇在儀表標(biāo)度尺滿刻度的2/3以上，以確保測量誤差較小。所以，選擇計量器具時，不但應(yīng)考慮到它的準(zhǔn)確度等級，還應(yīng)考慮它的使用范圍。第二，有的測量儀表反映的是被測量的有效值，有的反映的是平均值或峰值，所以，還應(yīng)該根據(jù)測量目的和要求選用合適的儀表，否則也會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。第三、測量儀表的內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響也不容忽視，因為儀表內(nèi)阻有可能嚴(yán)重破壞電路的使用工況，即使儀表本身是準(zhǔn)確可靠的，也會得出錯誤的結(jié)果;我們希望與電路串聯(lián)的測量儀表的電阻越小越好，與電路并聯(lián)的測量儀表的內(nèi)阻越大越好，否則也會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。第四，有些測量儀器配有專用導(dǎo)線或?qū)?dǎo)線電阻的大小有要求，使用時，也必須滿足。例如：低量限的電壓表和與分流器組合使用的大量限電流表，必須使用定值導(dǎo)線;使用雙電橋時，跨線電阻必須很小。第五，有些儀表受環(huán)境溫度、濕度影響較大，使用時，應(yīng)盡量在規(guī)定的溫濕度范圍內(nèi)使用，若不能做到這一點，應(yīng)考慮修正溫濕度附加誤差。此外，測量方法也是影響系統(tǒng)誤差的一個方面，一般說，用直接測量法會得到較好的測量結(jié)果。為了減小由于儀表內(nèi)阻而引起的系統(tǒng)誤差，有時要根據(jù)儀表內(nèi)阻和被測電阻的阻值不同而適當(dāng)改變接線。

通常在某些定值系統(tǒng)對測量結(jié)果影響帶有方向性的測量中，采用異號消除法，對被測目標(biāo)采用正反兩個方向進(jìn)行測量，如果讀出的系統(tǒng)誤差大小相等，符號相反時，取兩次測量值的平均值作為測量結(jié)果，就可消除系統(tǒng)誤差。采用代替消除法來消除測量裝置帶入的固定系統(tǒng)誤差，在測量裝置上對未知量測量后，立即用一個標(biāo)準(zhǔn)量代替未知量，再次進(jìn)行測量，從而求出未知量與標(biāo)準(zhǔn)量的差值，即有未知量=標(biāo)準(zhǔn)量±差值。消除隨時間呈線性變化的線性系統(tǒng)誤差，常用對稱測量法，只需將測量順序?qū)δ骋粫r刻對稱地進(jìn)行測量，再通過計算，即可達(dá)到消除線性系統(tǒng)誤差的目的，但須注意，相鄰兩次測量之間的時間間隔應(yīng)相等，否則會失去對稱。

結(jié)語：測試人員的學(xué)識水平、工作經(jīng)驗和工作態(tài)度對測量結(jié)果的準(zhǔn)確度起著決定性的作用，應(yīng)注意避免測量人員帶入主觀誤差，如視差、視力疲勞、注意力不集中等引起的誤差，因此，測試人員應(yīng)具備較高的水平和經(jīng)驗，熟練地掌握誤差理論和數(shù)據(jù)處理方面的知識。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]誤差理論與數(shù)據(jù)處理，費業(yè)泰主編，機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]誤差理論與應(yīng)用，肖明耀著，中國計量出版社

齊永虎（1978年10月），男，安徽省安慶市，本科，高級技師，工程師，研究方向—電力計量。謝東（1973年12月），男，安徽省安慶市，本科，高級技師，工程師，研究方向—電力計量。彭慶輝（1976年10月），女，安徽省安慶市，本科，高級工程師，高級技師，研究方向—電力計量。