淺析系統誤差的形成及其控制

齊永虎 謝東 彭慶輝

【摘要】??? 本文從儀表系統誤差的及形成方面著手，從實際工作經驗中總結出消弱和消除系統誤差的技術措施，提高了儀表測量工作的準確率，通過學習也可提高了工作人員業務素質及業務技能。

【關鍵詞】??? 淺析??? 儀表誤差??? 形成??? 控制

前言：在儀表的測試過程中，不可避免的會出現一些誤差，如何盡可能減少誤差的出現，根據本人從業20多年的經驗，從誤差的形成進行分析，總結出一些解決方案。

一、系統誤差的形成：

系統誤差分為定值系統誤差和變值系統誤差。

期望與真值之差就是定值系統誤差，如果用算術平均值代替期望，那么，我們也可以認為算術平均值與真值之差就是定值系統誤差。因此，當我們用某一計量器具對某量進行多次測量后，取得算術平均值，然后再用準確度等級更高的計量器具對同一量仍進行多次測量，并把它的平均值當作約定真值，則前后兩次測量的算術平均值之差就可以認為是定值系統誤差。我們日常進行的檢定工作，主要任務之一就是發現儀器儀表的定值系統誤差。定值系統誤差不影響測得值的殘差，它對重復測量的每一結果的影響相同，從測量列的原始數據本身，看不出有無定值系統誤差存在，常采用對比檢定法、均值與標準差比較法等方法來發現。變值系統誤差是指在多次重復測量同一量值時，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符號按一定規律變化的誤差，又分為線性系統誤差、周期系統誤差和復雜系統誤差三種類型。在精密測量中，對比較顯著的系統誤差，應細致敏銳地查找其產生的原因和變化規律，否則不但不能對系統誤差進行修正和消除，甚至還不知道是否有誤差存在，尤其是變值系統誤差，它將歪曲隨機誤差的分布規律，使對隨機誤差不能進行正確的分析和估算，應引起高度重視。

二、系統誤差的控制：

削弱或消除系統誤差的技術措施，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，避免系統誤差引入測量結果;（3）設法掌握系統誤差的具體大小數值，從測量結果中修正。

從事實驗或測試的人員在試驗前對測量過程中可能產生系統誤差的各個環節作仔細分析，從產生系統誤差的根源上消除，這是最根本的方法。首先，測試時應選擇誤差等級能滿足要求的計量器具，但要注意的是，計量器具的準確度等級指標往往不與測量結果的準確度相對應，這是因為不少計量器具的準確度等級是根據測量上限定的。在測量儀表準確度一定的情況下，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，不但應考慮到它的準確度等級，還應考慮它的使用范圍。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，還應該根據測量目的和要求選用合適的儀表，否則也會產生系統誤差。第三、測量儀表的內阻對測量結果的影響也不容忽視，因為儀表內阻有可能嚴重破壞電路的使用工況，即使儀表本身是準確可靠的，也會得出錯誤的結果;我們希望與電路串聯的測量儀表的電阻越小越好，與電路并聯的測量儀表的內阻越大越好，否則也會產生系統誤差。第四，有些測量儀器配有專用導線或對導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，必須使用定值導線;使用雙電橋時，跨線電阻必須很小。第五，有些儀表受環境溫度、濕度影響較大，使用時，應盡量在規定的溫濕度范圍內使用，若不能做到這一點，應考慮修正溫濕度附加誤差。此外，測量方法也是影響系統誤差的一個方面，一般說，用直接測量法會得到較好的測量結果。為了減小由于儀表內阻而引起的系統誤差，有時要根據儀表內阻和被測電阻的阻值不同而適當改變接線。

通常在某些定值系統對測量結果影響帶有方向性的測量中，采用異號消除法，對被測目標采用正反兩個方向進行測量，如果讀出的系統誤差大小相等，符號相反時，取兩次測量值的平均值作為測量結果，就可消除系統誤差。采用代替消除法來消除測量裝置帶入的固定系統誤差，在測量裝置上對未知量測量后，立即用一個標準量代替未知量，再次進行測量，從而求出未知量與標準量的差值，即有未知量=標準量±差值。消除隨時間呈線性變化的線性系統誤差，常用對稱測量法，只需將測量順序對某一時刻對稱地進行測量，再通過計算，即可達到消除線性系統誤差的目的，但須注意，相鄰兩次測量之間的時間間隔應相等，否則會失去對稱。

結語：測試人員的學識水平、工作經驗和工作態度對測量結果的準確度起著決定性的作用，應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，測試人員應具備較高的水平和經驗，熟練地掌握誤差理論和數據處理方面的知識。

參? 考? 文? 獻

[1]誤差理論與數據處理，費業泰主編，機械工業出版社.

[2]誤差理論與應用，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。