浅析系统误差的形成及其控制

齐永虎 谢东 彭庆辉

【摘要】    本文从仪表系统误差的及形成方面着手，从实际工作经验中总结出消弱和消除系统误差的技术措施，提高了仪表测量工作的准确率，通过学习也可提高了工作人员业务素质及业务技能。

【关键词】    浅析    仪表误差    形成    控制

前言：在仪表的测试过程中，不可避免的会出现一些误差，如何尽可能减少误差的出现，根据本人从业20多年的经验，从误差的形成进行分析，总结出一些解决方案。

一、系统误差的形成：

系统误差分为定值系统误差和变值系统误差。

期望与真值之差就是定值系统误差，如果用算术平均值代替期望，那么，我们也可以认为算术平均值与真值之差就是定值系统误差。因此，当我们用某一计量器具对某量进行多次测量后，取得算术平均值，然后再用准确度等级更高的计量器具对同一量仍进行多次测量，并把它的平均值当作约定真值，则前后两次测量的算术平均值之差就可以认为是定值系统误差。我们日常进行的检定工作，主要任务之一就是发现仪器仪表的定值系统误差。定值系统误差不影响测得值的残差，它对重复测量的每一结果的影响相同，从测量列的原始数据本身，看不出有无定值系统误差存在，常采用对比检定法、均值与标准差比较法等方法来发现。变值系统误差是指在多次重复测量同一量值时，由于在测量过程中，测量条件有变化，而使误差的绝对值和正负符号按一定规律变化的误差，又分为线性系统误差、周期系统误差和复杂系统误差三种类型。在精密測量中，对比较显著的系统误差，应细致敏锐地查找其产生的原因和变化规律，否则不但不能对系统误差进行修正和消除，甚至还不知道是否有误差存在，尤其是变值系统误差，它将歪曲随机误差的分布规律，使对随机误差不能进行正确的分析和估算，应引起高度重视。

二、系统误差的控制：

削弱或消除系统误差的技术措施，主要途径有三个方面：（1）从误差根源上消除;（2）在测量过程中采取一定措施，避免系统误差引入测量结果;（3）设法掌握系统误差的具体大小数值，从测量结果中修正。

从事实验或测试的人员在试验前对测量过程中可能产生系统误差的各个环节作仔细分析，从产生系统误差的根源上消除，这是最根本的方法。首先，测试时应选择误差等级能满足要求的计量器具，但要注意的是，计量器具的准确度等级指标往往不与测量结果的准确度相对应，这是因为不少计量器具的准确度等级是根据测量上限定的。在测量仪表准确度一定的情况下，被测量值越接近所选量程值，则测量误差越小，反之则越大，实际工作中一般把被测量指示范围选择在仪表标度尺满刻度的2/3以上，以确保测量误差较小。所以，选择计量器具时，不但应考虑到它的准确度等级，还应考虑它的使用范围。第二，有的测量仪表反映的是被测量的有效值，有的反映的是平均值或峰值，所以，还应该根据测量目的和要求选用合适的仪表，否则也会产生系统误差。第三、测量仪表的内阻对测量结果的影响也不容忽视，因为仪表内阻有可能严重破坏电路的使用工况，即使仪表本身是准确可靠的，也会得出错误的结果;我们希望与电路串联的测量仪表的电阻越小越好，与电路并联的测量仪表的内阻越大越好，否则也会产生系统误差。第四，有些测量仪器配有专用导线或对导线电阻的大小有要求，使用时，也必须满足。例如：低量限的电压表和与分流器组合使用的大量限电流表，必须使用定值导线;使用双电桥时，跨线电阻必须很小。第五，有些仪表受环境温度、湿度影响较大，使用时，应尽量在规定的温湿度范围内使用，若不能做到这一点，应考虑修正温湿度附加误差。此外，测量方法也是影响系统误差的一个方面，一般说，用直接测量法会得到较好的测量结果。为了减小由于仪表内阻而引起的系统误差，有时要根据仪表内阻和被测电阻的阻值不同而适当改变接线。

通常在某些定值系统对测量结果影响带有方向性的测量中，采用异号消除法，对被测目标采用正反两个方向进行测量，如果读出的系统误差大小相等，符号相反时，取两次测量值的平均值作为测量结果，就可消除系统误差。采用代替消除法来消除测量装置带入的固定系统误差，在测量装置上对未知量测量后，立即用一个标准量代替未知量，再次进行测量，从而求出未知量与标准量的差值，即有未知量=标准量±差值。消除随时间呈线性变化的线性系统误差，常用对称测量法，只需将测量顺序对某一时刻对称地进行测量，再通过计算，即可达到消除线性系统误差的目的，但须注意，相邻两次测量之间的时间间隔应相等，否则会失去对称。

结语：测试人员的学识水平、工作经验和工作态度对测量结果的准确度起着决定性的作用，应注意避免测量人员带入主观误差，如视差、视力疲劳、注意力不集中等引起的误差，因此，测试人员应具备较高的水平和经验，熟练地掌握误差理论和数据处理方面的知识。

参  考  文  献

[1]误差理论与数据处理，费业泰主编，机械工业出版社.

[2]误差理论与应用，肖明耀著，中国计量出版社

齐永虎（1978年10月），男，安徽省安庆市，本科，高级技师，工程师，研究方向—电力计量。谢东（1973年12月），男，安徽省安庆市，本科，高级技师，工程师，研究方向—电力计量。彭庆辉（1976年10月），女，安徽省安庆市，本科，高级工程师，高级技师，研究方向—电力计量。