减小测量误差的方法总结 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
减小测量误差的方法总结
摘要：本文通过知识回顾法、查阅资料法、总结法，介绍了测量误差的基本概念和来源，从不同角度归纳出误差的分类，并从如何弥补仪器缺陷、减小系统误差和随机误差方面做详细介绍。
关键词：测量误差误差来源减小误差
一、测量误差的概念和来源
（一）测量误差的概念
在测量时，测量结果与实际值之间的差值叫误差。真实值是客观存在的，是在一定时间下体现事物的真实数据。测量值是测量所得的结果。这两者之间总是或多或少的存在一定的差异，就是测量误差。
（二）测量误差的主要来源
1.外界条件
外界的温度、湿度、大气折射等对观测结果都会产生影响。
2.仪器条件
仪器制造产生的精度缺陷。
3.观测者自身条件
每个人都有自己的鉴别能力，一定的分辨率和技术条件，在仪器安置、照准、读数等方面可能会产生误差。
二、测量误差的分类及简单介绍
（一）按表示方法
1.绝对误差：是示值与被测量真值之间的差值。
设被测量的真值为A0，器具的示值为x，则绝对误差Δx为：
Δx=x-A0 （1）
，在实际应用中，常用精度高一级的标准器具的示由于一般无法求得真值A
值A代替之。X与A之差常称为器具的示值误差。记为：
Δx=x-A （2）通常以此值代表绝对误差。
绝对误差一般适用于标准器具的校准。
2.相对误差：是相对误差Δx与被测量的约定值之比，它较绝对误差更能确切地说明测量精度。
3.容许误差：是根据技术条件的要求，规定某一类器具误差不应超过的最大范围。
（二）按误差出现的规律分类
1.系统误差
其变化规律服从某种已知函数。系统误差主要由以下几个方面引起：材料、零部件及工艺缺陷；环境温度、湿度、压力的变化以及其他外界干扰等。
系统误差表明了一个测量结果偏离真值或实际值的程度。系统误差越小，测量就越正确。
2.随机误差
又称偶然误差，其变化规律未知。随机误差是由很多复杂因素的微小变化的总和所引起的，具有随机变量的一切特点，在一点条件下服从统计规律。因此，通过多次测量后，对其总和可以用统计规律来描述，则可从理论上估计对测量结果的影响。
随机误差表现了测量结果的分散性。在误差理论中，常用精密度一词来表征随机误差的大小。随机误差越小，精密度越高。
3.粗大误差
是指在一定条件下测量结果显著地偏离其实际值所对应的误差。在测量及数据处理中，如发现某次测量结果所对应的误差特别大或小时，应认真判断误差是否属于粗大误差，如是，该值应舍去不用。
三、测量误差的减小
下面将从测量误差的三个主要来源：仪器条件、外界条件、观测者自身条件，进行分析如何减小测量误差。
（一）弥补仪器缺陷
由于仪器本身的缺陷带来测量误差，如零点偏离，为了减小测量误差，首先就得考虑弥补仪器的缺陷。可以由以下的方法：
1.替代法
替代法是指在测量装置上对某一带测量进行测量后，立即将带测量与标准量进行交换，再次进行测量，利用函数关系，从而得出测量的值。即在测量装置上对某一带测量进行测量后，再次进行测量，并调到同样的情况，从而得出带测量等于标准量。例如，用电桥测量电阻时，调平衡后，把被测电阻用可变标准电阻替换，调标准电阻
值使电桥再次达到平衡，则标准电阻的示值即为被测电阻的阻值。这样可消除用此电桥自身可能存在的误差。
2.对称观测法
对称观测法是指若有随时间线性变化的误差，将观测程序对某时刻对称地再做一次。例如，一只灵敏电流计零点随时间有线性漂移，在测量读数前记下一次零点值，取两次零点值的平均来修正测量值。
由于很多随时间变化的误差在短时间内均可近似认为是线性变化，因此对称观测法是一种能够消除随时间变化的误差的常用方法。
（二）外界条件是引起测量误差的重要因素
外界条件，如温度、湿度等因素，在一定程度上使得测量结果与测量值存在一定的偏差，与真实值相差甚远。因此，保持相对稳定的测量环境是十分重要的，即每次测量时将这些外界因素的值控制在一个相对稳定的范围内。
（三）观测者自身应注意的事项
1.熟悉掌握仪器的使用规则；
2.测量过程中，保证除实验直接相关因素以外的所有因素趋于稳定状态，使得测
量结果不受之影响；
3.读数时应保持视线水平于仪器，避免测量结果读的误差。
四、部分误差种类的减小方法
（一）系统误差的消除方法
为了进行正确的测量，以取得可靠的数据，在测量前或测量过程中，必须尽力消除产生系统误差的来源。首先，应检查测量仪器本身的性能是否符合要求。例如，仪器是否有检定合格证书，经过长途运输或长期未使用的仪器，在使用前应全面进行外观与内部质量的检查，看能否正常工作；其次，测量前应仔细检查仪表是否处于正常工作条件，如环境条件及安装位置等是否符合技术要求的规定，是否经过正确的调整等。下面是一些为了减少和消除系统误差常用的方法：
1. 交换法
在测量过程中，将引起系统误差的某些条件（如被测物的位置）相互交换，而保持其他条件不变，使产生系统误差的因素对测量结果起反作用，从而抵消了系统误差。
2. 上、下读数法或换向法
仪表测量机构的空程或间隙等的影响会造成误差，取上行取数和下行读数的平均值可以消除这部分系统误差。
3. 补偿法
在测量过程中，由于某种条件的变化或仪器的某个环节的非线性特性等会引入变化的系统误差。此时常在测量系统中采取补偿措施，以便在测量过程中自动消除系统误差，减弱或消除的较好办法是在测量系统中加冷端补偿器，则会引起自动补偿的作用等。