誤差是測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之 差。而真值是與給定的特定量的定義一 致的值。真值具有不確定性,這是其本 性。也就是說(shuō),它是一個(gè)理想的概念,只 有通過(guò)測(cè)量才能得到其真值。
任何物理量的測(cè)量總伴隨著一定 的誤差。每次測(cè)量所得到的被測(cè)得量的 值稱為測(cè)值,測(cè)值使對(duì)被測(cè)得量的估計(jì) 值。如果消除了一切測(cè)量誤差,那么這個(gè) 測(cè)值便是被測(cè)量的真值。真值是被測(cè)量 的理想值,它是客觀存在的。人們希望自 動(dòng)的測(cè)值和真值非常接近,這是測(cè)量的 根本目的。描述測(cè)值和真值接近程度的 指標(biāo)就是誤差,測(cè)量誤差是測(cè)值和真值 之差,又稱為絕對(duì)誤差。誤差和真值之 比,常用百分比表示,稱為相對(duì)誤差。相 對(duì)誤差的倒數(shù)稱為測(cè)量精度。相對(duì)誤差 近似地等于誤差和測(cè)值之比,有時(shí)有用 后者代表相當(dāng)誤差。
檢定電子秤使用四等標(biāo)準(zhǔn)砝碼,他們 的相對(duì)誤差在正負(fù)0.005%以內(nèi)。通用電子秤的允許相對(duì)誤差在正負(fù)0.1%?正負(fù) 0.05%之間。當(dāng)比之下,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的誤差 是可以忽略的。因此,標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)秤值 可以認(rèn)為是它的真值。用電子秤衡量標(biāo)準(zhǔn) 砝碼所得到的測(cè)值和標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)秤值 之差,就是衡量誤差,誤差可以分為粗 差、隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差三類。
諸如人為失誤或儀器失常而引起的 使測(cè)量失效的誤差稱為粗差。比如看錯(cuò) 了示值或衡量時(shí)被衡量物體和地面接觸 等引起的誤差。這種誤差是任何統(tǒng)計(jì)理 論都無(wú)法解釋的,該測(cè)值必須作廢。
因此,在檢定和使用衡器時(shí),無(wú)比注 意電子秤的使用條件和各種人為因素,避 免出現(xiàn)粗差。
我們用一臺(tái)電子秤對(duì)同一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)砝碼 進(jìn)行多次衡量時(shí),每次所得到的測(cè)值并 不一定是砝碼的真值,就是說(shuō)有衡量誤 差,各種衡量誤差也有不同,有時(shí)大些, 有時(shí)小些。引起這種現(xiàn)象的原因非常多, 但每種原因?qū)y(cè)值的影響卻又是很微小 的。這種大量的但卻又很微小的因素所 產(chǎn)生的影響使測(cè)值誤差有一定的分布規(guī) 律,誤差有正也有負(fù),正、負(fù)出現(xiàn)的幾率 相當(dāng),絕對(duì)值大的誤差和絕對(duì)值小的誤差相比,出現(xiàn)的幾率較小,測(cè)量次數(shù)越 多,這種分布規(guī)律越加明顯。這就是所謂 正態(tài)分布規(guī)律。衡量中出現(xiàn)的這種誤差 稱為隨機(jī)誤差。
一般來(lái)說(shuō),誤差就其來(lái)源的性質(zhì)可 分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差是 在重復(fù)性條件下,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú) 限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量 的真值之差;偶然誤差是由某些偶然因 素造成的誤差,其性質(zhì)是可大可小、可正 可負(fù),平均值趨于零。但無(wú)論是系統(tǒng)誤差 還是偶然誤差,究其來(lái)源都應(yīng)大致從設(shè) 備、環(huán)境、方法、人員及測(cè)量對(duì)象等五個(gè) 方面上去考慮。電子秤檢測(cè)中誤差的分析 也當(dāng)概莫能外,但其誤差究竟是怎樣產(chǎn) 生的、又如何地去及時(shí)、有效地修正,可 以說(shuō)是至關(guān)重要?,F(xiàn)就電子秤檢測(cè)中誤差 的來(lái)源及修正通過(guò)以上提及的五個(gè)方面 因素談幾點(diǎn)見解。
一、設(shè)備因素。電子秤檢測(cè)中,因設(shè)備 而產(chǎn)生的誤差主要從以下幾個(gè)方面去考 慮:一是檢測(cè)設(shè)備自身。無(wú)論是檢測(cè)大型電子秤,還是中、小型電子秤,都離不開標(biāo)準(zhǔn) 砝碼,而標(biāo)準(zhǔn)砝碼量值會(huì)因上一級(jí)計(jì)量 標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度或向其傳遞時(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)誤 差或偶然誤差。要修正因此產(chǎn)生的誤差, 首先要盡可能地提高天平的測(cè)量精度, 其次是保證被檢測(cè)的砝碼在不超差的同 時(shí),盡可能使其誤差為最?。黄浯问菢?biāo)準(zhǔn) 砝碼在使用、裝、卸及運(yùn)輸中,因碰撞、磨 損會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)差。要修正由此帶來(lái) 的負(fù)偏差,必須要加強(qiáng)砝碼的檢定、維護(hù) 及保養(yǎng)。
二、環(huán)境因素。環(huán)境條件如氣候環(huán)境 條件(溫度、濕度、氣流),機(jī)械環(huán)境條件 (沖擊、振動(dòng)),電磁干擾(電磁屏蔽)等因 素都會(huì)對(duì)電子秤的準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影 響。例如電子秤的線盒潮濕時(shí),儀表顯 示的量值就會(huì)不穩(wěn)定,造成系統(tǒng)示值誤 差。這就要求我們?cè)陔娮映邮褂弥斜M量保 持其環(huán)境條件為正常使用條件。
三、人為因素。傳統(tǒng)的機(jī)械秤如臺(tái)秤、固定式地秤,其示值顯示裝置為標(biāo) 尺,盡管穩(wěn)定性能好,但其靈敏度卻相對(duì) 來(lái)說(shuō)不高,因而就會(huì)造成人為讀數(shù)誤差。 再如電子秤偏載檢測(cè)中,要克服人為因素 帶來(lái)的誤差,僅使各支承點(diǎn)反映的量值 不超出計(jì)量檢定規(guī)程的要求則遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠,還要確保其各支承點(diǎn)誤差最小且一 致,這樣就會(huì)大大減少衡器計(jì)量時(shí)出現(xiàn) 的誤差,從而提高測(cè)量的精度。
四、方法因素。測(cè)量方式、方法在很 大程度上決定測(cè)量的準(zhǔn)確度。如在某些 受測(cè)量設(shè)備條件所限的部門或地區(qū),在 檢測(cè)大型電子秤時(shí),勢(shì)必要采取多次替代 標(biāo)準(zhǔn)砝碼來(lái)檢定或校準(zhǔn),在多次替代中, 會(huì)因替代以及替代次數(shù)的增多產(chǎn)生一定 的偶然誤差,要減少因替代所產(chǎn)生的偶 然誤差,就要在替代過(guò)程中,精確地計(jì) 算、多次測(cè)量并力求多次測(cè)定結(jié)果的平 均值接近于真值。
五、測(cè)量對(duì)象因素。電子秤在被檢定 時(shí),它作為測(cè)量對(duì)象,經(jīng)常會(huì)由于自身不 完善或缺陷帶來(lái)系統(tǒng)誤差,如臺(tái)秤在各 點(diǎn)支、重、力矩不一致或不在同一水平 面,以及長(zhǎng)時(shí)間使用造成各零部件腐蝕、 磨損進(jìn)而使得秤砣、游砣質(zhì)量不準(zhǔn)確,都 會(huì)對(duì)其計(jì)量的準(zhǔn)確性帶來(lái)一定的影響, 為徹底消除這些因素所帶來(lái)的影響,就 應(yīng)對(duì)其系統(tǒng)零部件及計(jì)量性能做細(xì)致的 檢測(cè)、維修、保養(yǎng)或更新;又如,固定式地 秤經(jīng)常會(huì)因?yàn)榘惭b時(shí)基礎(chǔ)不水平、不堅(jiān) 實(shí)或長(zhǎng)期使用導(dǎo)致基礎(chǔ)受力點(diǎn)裂損,難 以修復(fù),出現(xiàn)角差,而造成一定的系統(tǒng)誤 差;另外臺(tái)秤、固定式地秤也會(huì)因標(biāo)尺長(zhǎng) 時(shí)間使用,或出廠時(shí)標(biāo)尺間距相對(duì)不均 勻也會(huì)帶來(lái)系統(tǒng)誤差。再如,大型電子汽車衡計(jì)量因其數(shù)字顯示,相應(yīng)的分度值 因考慮其顯示示值的穩(wěn)定性而不能過(guò) 小,在計(jì)量時(shí)顯示示值自身也會(huì)有一定 的誤差。
總之,不論是從事電子秤計(jì)量檢定測(cè) 試工作,還是對(duì)于電子秤的制造、安裝和使 用者來(lái)說(shuō),正確認(rèn)識(shí)、分析誤差產(chǎn)生的來(lái) 源都是非常重要的,也是十分必要的。這 就要求我們?cè)趯?shí)際工作中一定要認(rèn)真地 去發(fā)現(xiàn)、總結(jié),盡可能在分析、考慮誤差 的來(lái)源時(shí)不遺漏、不重復(fù),以便及時(shí)地去 改進(jìn)、修正,從而有效地避免因測(cè)量或計(jì) 量精度不高而造成不必要的損失。