测量所能达到的精度是选择仪器仪表的重要指标,下面小编就为大家详细的讲述几种不同情况下,误差的产生、计算、标定的方法。希望能够帮助您选择合适的仪器仪表
1、测量误差的定义
测量误差为测量结果减去被测量的真值的差,简称误差。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。
2、误差的产生
误差分为随机误差与系统误差。
误差可表示为:误差=测量结果-真值=随机误差+系统误差
因此任意一个误差均可分解为系统误差和随机误差的代数和系统误差:
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。
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。
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
3、精密度、度与准确度
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。
根据误差理论可知,当测量次数无限增多的情况下,可以使随机误差趋于零,而获得的测量结果与真值偏离程度——测量准确度,将从根本上取决于系统误差的大小,因而系统误差大小反映了测量可能达到的准确程度。
度是测量的准确度与精密度的总称,在实际测量中,影响度的可能主要是系统误差,也可能主要是随机误差,当然也可能两者对测量度影响都不可忽略。在某些测量仪器中,常用精度这一概念,实际上包括了系统误差与随机误差两个方面,例如常用的仪表就常以精度划分仪表等级。
仪表度简称精度,又称准确度。度和误差可以说是孪生兄弟,因为有误差的存在,才有度这个概念。仪表度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度,通常用相对百分误差(也称相对折合误差)表示。
仪表度不仅和误差有关,而且和仪表的测量范围有关。误差大,相对百分误差就大,仪表度就低。如果误差相同的两台仪表,其测量范围不同,那么测量范围大的仪表相对百分误差就小,仪表度就高。度是仪表很重要的一个质量指标,常用精度等级来规范和表示。精度等级就是大相对百分误差去掉正负号和%。按国家统一规定划分的等级有0.05,0.02,0.1,0.2,1.5等。数字越小,说明仪器仪表的度越高。
4、应用精度的选择
在实际应用过程中,要根据测量的实际情况来选择仪器的量程和精度,并不一定精度等级小的仪器,就一定有的测量效果。以万用表的应用为例,采用准确度不同的万用表测量同一个电压所产生的误差。
例如:有一个10V标准电压,用100V挡、0.5级和15V挡、2.5级的两块万用表测量,问哪块表测量误差小?
解:块表测的大允许误差
△X1=±0.5%×100V=±0.50V。
第二块表测的大允许误差
△X2=±2.5%×15V=±0.375V。
比较△X1和△X2可以看出:虽然块表准确度比第二块表准确度高,但用块表测量所产生的误差却比第二块表测量所产生的误差大。因此,可以看出,在选用仪器仪表时,并非准确度越高越好。还要选用合适的量程。只有正确选择量程,才能发挥其潜在的准确度。
5、精度的标定方法
除了国家统一规定的等级外,随着电子技术的广泛应用,根据性能的不同,还有如下几种精度标定方法
1.显示值±X:
在电子显示仪器中应用,表示在当前显示值的低位上,有X个字的误差。若显示值为Y,误差△X=X/Y×100%
2.显示值的X%:
在电子显示仪器仪表中应用,表示当前显示值的X%为当前的误差范围。若显示值为Y误差△X=X%,误差值为±X%×Y
3.分段量程标定:
应用于宽量程仪器,仪器在不同的测量区间内,采用不同的误差标定方法,例如在测量0.01~1伏电压时,误差为5%,在测1~10伏电压时,误差为1%就是分段标定方法,应用分段标定仪器时,一定要选择好合适的量程,并认真的查看该量程的误差计算和标定方法。
4.数学模型式的误差标定:
给出仪表的误差计算公式F(X),根据仪表当前的测量结果Y和其他相关条件带入公式,计算出当前误差△X=F(Y)。这种方法测得的误差结果和测量值的对应关系多为曲线,由于这种方法各点误差不同,应用时应格外注意,认真的计算。
由上面的条件不难得出,针对不同的测量值,不同的误差标定方法对结果的实际测量精度是不同的。选择的时候,要针对测量情况和使用仪器在测量点的允许误差具体分析,并不一定低等级的仪器仪表就会有的测量效果。要根据具体情况选择合适的仪器仪表和量程,这样才能大限度的减少测量的误差。
如有疑问请咨询:如何知道浅析仪器仪表的精度
装修工人有时需要对一些进行检修,为了正确而有效地实施检修,确保检修质量和安全,避免在检修中走弯路,迅速排除电路故障,必须遵守检修原则。即先思索后动手,先电源后部件,先外后内,先静后动,先简后繁,先通病后其他等。这些是装配工人在检修中一般所遵守的原则。下边对六原则加以分析说明:
1、先思索后动手:在检修中必须自始至终地注意冷静的分析,避免盲目动手,这里提倡的思索,是有根据有目的的思索。先思索后动手,是要在了解情况,综合运用理论做出必要的分析判断的基础上再动手。
2、先电源后部件:电源是运行的工作来源,部件是仪器仪表正常工作不可缺少的条件,电源和部件不正常,仪器仪表也不可能正常工作。同时电源电压不正常,过高或过低,部件短路或开路,还有可能损坏仪器仪表,造成事故。此外,电源和部件在使用中产生故障较多,排除也比较容易,所以,应按先电源后部件的原则修理。
3、先外后内:所谓的“外”,指的是暴露在仪器仪表外边的部分,如连线、插接组件等。所谓“内”指的是仪器仪表内部。先外后内的理由是:外部检查修理比较简便,外部能修复的,就不必深入到内部,以免走弯路。同时,也可以避免部件启动、拆动而降低质量,甚至因拆卸不当而损坏仪器仪表;另外,一般暴露在外面的仪器仪表也容易损坏。
4、先静后动:“静”指的是不加电对仪器仪表的检查修理;“动”指的是加电后进行的检查修理。先静后动的理由是:确保人身安全和仪器仪表安全,同时也可以预先排除一些故障。但必须说明一点,在检修过程中“静”与“动”是经常灵活地交替进行的。
5、先简后繁:“简”指的是容易检查、测量、修理的因素;“繁”指的是比较难检查、测量、修理的因素。其理由是:仪器仪表零部件、元器件很多,电路的结构也比较复杂,发生故障的因素也比较多,但其中必有简单易排和复杂难排的故障之分,按照先简后繁、由易到难的原则,就可以迅速地排除掉容易的故障,使复杂的故障和难修理的故障孤立起来,这样就化难为易了;同时,也可以防止毫无必要的大拆大卸,避免走弯路,拖延了检修时间。
6、先通病后其他:通病指的是仪器仪表经常容易发生故障的地方,如电池、阻容元件、附件等。因此,在检修过程中应首先检查仪器仪表的通病。
上述的原则上相互联系的,在检修过程中必须全面考虑,具体分析、灵活运用。
(1)工作地点要有条理
切忌工作地点紊乱,导线纵横,仪器线搭在烙铁上而造成短路等现象。要保持工作现场整齐,顺序放置,工具元件螺钉等小件器材应放在容器里,现场还要有良好的照明。
(2)使用工具要注意安全
对烙铁要定期检变电源线与外皮的绝缘情况。试电笔是否好用。使用电钻时应注意装地线,戴橡皮手套或站在木板上,不得鼓线手套等。
(3)防止仪器或元件损坏
仪器仪表应放在稳妥地方,轻拿轻放,使用时注意电网电压波动,操作时不要用力过猛。仪器不得放存在潮湿、多灰和太阳直射的场合,不用时,应去掉电源并用行军好。
使用电阻时要注意功率、工作电压及散热条件:使用时要注意耐压及极性。
使用管,要注意灯丝电压等级,减小振动,取下电子管时应握住管腰拔起。使用充气管,要注意灯丝事先预热。使用晶体管时,要用小功率烙铁焊接,动作要迅速。
(4)防止触电
有些仪器中有高电压,检修时须注意安全。首先检查仪器外壳是否漏电,打开机箱先对高压进行放电。改焊电路时应先断开电源,不要带电操作。测试高电压时,先将一端(如地端)接好,用一只手持探笔触及被测点,另一只手不要模机完,这样比较安全。可能时,仪器外完接地比较安全,但有时不能接地。
(5)防止烫伤
烙铁放在合适地方,不要用手或脸试验热度,不要乱甩焊锡,以免甩列别人身上。拆仪器线路时,戴上保护眼镜,模免焊锡混入眼睛。位用电炉也否防止烫伤。
(6)防火
烙铁不许放在木板上,人商开现场要数下电源插灸。电源变压器不应过载或过热,仪服这继使用不立超过四小时;电源线路不应挂衣物;使用电炉要注意人走断电。要常备泡沫及二氧化碳灭火器、砂土等又火器材,并定期进行检查。