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測量誤差消除策略

嘉峪檢測網(wǎng)        2021-09-10 10:17

在準(zhǔn)備測量系統(tǒng)分析課件時,為了更深入地了解測量,無意間看到了計量,我就納悶了:計量與測量有什么區(qū)別呢?

 

查看了計量學(xué)基礎(chǔ)[1],書中說到計量具備準(zhǔn)確性、一致性、溯源性以及法制性四個特點,計量不同于一般的測量。測量是以確定量值為目的的一組操作,一般不具備也不必完全具備上述四個特點。

 

參考書目:[1] 卜雄洙 朱麗 吳健.計量學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京:清華出版社,2018

 

進而指出:

 

計量是與測量結(jié)果置信度有關(guān)的、與測量不確定度聯(lián)系在一起的一種規(guī)范化的測量。

 

那么量是個什么樣的概念呢,量是指現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的特性,大小用一個數(shù)和一個參照對象來表示,參照對象可以是一個測量單位、測量程序、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或其組合。量的真值是指與量的定義一致的量值,但是量的真值是得不到的。

 

能夠得到的只有量的測得值,也就是測量結(jié)果的量值。能保證測得值和真值一定相等不?上帝可以,人類不行!

 

既然如此就存在測量誤差,其被定義為測得值與被測量真值的差值,此差值也可以稱為絕對誤差,注意哦,這可不是誤差的絕對值。

 

測量誤差越小越好,最好等于零。如果等于零,意味著我們得到了被測量的真值,但這做不到。既然如此,我們是否可以減小測量誤差呢?

 

為此,業(yè)界經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),根據(jù)誤差的性質(zhì)可以把測量誤差分為三類:系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。

 

我們可否消除測量誤差呢,可以消除部分,但不能全部,我們先來看看三類測量誤差的概念。

 

系統(tǒng)誤差:在同一條件下多次測量同一量時,誤差的絕對值和符號保持恒定或在條件改變時,按某一確定規(guī)律變化的誤差。

 

隨機誤差:在同一條件下多次測量同一量時,誤差的絕對值和符號隨機變化

 

粗大誤差:明顯歪曲測量結(jié)果的誤差。這是由于測量者在測量和計算中方法不合理,粗心大意、記錯數(shù)據(jù)等所引起的誤差。

 

今天我們將聚焦于系統(tǒng)誤差。實驗條件一經(jīng)確定,系統(tǒng)誤差就獲得一個客觀上的恒定值。多次測量的均值也不能削弱它的影響。有點枯燥,我們舉個例子吧,一個測量質(zhì)量的例子。

 

現(xiàn)在有一條黃金項鏈,有一只等臂天平,還有無數(shù)高精度標(biāo)準(zhǔn)砝碼。天平與下圖長的差不多。怎么得到這一條黃金的質(zhì)量呢?

 

有人說,直接把黃金項鏈放在天平的一個托盤里,把砝碼放到另外一個托盤里,等兩個托盤平衡后,那么黃金項鏈的質(zhì)量X就等于另一托盤內(nèi)的砝碼總質(zhì)量P。

 

事實真的如此嗎?能否做到天平的左臂長一定等于右臂長?

 

不可能,一定有誤差,那么在這種誤差存在的情況下,我們怎么得到黃金項鏈的更接近其質(zhì)量的真值呢?來來來,為了研究的方便,用示意圖來表示天平測量。

 

測量誤差消除策略

 

測量誤差消除策略

 

問題在于:假如l2 ≠l1的時候,x就不等于P了,即使按照此種方式,再測量無數(shù)次,將測得值的平均值,也不能改變l2 ≠l1的事實,那么在現(xiàn)有條件下是否可以得到更為近似的黃金項鏈真值呢?答案是可以的。

 

將黃金項鏈和砝碼掉個個,原來放砝碼的托盤現(xiàn)在放黃金項鏈,砝碼放到另一個托盤中,繼續(xù)稱重,一直到天平平衡為止,此時得到了平衡時砝碼的總質(zhì)量:P’。示意圖如下圖

 

測量誤差消除策略

 

測量誤差消除策略

 

聯(lián)立兩次測量質(zhì)量得到的公式,得到測量誤差消除策略,從而巧妙的規(guī)避了左右臂不等長的問題。

 

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來源:制造學(xué)習(xí)聯(lián)盟

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