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淺析儀器儀表的精度
測量所能達(dá)到的精度是選擇儀器儀表的重要指標(biāo)，下面小編就為大家詳細(xì)的講述幾種不同情況下,，誤差的產(chǎn)生,、計算,、標(biāo)定的方法,。希望能夠幫助您選擇合適的儀器儀表,。
01
測量誤差的定義
測量誤差為測量結(jié)果減去被測量的真值的差,，簡稱誤差,。因為真值（也稱理論值）無法準(zhǔn)確得到，實際上用的都是約定真值,，約定真值需以測量不確定度來表征其所處的范圍,，因此測量誤差實際上無法準(zhǔn)確得到。
測量不確定度：表明合理賦予被測量之值的分散性,，它與人們對被測量的認(rèn)識程度有關(guān),，是通過分析和評定得到的一個區(qū)間。
測量誤差：是表明測量結(jié)果偏離真值的差值,，它客觀存在但人們無法確定得到,。
例如：測量結(jié)果可能非常接近真值（即誤差很小）,，但由于認(rèn)識不足,，人們賦予的值卻落在一個較大區(qū)域內(nèi)（即測量不確定度較大）；也可能實際上測量誤差較大,，但由于分析估計不足,，使給出的不確定度偏小,。因此在評定測量不確定度時應(yīng)充分考慮各種影響因素，并對不確定度的評定進(jìn)行必要的驗證,。
2
誤差的產(chǎn)生
誤差分為隨機(jī)誤差與系統(tǒng)誤差,。
誤差可表示為：誤差=測量結(jié)果-真值=隨機(jī)誤差+系統(tǒng)誤差
因此任意一個誤差均可分解為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的代數(shù)和系統(tǒng)誤差：
系統(tǒng)誤差：由于測量工具（或測量儀器）本身固有誤差、測量原理或測量方法本身理論的缺陷,、實驗操作及實驗人員本身心理生理條件的制約而帶來的測量誤差,。
系統(tǒng)誤差的特點是在相同測量條件下、重復(fù)測量所得測量結(jié)果總是偏大或偏小,，且誤差數(shù)值一定或按一定規(guī)律變化,。減小系統(tǒng)誤差的方法通常可以改變測量工具或測量方法,，還可以對測量結(jié)果考慮修正值,。
隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差又叫偶然誤差，即使在*消除系統(tǒng)誤差這種理想情況下,，多次重復(fù)測量同一測量對象,，仍會由于各種偶然的、無法預(yù)測的不確定因素干擾而產(chǎn)生測量誤差,，稱為隨機(jī)誤差,。
隨機(jī)誤差的特點是對同一測量對象多次重復(fù)測量，所得測量結(jié)果的誤差呈現(xiàn)無規(guī)則漲落,，既可能為正（測量結(jié)果偏大）,，也可能為負(fù)（測量結(jié)果偏小）,，且誤差值起伏無規(guī)則,。但誤差的分布服從統(tǒng)計規(guī)律，表現(xiàn)出以下三個特點：
單峰性,，即誤差小的多于誤差大的,；
對稱性，即正誤差與負(fù)誤差概率相等,；
有界性,，即誤差很大的概率幾乎為零。
從隨機(jī)誤差分布規(guī)律可知,，增加測量次數(shù),，并按統(tǒng)計理論對測量結(jié)果進(jìn)行處理可以減小隨機(jī)誤差。
3
精密度,、度與準(zhǔn)確度
用同一測量工具與方法在同一條件下多次測量,，如果測量值隨機(jī)誤差小，即每次測量結(jié)果漲落小,，說明測量重復(fù)性好,，稱為測量精密度好也稱穩(wěn)定度好,，因此，測量偶然誤差的大小反映了測量的精密度,。
根據(jù)誤差理論可知,，當(dāng)測量次數(shù)無限增多的情況下，可以使隨機(jī)誤差趨于零,，而獲得的測量結(jié)果與真值偏離程度——測量準(zhǔn)確度,，將從根本上取決于系統(tǒng)誤差的大小，因而系統(tǒng)誤差大小反映了測量可能達(dá)到的準(zhǔn)確程度,。
度是測量的準(zhǔn)確度與精密度的總稱,，在實際測量中，影響度的可能主要是系統(tǒng)誤差,，也可能主要是隨機(jī)誤差，當(dāng)然也可能兩者對測量度影響都不可忽略,。在某些測量儀器中,，常用精度這一概念，實際上包括了系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差兩個方面,，例如常用的儀表就常以精度劃分儀表等級,。
儀表度簡稱精度，又稱準(zhǔn)確度,。度和誤差可以說是孿生兄弟,，因為有誤差的存在，才有度這個概念,。儀表度簡言之就是儀表測量值接近真值的準(zhǔn)確程度,，通常用相對百分誤差（也稱相對折合誤差）表示。
儀表度不僅和誤差有關(guān),，而且和儀表的測量范圍有關(guān),。誤差大，相對百分誤差就大,，儀表度就低,。如果誤差相同的兩臺儀表，其測量范圍不同,，那么測量范圍大的儀表相對百分誤差就小,，儀表度就高。度是儀表很重要的一個質(zhì)量指標(biāo),，常用精度等級來規(guī)范和表示,。精度等級就是大相對百分誤差去掉正負(fù)號和%。按國家統(tǒng)一規(guī)定劃分的等級有0.05,，0.02,，0.1,，0.2，1.5等,。數(shù)字越小,，說明儀器儀表的度越高。
4
應(yīng)用精度的選擇
在實際應(yīng)用過程中,，要根據(jù)測量的實際情況來選擇儀器的量程和精度,，并不一定精度等級小的儀器，就一定有好的測量效果,。以萬用表的應(yīng)用為例,，采用準(zhǔn)確度不同的萬用表測量同一個電壓所產(chǎn)生的誤差。
例如：有一個10V標(biāo)準(zhǔn)電壓,，用100V擋,、0.5級和15V擋、2.5級的兩塊萬用表測量,，問哪塊表測量誤差?。?/span>
解：塊表測的大允許誤差
△X1=±0.5％×100V=±0.50V,。
第二塊表測的大允許誤差
△X2=±2.5％×15V=±0.375V,。
比較△X1和△X2可以看出：雖然塊表準(zhǔn)確度比第二塊表準(zhǔn)確度高，但用塊表測量所產(chǎn)生的誤差卻比第二塊表測量所產(chǎn)生的誤差大,。因此,，可以看出，在選用儀器儀表時,，并非準(zhǔn)確度越高越好,。還要選用合適的量程。只有正確選擇量程,，才能發(fā)揮其潛在的準(zhǔn)確度,。
5
精度的標(biāo)定方法
除了國家統(tǒng)一規(guī)定的等級外，隨著電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用,，根據(jù)性能的不同,，還有如下幾種精度標(biāo)定方法
1.顯示值±X：
在電子顯示儀器中應(yīng)用，表示在當(dāng)前顯示值的低位上,，有X個字的誤差,。若顯示值為Y，誤差△X=X/Y×100%
2.顯示值的X%：
在電子顯示儀器儀表中應(yīng)用,，表示當(dāng)前顯示值的X%為當(dāng)前的誤差范圍,。若顯示值為Y誤差△X=X%，誤差值為±X%×Y
3.分段量程標(biāo)定：
應(yīng)用于寬量程儀器,，儀器在不同的測量區(qū)間內(nèi),，采用不同的誤差標(biāo)定方法,，例如在測量0.01~1伏電壓時，誤差為5%,，在測1~10伏電壓時,，誤差為1%就是分段標(biāo)定方法，應(yīng)用分段標(biāo)定儀器時,，一定要選擇好合適的量程,，并認(rèn)真的查看該量程的誤差計算和標(biāo)定方法。
4.數(shù)學(xué)模型式的誤差標(biāo)定：
給出儀表的誤差計算公式F（X）,，根據(jù)儀表當(dāng)前的測量結(jié)果Y和其他相關(guān)條件帶入公式,，計算出當(dāng)前誤差△X=F（Y）。這種方法測得的誤差結(jié)果和測量值的對應(yīng)關(guān)系多為曲線,，由于這種方法各點誤差不同,，應(yīng)用時應(yīng)格外注意，認(rèn)真的計算,。
由上面的條件不難得出,，針對不同的測量值，不同的誤差標(biāo)定方法對結(jié)果的實際測量精度是不同的,。選擇的時候，要針對測量情況和使用儀器在測量點的允許誤差具體分析,，并不一定低等級的儀器儀表就會有好的測量效果,。要根據(jù)具體情況選擇合適的儀器儀表和量程，這樣才能大限度的減少測量的誤差,。