電學(xué)計(jì)量檢定和測量的系統(tǒng)誤差因素分析

鄭雷

摘要：由于受到各種復(fù)雜因素影響，進(jìn)行電學(xué)計(jì)量檢定和測量實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多系統(tǒng)誤差，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)可信度下降。因此，為了盡可能降低系統(tǒng)誤差發(fā)生的概率以提高電學(xué)計(jì)量檢定與測量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可信度，研究造成系統(tǒng)誤差的因素并通過科學(xué)手段對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化是十分重要的工作?；诖?，本文主要從七個(gè)方面分析了電學(xué)計(jì)量檢定和測量的系統(tǒng)誤差因素，以供相關(guān)人士交流與參考。

關(guān)鍵詞：電學(xué)計(jì)量;檢定;測量;系統(tǒng)誤差

引言：

系統(tǒng)誤差可以通過各種精密手段來減小但不能完全消除，并且大多情況下很難被實(shí)驗(yàn)者發(fā)現(xiàn)。在電學(xué)計(jì)量檢定和測量實(shí)驗(yàn)中，能夠造成系統(tǒng)誤差的因素有很多，并且根據(jù)產(chǎn)生影響的因素不同，會(huì)有不同的數(shù)據(jù)誤差產(chǎn)生，其中較為常見的誤差原因有操作誤差、方法誤差、儀器誤差、元件誤差、電路誤差、環(huán)境誤差、電源問題造成的誤差等。一些理論誤差是難以認(rèn)為進(jìn)行控制的，因此，進(jìn)行系統(tǒng)誤差因素分析是很重要的。如果能夠在誤差分析之后采取相應(yīng)的科學(xué)手段，就能夠在一定程度上減小實(shí)驗(yàn)誤差，提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度，增強(qiáng)電學(xué)計(jì)量檢定和測量實(shí)驗(yàn)的有效性。

一、電學(xué)計(jì)量檢定和測量的系統(tǒng)誤差因素分析

（一）操作誤差

不同實(shí)驗(yàn)者之間在操作習(xí)慣方面可能有很大不同，對于電學(xué)知識(shí)的了解程度、對于實(shí)驗(yàn)流程的熟練程度存在一定差異，可能導(dǎo)致一些系統(tǒng)誤差的出現(xiàn);如果實(shí)驗(yàn)者在觀察示數(shù)時(shí)沒有讓自己的視線與儀器上的刻度線垂直，就會(huì)造成或大或小的系統(tǒng)誤差出現(xiàn);實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行設(shè)備調(diào)節(jié)時(shí)的一些操作細(xì)節(jié)如轉(zhuǎn)換器械時(shí)所施加的力度不同，也可能造成一些誤差[1]，操作過程中的熱、力、溫度、濕度、靜電等因素也會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，造成一定的實(shí)驗(yàn)誤差，這些都屬于操作方面失誤而導(dǎo)致的誤差。

（二）方法誤差

如果實(shí)驗(yàn)者在進(jìn)行電學(xué)計(jì)量檢定與測量時(shí)不按照正確流程來做，就可能造成誤差的存在;如果實(shí)驗(yàn)者在操作時(shí)沒有采用標(biāo)準(zhǔn)方法，而是用一些非常規(guī)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，就可能得出不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，造成誤差的存在。

（三）儀器誤差

即使是電學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)器也會(huì)存在一定的系統(tǒng)誤差，值得關(guān)注的是，電學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)精確程度要求較高，電測標(biāo)準(zhǔn)量的誤差很有可能受到一些外界條件的影響而超出檢定標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍;如果實(shí)驗(yàn)者沒有根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求來按照所需精確度來選擇實(shí)驗(yàn)儀器，也可能造成誤差;很多標(biāo)準(zhǔn)器通常需要與其他儀器相匹配來使用，因此一旦這種與標(biāo)準(zhǔn)器相匹配的其他儀器的質(zhì)量、性能、精密程度等不足，就可能導(dǎo)致出現(xiàn)系統(tǒng)誤差[2]，這些都屬于儀器方面產(chǎn)生的誤差。

（四）元件誤差

一些用于電學(xué)計(jì)量檢定和測量實(shí)驗(yàn)的其他元件、輔助量具之類的儀器存在的誤差也勢必會(huì)對試驗(yàn)結(jié)果造成影響而引起誤差;很多測量線路需要用導(dǎo)線及各種接點(diǎn)來連接，而這些導(dǎo)線及接點(diǎn)都會(huì)存在一定的電阻，這也屬于系統(tǒng)誤差。雖然通常情況下這樣造成的誤差很小，但對于一些精密程度很高的實(shí)驗(yàn)，也應(yīng)當(dāng)加入考慮范疇;對于實(shí)驗(yàn)中的開關(guān)元件，開關(guān)變差及開關(guān)的交流感抗現(xiàn)象都會(huì)對試驗(yàn)造成一定的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)誤差;導(dǎo)線、線路接點(diǎn)等等元件也會(huì)因產(chǎn)生交流感抗現(xiàn)象而造成誤差;元件穩(wěn)定性出問題會(huì)引起實(shí)驗(yàn)誤差：隨著電路元件的老化，其顯示的數(shù)值會(huì)發(fā)生變化，在這種情況下造成的誤差往往難以被察覺出來;

元件調(diào)節(jié)細(xì)度、靈敏度閾沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，也會(huì)引起誤差的產(chǎn)生;誤差產(chǎn)生還會(huì)與元件的線性與非線性有關(guān)：非線性元件常常會(huì)因?yàn)殡娏?、電壓的不同而產(chǎn)生電阻的變化，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的誤差[3]，這些都屬于元件方面產(chǎn)生的誤差。需要特別關(guān)注的是，在進(jìn)行交流測量時(shí)也要將接線柱、導(dǎo)線、接點(diǎn)等的電感及電容影響考慮在內(nèi)。

（五）電路誤差

電路特性誤差：如直角誤差，這里不再對其進(jìn)行贅述;電路狀態(tài)誤差包括電流熱效應(yīng)、電路狀態(tài)穩(wěn)定性、寄生熱電勢等引起的誤差。電流熱效應(yīng)引起誤差：在電學(xué)計(jì)量檢定與測量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，一些電路元件可能因?yàn)殡娏?、電壓等的變化影響而產(chǎn)生電流熱效應(yīng)，造成這些電路元件之間產(chǎn)生熱影響以及熱電勢作用，導(dǎo)致一些誤差的出現(xiàn);電路狀態(tài)穩(wěn)定性問題引起誤差：如果實(shí)驗(yàn)?zāi)硞€(gè)程序需要進(jìn)行多項(xiàng)數(shù)據(jù)的測量，但沒有足夠的人員來進(jìn)行這項(xiàng)操作，就只能在不同時(shí)間對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分別測量。這種情況下必須保證電路狀態(tài)穩(wěn)定性足夠強(qiáng)，以保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)在相當(dāng)?shù)碾娐窢顟B(tài)下進(jìn)行測量，否則就很可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生[4]。

（六）環(huán)境誤差

靜電力、溫度、濕度、壓強(qiáng)、外界振動(dòng)、磁場、電場等等環(huán)境因素都會(huì)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成一定的影響。

如果實(shí)驗(yàn)儀器上的儀表指針受到靜電力等外界因素的影響，有可能使實(shí)驗(yàn)者所讀示數(shù)偏離準(zhǔn)確值，造成實(shí)驗(yàn)誤差的出現(xiàn);外界環(huán)境條件偏離額定條件值：如果進(jìn)行電學(xué)計(jì)量檢定與測量實(shí)驗(yàn)的空間中環(huán)境條件不能達(dá)到檢定規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)，那么就會(huì)產(chǎn)生較大的實(shí)驗(yàn)誤差;如果實(shí)驗(yàn)所用電路中的絕緣體受潮，其絕緣電阻將會(huì)減小，從而造成一定的誤差。由于空氣介電常數(shù)會(huì)隨著大氣壓強(qiáng)及空氣濕度的變化而改變，從而會(huì)導(dǎo)致空氣電容器的電容值隨之改變，造成一定的實(shí)驗(yàn)誤差;如果電路中某些元件因?yàn)檎駝?dòng)現(xiàn)象而導(dǎo)致元件參數(shù)發(fā)生改變，也會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差的產(chǎn)生。

（七）電源問題造成的誤差

電源問題造成誤差的可能原因有很多，如頻率波動(dòng)過大：在電網(wǎng)頻率波動(dòng)過大時(shí)，由于對受頻率影響較大的電路產(chǎn)生了影響，會(huì)對實(shí)驗(yàn)造成誤差;電流電壓穩(wěn)定性不足：如果電流、電壓的穩(wěn)定性沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)測量準(zhǔn)確度，將會(huì)對實(shí)驗(yàn)造成一定的誤差。除此之外還有電壓波形的影響、在交流電路中電流電壓相位差的影響等。

二、結(jié)語

綜上所述，電學(xué)計(jì)量檢定和測量實(shí)驗(yàn)中可能造成系統(tǒng)誤差的因素是極其復(fù)雜的，很難完全將所有這些因素排除掉。因此，除了盡可能地對這些因素進(jìn)行分析與排除的工作之外，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中，實(shí)驗(yàn)者也應(yīng)特別注意要細(xì)致認(rèn)真、全神貫注，不能因自己一時(shí)疏忽造成更大的實(shí)驗(yàn)漏洞。以上，是對于電學(xué)計(jì)量檢定與測量的系統(tǒng)誤差因素分析，希望幫助相關(guān)人士更加高效精確的完成實(shí)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳曉紅.探討電學(xué)計(jì)量檢定及測量的誤差原因[J].消費(fèi)導(dǎo)刊，2019，000（032）：254.

[2]李韶梅.淺析電學(xué)計(jì)量檢定及測量誤差[J].中國高新區(qū)，2019，000（010）：115.

[3]王亞棟.電學(xué)計(jì)量檢定及測量誤差原因的探討[J].儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2019，000（006）：31-33.

[4]牛麗.探討電學(xué)計(jì)量檢定及測量的誤差原因[J].信息記錄材料，2019，020（004）：209-210.