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如何理解电子测量仪器的精度指标


  来源: 致远电子 时间:2019-04-12 编辑:马致远
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精确度是衡量电子测量仪器性能最重要的指标,通常由读数精度、量程精度两部分组成。本文结合几个具体案例,讲述误差的产生、计算以及标定方法,正确理解精度指标能够帮助您选择合适的仪器仪表。

一、测量误差的定义

误差常见的表示方法有:绝对误差、相对误差、引用误差。

1)绝对误差:测量值x*与其被测真值x之差称为近似值x*的绝对误差,简称ε。

计算公式:绝对误差 = 测量值 - 真实值;

2)相对误差:测量所造成的绝对误差与被测量(约定)真值之比乘以100%所得的数值,以百分数表示。

计算公式:相对误差 =(测量值 - 真实值)/真实值×100%(即绝对误差占真实值的百分比);

3)测量的绝对误差与仪表的满量程值之比,称为仪表的引用误差,它常以百分数表示。

引用误差=(绝对误差的最大值/仪表量程)×100%

引用误差越小,仪表的准确度越高,而引用误差与仪表的量程范围有关,所以在使用同一准确度的仪表时,往往采取压缩量程范围,以减小测量误差。

举个例子,使用万用表测得电压1.005V,假定电压真实值为1V,万用表量程10V,精度(引用误差)0.1%F.S,此时万用表测试误差是否在允许范围内?

分析过程如下:

绝对误差:E = 1.005V - 1V = +0.005V;

相对误差:δ=0.005V/1V×100%=0.5%;

万用表引用误差:10V×0.1%F.S=0.1V;

因为绝对误差0.005V<0.1V,所以10V量程引用误差0.1%F.S的万用表,测量1V相对误差为0.5%,仍在误差允许范围内。

二、测量误差的产生

绝对误差客观存在,但人们无法确定得到;且绝对误差不可避免,相对误差可以尽量减少。

误差组成成分可分为随机误差与系统误差,即: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:

1)系统误差(Systematic error)

定义:在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。

产生原因: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。

特性: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。

优化方法: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。

2)随机误差。

定义:随机误差又叫偶然误差,是指测量结果与同一待测量的大量重复测量的平均结果之差。产生原因: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。

特点:是对同一测量对象多次重复测量,测量结果的误差呈现无规则涨落,可能是正偏差,也可能是负偏差,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。

优化方法: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。

关键词:电子测量仪器 仪器仪表商情 致远电子    浏览量:788

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