物理量測量方案的研究與設計

【摘要】物理量測量的過程是一個周密的過程，要求實驗測量的結果要在規定的誤差之間，并保障測量結果的真實可靠，在測量之前首先應該設計出測量的基本步驟和方案，對實驗過程中可以造成誤差的步驟進行細致的分析和完善，從而避免誤差對實驗結果的影響。同時設計出最優化的實驗方案也會節約實驗的時間和成本，有利于實驗者對結果的分析，所以技術人員一定要做好充分的研究工作，將影響實驗結果的任何一個細小過程進行不斷的改善，結合規范的實驗操作技術，實現實驗設計的目標。本文通過對物理量測量過程的具體分析，探索實驗設計方案和研究的重要作用，總結經驗，實現更長遠的發展目標。

【關鍵詞】物理量測量；測量過程；方案研究；方案設計

1.前言

在物理學科探索的過程中，會涉及到很多的實驗內容，這些實驗項目的進行有利于技術人員更好的理解知識內容，掌握學習物理知識的技巧，同時在實驗操作的過程中，培養自己對物理測量的興趣和愛好，有利于創造出更多的物理方面的人才。

所以物理量測量的過程應該得到科研單位和實體企業的重視，認真開展測量工作，領導學習者完成測量研究的過程，并設計出實驗的方案，這樣才能加快測量工作的進展。

2.測量過程中方法選擇的深入研究

2.1 根據待測物體的特征去選擇測量的方法

在物理量測量的過程中，在實際測量之前，技術人員應該準確的選擇出物理測量的方法，只有選對了測量的方法才能最大可能的提高測量的準確性和可靠性，同時也會節約大量的實際測量時間，為后期的研究分析工作提供大量的空間。首先，技術人員要根據待測物體的具體特征去選擇測量的方法，觀察待測物體的形態和大小，對其體重進行稱量，同時要測量出待測物體的實際密度，結合實驗室的條件以及提供的實驗設施情況，去選擇合適的測量方法。其次，經過技術人員的比對和分析要根據掌握的情況去設計出測量的方案，這是物理量測量過程中最基本也是最重要的一個步驟，測量方法的選擇直接影響著最后的測量結果以及后期的結果研究，所以技術人員要高度重視這個過程，認真對待測物體進行稱重和計算，設計出最優化和便捷的測量方案[1]。

2.2 根據待測物體與其他函數量之間的關系去選擇測量的方法

技術人員可以根據待測物體與與其他函數量之間的關系去選擇測量的方法，這會更加貼近待測物體的實際測量結果，減小誤差對實驗結果的影響。其他函數量只要包括空氣濕度、密度、實驗室內的溫度、氣壓，同時要考慮到待測物體自身的腐蝕性和粘度。綜合這些內容可以利用放射性同位素法和超聲波法來完成實驗的內容，這兩種方法會很好的處理待測物體的本身性質造成的影響，并能通過檢查來降低待測物體自身的腐蝕性，保障在實驗進行的過程中，待測物體的完整。技術人員在測量時要設計出用時最短的測量方案，這樣既保障了待測物體自身的特征又使測量結果更加真實，所以在選擇出具體的測量方法之后，設計測量的過程和步驟也非常重要[2]。

2.3 流體靜力稱衡法和液相置換法的具體使用情況

在物理量測量的過程中，會遇到對測量結果高要求的情況，這時技術人員就可以選擇流體靜力稱衡法來完成測量的內容，流體靜力稱衡法可以提高測量結果的準確性，達到測量實驗的要求。流體靜力稱衡法利用可變化的影響因素作用在不變的待測物體上，通過各種變化因素的作用來測量出待測物理量的實際結果，是非常靈活的一種測量方法，同時在測量的過程中也不會利用太多的人力資源，很大程度上減少了實驗的成本。對于液體的待測物體就可以選擇液相置換法來對其進行測量，液相置換法針對液體的物體可以更加適應液體的形態和特征，從而完成測量的過程。隨著我國科學技術的不斷發展，物理量測量的方法也在朝著科技操作的方向發展，測量的儀器通過換新和改善也可以實現高精度的測量工作，很大程度上提高了物理量測量工作的整體水平，科學技術的進步會帶動生產力，物理量測量工作也一定會隨著科技的進步實現更高的測量目標[3]。

3.物理量測量儀器選擇的深入研究

3.1 按照測量儀器的分辨率去選擇

物理量測量過程中會出現很多不確定因素引起的誤差，其中儀器使用的選擇也會引起誤差的出現，測量儀器的分辨率是指在測量過程中，測量儀器可以探測出的實驗最小值，最小值的大小與儀器測量的準確性之間獨立存在，并且相互之間不會產生影響[4]。在實際測量的過程中，可以利用放射性示蹤技術來實現實驗結果的追蹤，并利用放射性示蹤技術超高的分辨能力，來判斷是否達到了實驗測量的最小值。如果待測物體是金屬就可以選擇高精度的天平測量方法來對其進行測量，這種方法會把金屬的真實數據通過高精度的分辨率體現出來，也會準確的分析出金屬物體的磨損情況[5]。測量實驗受經濟條件的制約，不能完全的滿足測量實驗的要求，使得測量的結果會出現很大的誤差，所以在提高實驗硬件條件的同時，也應該加大技術應用的水平，提高測量儀器的分辨率，從而可以很好的掌握實驗結果的變化，使其可以充分的展現出待測物體的基本性質和特征。物理量測量儀器的選擇也是測量實驗成敗的重要影響因素，很多物理測量儀器可以滿足實驗的需要，達到要求的分辨率，但是測量結果的準確度較低，而有些物理測量儀器可以滿足實驗測量結果的準確性，卻沒有較高的分辨率，在很大程度上影響了物理量測量工作的研究和設計[6]。

3.2 按照測量儀器使用方便的程度去選擇

為了提高物理量測量實驗的速率，在測量的過程中結合待測物體的實際性質之后，技術人員都會選擇使用方便的測量儀器來完成測量的工作，使用方便的測量儀器既簡化了技術人員的操作過程，又加快了測量工作的進展，對于時間比較急促的測量工作來說非常有效[7]。同時使用方便的測量儀器也會減少誤差的出現，即使出現了誤差也會很容易的完成分配過程，并能對誤差進行準確的調整。經過測量儀器的不斷改善，目前，很多的物理量測量工作已經能實現高精度的測量要求，但是有些測量的工作任務過于繁重，加大了技術人員的工作壓力，使用方便的測量儀器來完成測量的工作會減輕技術人員的操作負擔，使其擁有更多的精力投入到測量工作中。按照測量儀器維護檢修的程度去選擇使用的儀器也會降低測量的難度，在很多科研單位和實體企業存在著年齡較大的老工作者，這些技術人員不能很快的掌握新技術的應用方法，對于革新的測量儀器也不能熟練的使用，這種情況的出現就會影響到測量工作的進展，所以要按照測量儀器使用方便的程度去選擇，提高測量工作的速度[8]。

3.3 按照測量儀器維護檢修的程度去選擇

通過測量儀器維護檢修的程度去選擇會提高儀器使用的壽命，加快測量實驗的效率，測量工作是要求非常高的一項工作，其中儀器維護檢修的難易程度會直接影響到正常的使用[9]。如果儀器維護檢修比較容易，會加快測量工作的進展，如果儀器維護檢修比較困難，要利用大量的時間來完成檢修的工作，就會阻礙測量工作的正常進度，所以在測量工作進行時應該選擇維護檢修簡易的儀器來進行測量。同時簡易的維護檢修程序對技術人員的要求也比較低，使得其可以有更多的時間和精力投入到測量當中，會提高技術人員的工作效率[10]。

4.誤差分配方案的設計

4.1 設計誤差分配的方案

物理量測量是一個要求非常高的實驗內容，很多待測物體都具有非常高的實用價值，所以測量的結果非常重要，這就需要技術人員認真的設計誤差分配方案。根據對待測物體的精度要求，在測量總誤差影響的基礎上，對各個測量的步驟進行誤差的分配，從而降低總和誤差對測量結果的影響。并且保證分配的誤差不會影響到每個步驟的進行，依照這種要求去設計的誤差分配方案，非常適合物理量的測量，經過技術人員的規范操作，分配的誤差通過抵消已經不會明顯的在測量結果中顯現出來，提高了技術人員的操作測量水平，同時精準的測量結果也保障了待測物體在實際情況中的使用。設計出合理的誤差分配方案可以提高物理量測量工作的使用性，而不是簡單的技術探索。技術人員可以通過討論研究的方式來確定誤差分配的方案，綜合考慮大家提出的想法，因為通過討論可以提出很多技術人員的個人意見和經驗，有利于實現技術人員的共同進步，總結測量工作的心得[11]。

4.2 誤差分配的基本原則

在確定了誤差分配的方案之后，就應該按照誤差分配的原則去實際的分配誤差，假設測量的過程中會有n項測量內容，實驗標準的誤差為x，并將n和實驗項目平均分成m份，并要求各項測量的分誤差為x/m。根據這種要求，在實際測量的過程中，結合待測物體測量的難易程度，對測量的儀器和實驗所投資的經費進行分析，從而合理的設（下轉封三）（上接第122頁）計誤差分配的原則。技術人員在誤差分配之前也要對測量的儀器進行細致的檢查，分析最后實驗出現誤差的可能原因，是否可以排除實驗儀器的影響，這樣會減少不確定因素對測量結果的干擾，提高測量結果的準確性[12]。根據實驗的實際情況確定分配的基本原則，可以很好的降低誤差的影響，并可以根據實際的測量經費去選擇成本適宜的測量方法，有利于測量水平的提高，在確定了誤差分配的基本原則之后，技術人員就要保障實驗結果要在這個誤差規定的范圍內，如果超出了誤差規定的范圍，測量實驗的過程就是失敗的，待測物體就不可以投入到實際的應用中[13]。可見，誤差分配對于測量結果產生了非常重要的影響，所以技術人員一定要不斷完善自己技術應用的水平，通過技術操作的規范性來提高測量的準確性，同時技術人員也要不斷的學習先進的測量知識，加強自己技術掌握的程度，從根本上提高自己的綜合能力[14]。

5.細致分析測量精度的方法

5.1 綜合誤差檢驗法

在對待測物體進行測量的過程中，還需要對測量的精度進行細致的分析，從而檢測方案設計的效果，以及設計的內容是否可以滿足測量的需要。綜合誤差檢驗法在檢測精度時，是在測量條件和儀器固定的基礎上進行，知識檢測測量的精度，從而獲得測量結果的評價，但是在測量的過程中，不能確保對測量結果的總體評價，只是局部的一種檢測。所以利用綜合誤差檢驗法檢測的精度結果不是很全面和具體，還需要進一步的檢測，運用綜合誤差檢驗法對測量精度進行檢測是一個方便和快捷的過程，對局部進行檢測之后，技術人員可以根據檢測的結果，及時的調整自己的策略和方案，如果檢測的結果超出了實驗的標準，也可以很快的進行改正和補救。可見，綜合誤差檢驗法對于局部精度的檢測還是非常有必要，有利于提高測量結果的準確性[15]。

5.2 逐項誤差分析法

逐項誤差分析法通過對測量方法和測量儀器的檢測，從而獲得誤差分析的數據和信息，會對測量實驗中產生的總體誤差進行加和，通過這種檢測方法的運用，可以反映出各項誤差的來源和測量的精度。利用逐項誤差分析法來檢測測量的精度可以促進測量技術的改善，實現技術的創新，技術人員可以根據檢測的結果去調整自己的方案和設計的思路，并能綜合誤差檢測的結果，對測量的過程進行全面的分析。

6.結語

科學技術的不斷發展，科研單位和實體企業完善了物理量測量的儀器，也提高了技術應用的水平，很大程度上促進了物理量測量結果的準確性，經過各種實驗過程的設計，目前，很多的測量物體已經可以投入到實際的應用中。

同時在測量的過程中，技術人員也要按照實驗的要求去設計測量的方案，進而充分的體現出待測物體的真實特質，研究每個過程的操作方法，規范技術人員的操作行為。結合待測物體的形態和大小去選擇測量的方法，合理的分配誤差，減少誤差對實驗結果的影響，進而提高實驗結果的準確性。選擇易于操作的儀器來完成測量的過程，也會促進測量工作的效率，所以技術人員要通過不斷的方案研究和設計，找到適合測量工作的多種方法，實現測量的目標，提高科研單位和實體企業對物理測量工作進展的水平。

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