測量方法對測量結果誤差影響的分析

陳華清

（洪都航空工業集團，江西南昌 330024）

0 引言

測量在日常的生活、生產和科研中都有著重要的作用，它能夠將對象的具體工作參數和改造數據呈現出來，便于進行分析和計算。隨著生產力的不斷發展和進步，對測量結果的精度要求也越來越嚴格。目前，很多的測量方法在使用過程中還存在一定的測量誤差，這些誤差的存在會給整個生產、科研帶來一定的影響，因此需要對測量方法進行不斷的優化和改進，從而來提高整個測量工作的準確性。

1 測量結果產生誤差的原因

1.1 裝置帶來的誤差

測量工作離不開測量儀器的支持，但是這些測量裝置在實際工作中會帶來相應的誤差。測量中的裝置誤差主要是兩個方面導致的：一方面，測量裝置的理論誤差。測量儀器的設計本身就存在誤差的環節，主要是利用近似的結構來達到理論的要求，裝置的刻度都是近似于理論上的刻度，進而存在一定的誤差。比如說，歐姆表，游標卡尺等。另一方面，測量裝置在制造和裝配過程中存在的誤差。這些測量儀器在制造和裝備過程中沒法達到完全理想的狀態，在對其測量的精度進行調整時，就會或多或少地產生相應的誤差。這些制作和裝配上的誤差會直接導致在測量過程中出現測量誤差，進而影響到整個測量的結果。

1.2 環境帶來的誤差

測量誤差的另一個原因就是環境。由于不同的測量工作有著自身的條件和要求，對測量環境的要求也不盡相同，這樣就使得在不同環境中進行測量時會產生不同的誤差。例如，在利用水準儀測高程的時候，在夏天和冬天的誤差也是不一樣的。夏天由于溫度較高，在測量高程時，空氣的溫度很高，在觀測讀數時由于空氣的流動性較大，會造成讀數不清晰或者浮動的情況，這樣就影響了整個讀數的準確性，從而形成測量誤差。由于測量環境的溫度、濕度、灰塵、氣壓，以及電磁場的不同而造成在不同的測量環境中，測試的結果會存在一定的偏差。相對與理論的環境要求而言，實際的測量會因為各種環境因素的影響而引起誤差，從而影響測量的準確。

1.3 人員帶來的誤差

測量人員在測量過程中的一些問題也會帶來誤差。首先，測量人員的操作技能的熟練程度和對儀器結構的了解程度也會引起不同的測量誤差。一些操作人員的熟練程度較高，這樣在測量過程中能夠更加熟練進行測量，并讀出準確的讀數，相反操作生疏的人員在讀數時很可能就會出現錯讀、誤讀的情況，這樣就使得整個測量結果存在相應的誤差。其次，讀取數據的方法和反映能力也會形成測量誤差。操作人員在測量時的習慣不一樣，在讀取數據時就會出現偏差。另外，操作人員在進行讀數時的反應時間和分辨能力存在差異也會造成相應的測量誤差。這些就是操作人員帶來誤差的原因。

1.4 方法帶來的誤差

測量方法帶來的誤差是整個測量誤差中影響非常大的一個原因。由于在測量時不同的測量方法都能夠測量出結果，這樣就給很多的測量人員在選擇測量方法時帶來了一定的難點。當測量人員選擇的方法不當時，出現的測量誤差就會很大，進而影響到整個測量工作的準確性。例如，在高中物理課程中，測量電阻的電流和電壓時，根據被測電阻的阻值的大小來確定在測量電阻過程中電流表是內接還是外接。如果選擇的方法不對，則測量出來的電阻阻值就會產生一定的誤差，進而影響到整個測量結果的精度。因此，在提高測量時的精確度方面，選擇合理的測量方法對整個減小誤差有著很重要的作用。

2 減小測量結果誤差的具體方法

2.1 差值法

在測量過程中，差值法的應用通常都能夠減小相應的測量誤差。差值法是通過兩個測量儀器上的讀數來進行作差，然后得到測量結果。這種測量方法在物理實驗當中得到了很好的應用，比如說，在牛頓環實驗中進行測量時，圓心的判斷不準確會帶來一定的測量誤差，為了減小這種誤差可以選擇兩個距離中心較遠的暗環來測量它們的半徑，在利用這兩個半徑值之間的平方差來計算出整個牛頓環的曲率半徑，這樣就能夠在不確定牛頓環圓心的情況下，準確地得到測量結果。差值法主要是通過消除測量儀器相應的零點誤差來降低測量時產生的測量結果不準確的方法。

2.2 替代法

替代法通常是指當測量儀器對被測對象進行測量之后，然后將標準量和待測量進行交換，再一次換位測量，從而得到測量結果。這種測量方法其實是一種將測量與驗證測量相結合的方法，在測量時對被測對象進行測量，再將標準量和待測量互換，利用相應的函數關系來得出準確的測量結果。例如，在利用電橋測量電阻的過程中，用可變的標準電阻來替代被測電阻，調整標準電阻的阻值，使得整個電橋達到平衡，則這個標準電阻的阻值就是待測電阻的阻值，這樣能夠一定程度上消除在測量過程中由于電橋自身對被測電阻的影響而帶來的誤差，進而保障電阻阻值測量的精度。

2.3 補償法

在測量過程中，補償法就是將標準值調整到和被測值相等，抵消或補償待測對象的作用，這樣就能夠保證整個測量過程中被測對象處于的系統維持在一個平衡狀態，待測量和標準值之間就有了一個明確的關系，就能夠更加準確地對被測對象的物理值進行測量。換而言之，補償法就是利用標準值中能夠正確讀數的部分來代替被測的部分，從而提高整個測量量的精準程度。在目前的測量工作中，補償法得到了很廣泛的應用，其中補償法測量系統中的4個主要組成部分：指零裝置、待測裝置、測量裝置和補償裝置的精度都得到了很大的提高，進而整個測量的精度也隨之提升。

2.4 對稱觀測法

對稱觀測法是減小測量誤差的又一種測量方法，它的應用原理就是針對在時間上存在著線性變化的誤差，在測量時讓整個測量程序在某一個對稱的時刻再重新測量一次，這樣就能夠通過相應的分析、計算和驗證來確定整個測量值的精確程度。比如說，靈敏電流計通常在時間上存在著線性變化的情況，在測量前對零點值進行一次讀數，在測量后對零點值進行一次讀數，然后再得出兩次讀數的平均值對整個測量結果進行修正。通常，隨著時間變化而存在的誤差在一定的時間內會被默認為線性變化，因此采用對稱觀測法能夠起到消除時間變化引起的誤差的作用，從而提高整個測量的精度，減小測量誤差。

3 結束語

綜上所述，目前很多的測量工作在結果上還存在一定的誤差，引起這些誤差的原因也是不相同的。對測量工作中造成測量誤差的原因進行分析，然后采取正確的測量方法具有一定的積極意義。因此，希望有關人員能夠對測量方法進行深入的研究，采取一些行之有效的措施來減小測量中的誤差，提高整個測量工作的精度。

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