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尺寸测量误差相关知识介绍
2018.10.22
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只要有测量,必须有测量结果,有测量结果必然产生误差,误差影响测量精度。所以,对误差的特点,性质及分类要有全面系统的认识和了解,最后找出合理的、科学的办法加以消除。在精密尺寸测量中尤为显得重要。那么我们先来明确一下测量相关的术语。

 

测量相关概念解释

误差(Error:测试结果和测量量真实值之间的差异。

重复性(Repeatibility:在相同测试条件下,反复测试所的结果的发散性。

复现性(Reproducibility:在改变测试条件下,反复测试结果之间的一致性。 

真值(True Value):在理想测试条件下,测量量的值。(现实中真值并不存在)

 

什么是测量误差?

在直接测量过程中由于所使用的测量工具不准确,测量方法的不完善,都使得测量结果不准确,以致于偏离真实值,这就是误差。在间接测量中由于直接测量的结果有误差,此误差可传递到最后的结果中,也可使其偏离真实值。


因为真值(也称理论值)无法准确得到,实际上用的都是约定真值,约定真值需以测量不确定度来表征其所处的范围,因此测量误差实际上无法准确得到。

测量误差.jpg


测量不确定度:表明合理赋予被测量之值的分散性,它与人们对被测量的认识程度有关,是通过分析和评定得到的一个区间。

测量误差是表明测量结果偏离真值的差值,它客观存在但人们无法确定得到。


例如:测量结果可能非常接近真值(即误差很小),但由于认识不足,人们赋予的值却落在一个较大区域内(即测量不确定度较大);也可能实际上测量误差较大,但由于分析估计不足,使给出的不确定度偏小。因此在评定测量不确定度时应充分考虑各种影响因素,并对不确定度的评定进行必要的验证。

误差产生的原因.png

由上所述,可知误差存在于一切测量之中,所以讨论误差,了解其规律、性质、来源和大小就非常有必要。实验误差的分析,对人们改进实验,提高其精密度和准确度(精密度和准确度的意义在以后讨论),甚至新的发现都具有重要的意义。

 

误差分为随机误差与系统误差

 

系统误差:由于测量工具(或测量仪器)本身固有误差、测量原理或测量方法本身理论的缺陷、实验操作及实验人员本身心理生理条件的制约而带来的测量误差称为系统误差。

 

系统误差.png

系统误差示意图

系统误差的特点是在相同测量条件下、重复测量所得测量结果总是偏大或偏小,且误差数值一定或按一定规律变化.减小系统误差的方法通常可以改变测量工具或测量方法,还可以对测量结果考虑修正值。

 

随机误差:随机误差又叫偶然误差,即使在完全消除系统误差这种理想情况下,多次重复测量同一测量对象,仍会由于各种偶然的、无法预测的不确定因素干扰而产生测量误差,称为随机误差。

 

随机误差的特点是对同一测量对象多次重复测量,所得测量结果的误差呈现无规则涨落,既可能为正(测量结果偏大),也可能为负(测量结果偏小),且误差绝对值起伏无规则.但误差的分布服从统计规律,表现出以下三个特点:单峰性,即误差小的多于误差大的;对称性,即正误差与负误差概率相等;有界性,即误差很大的概率几乎为零。

 

误差、随机误差和系统误差之间的关系

由误差、随机误差和系统误差的定义可知:

误差=测量结果-真值

    =(测量结果-总体均值)+(总体均值-真值)

    =随机误差+系统误差

测量结果=真值+误差=真值+随机误差+系统误差

测量误差.png

从随机误差分布规律可知,增加测量次数,并按统计理论对测量结果进行处理可以减小随机误差。

 

相关概念:什么是重复精度?

用同一测量工具与方法在同一条件下多次测量,如果测量值随机误差小,即每次测量结果涨落小,说明测量重复性好,称为测量精密度好也称稳定度好,因此,测量偶然误差的大小反映了测量的精密度。

 

以上内容描述了尺寸测量中的相关概念,相信您对尺寸测量仪器方面有新的认识。



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