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如何消除實(shí)驗(yàn)中的系統(tǒng)誤差?
  • 發(fā)布日期:2019-05-24      瀏覽次數(shù):3263
    •   在日常檢測中,任何物理量的測定,都不可能是準(zhǔn)確的,無論設(shè)備多么精密,方法多么正確,工作多么認(rèn)真,所得的檢驗(yàn)結(jié)果中或多或少總會(huì)有誤差,但是別急,誤差是客觀存在的,可用來衡量檢測結(jié)果準(zhǔn)確度,誤差越小,檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度越高。

        系統(tǒng)誤差的定義

        系統(tǒng)誤差(systematic error)又叫做規(guī)律誤差。

        它是在一定的測量條件下,對(duì)同一個(gè)被測尺寸進(jìn)行多次重復(fù)測量時(shí),誤差值的大小和符號(hào)(正值或負(fù)值)保持不變;或者在條件變化時(shí),按一定規(guī)律變化的誤差;在重復(fù)性條件下,對(duì)同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量。

        產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因

        系統(tǒng)誤差是由固定不變或因素或按確定規(guī)律變化的因素所造成,主要包括以下幾個(gè)方面的因素:

        1.儀器和裝置方面的因素

        因使用的儀器本身不夠精密所造成的測定結(jié)果與被測量真值之間的偏差,如使用未經(jīng)檢定或校準(zhǔn)的儀器設(shè)備、計(jì)量器具等都會(huì)造成儀器誤差。

        或因檢測儀器和裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理上的缺點(diǎn),如齒輪杠桿測微儀直線位移和轉(zhuǎn)角不成比例而產(chǎn)生的誤差;由儀器零件制造和安裝不正確,如標(biāo)尺的刻度偏差、刻度盤和指針的安裝偏心、天平的臂長不等所產(chǎn)生的誤差。

        2.環(huán)境因素

        待測量值在實(shí)際環(huán)境溫度和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下測量所產(chǎn)生的偏差、在測量過程中待測量隨溫度、濕度和大氣壓按一定規(guī)律變化的產(chǎn)生的偏差。

        3.測定方法方面的因素

        是由測定方法本身造成的誤差,或由于測試方法本身不完善、使用近似的測定方法或經(jīng)驗(yàn)公式引起的誤差。例如,在重量分析中,由于沉淀的溶解,共沉淀現(xiàn)象,灼燒時(shí)沉淀分解或揮發(fā)等原因都會(huì)引起測定的系統(tǒng)誤差。

        4.人員因素

        由于操作人員的生理缺陷、主觀偏見、不良習(xí)慣等到個(gè)人特點(diǎn)或不規(guī)范操作,如在刻度上估計(jì)讀數(shù)時(shí),習(xí)慣上偏于某一方向、讀滴定管數(shù)值時(shí)偏高或偏低,滴定終點(diǎn)顏色辨別偏深或偏淺而產(chǎn)生的誤差。由于人員因素而產(chǎn)生的誤差一般稱為操作誤差。

        5.使用試劑方面的因素

        由于檢驗(yàn)中所用蒸餾水含有雜質(zhì)或所使用的試劑不純所引起的測定結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的偏差。

        系統(tǒng)誤差的減小和消除方法

        1.從產(chǎn)生誤差的根源上消除系統(tǒng)誤差

        在測定之前,要求檢測人員在檢測過程中可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差進(jìn)行認(rèn)真的分析,必須盡可能預(yù)見一切可能產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的來源,并設(shè)法消除或盡量減弱其影響。

        例如,測量前對(duì)儀器本身性能進(jìn)行檢查,使儀器的環(huán)境條件和安裝位置符合檢驗(yàn)技術(shù)要求的規(guī)定;對(duì)儀器在使用前進(jìn)行正確的調(diào)整;嚴(yán)格檢查和分析測量方法是否正確等來消除儀器、檢測方法、環(huán)境等因素而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差;為防止因儀器長期使用而使其精度降低,及時(shí)送計(jì)量部門進(jìn)行周期檢定。

        2.用校正方法來消除系統(tǒng)誤差

        這種方法是對(duì)取測量用的滴定管、移液管、容量瓶等計(jì)量器具,在測量前進(jìn)行修正,做出校正曲線或誤差表,測量后對(duì)實(shí)際測量值進(jìn)行修正,從而避免或消除因此而產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

        3.用空白實(shí)驗(yàn)來消除系統(tǒng)誤差

        空白試驗(yàn)是指在不加試樣的情況下,按分析檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程在同樣的操作條件下進(jìn)行的測定。

        空白試驗(yàn)所得結(jié)果的數(shù)值為空白值。然后再對(duì)加入被測試樣按分析檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程在同樣的操作條件下進(jìn)行測定得出試樣的測定值,后從試樣的測定值中扣除空白值,就得到比較準(zhǔn)確的分析結(jié)果,這樣可以消除因蒸餾水含有雜質(zhì)或所使用的試劑不純所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。

        4.采用對(duì)照試驗(yàn)消除系統(tǒng)誤差

        對(duì)照試驗(yàn)就是用同樣的分析方法在同樣的條件下,用標(biāo)樣代替試樣進(jìn)行的平行測定。通過對(duì)照試驗(yàn)可以校正測試結(jié)果,消除系統(tǒng)誤差。

        5.不變系統(tǒng)誤差消除方法

        對(duì)測量過程中存在固定不變的系統(tǒng)誤差,可以采用以下消除方法:

       ?、俳粨Q法:

        根據(jù)誤差產(chǎn)生的原因,將引起系統(tǒng)誤差的某些條件相互交換,其他條件保持不變,使產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的因素對(duì)測量結(jié)果起相反的作用,從而消除系統(tǒng)誤差。

        如用等臂天平稱量時(shí),由于天平左右兩個(gè)臂長有微小差別,稱量時(shí)會(huì)產(chǎn)生恒值系統(tǒng)誤差。如果將被稱量物品與砝碼在天平左右稱盤上交換,稱量兩次,取兩次測量結(jié)果的平均值為被測物品的終測量結(jié)果,就可以消除天平兩臂不等而帶來的系統(tǒng)誤差。

       ?、诘窒ǎ?/span>

        即要求進(jìn)行兩次測量,改變測量中的某些條件,如測量方向、電壓極性等,使前后兩次測量的系統(tǒng)誤差大小相等、符號(hào)相反,取兩次測量結(jié)果的平均值即可消除系統(tǒng)誤差。

       ?、鄞娣ǎ?/span>

        這種方法是在不改變測量條件的前提下,用已知的標(biāo)準(zhǔn)量代替被測量,再次進(jìn)行測量,得出被測量與標(biāo)準(zhǔn)值的差值,即被測量等于標(biāo)準(zhǔn)值加差值,從而達(dá)到消除系統(tǒng)誤差的目的。

       ?、芰闶痉ǎ?/span>

        為了消除指示儀表不準(zhǔn)而造成的系統(tǒng)誤差,在測量過程中使被測量對(duì)指示儀表的作用與已知的標(biāo)準(zhǔn)量對(duì)它的作用相互平衡,使指示儀表示零,這時(shí)被測量的量值就等于標(biāo)準(zhǔn)量值,這就是零示法。例如,電橋電路、電位差計(jì)等等都是用這種方法來消除指示儀表不準(zhǔn)引起的系統(tǒng)誤差。

        6.變化系統(tǒng)誤差的消除法

       ?、侔胫芷谙ǎ?/span>

        對(duì)于周期性誤差,可以相隔半個(gè)周期進(jìn)行一次測量,然后以兩次讀數(shù)的算術(shù)平均值作為測量值,即可以有效地消除周期性系統(tǒng)誤差。

        例如,指針式儀表,若刻度盤偏心所引出的誤差,可采用相隔180°的一對(duì)或幾對(duì)的指針標(biāo)出的讀數(shù)取平均值加以消除。

        ②對(duì)稱測量消除法:

        對(duì)稱測量法可以有效消除隨時(shí)間變化而產(chǎn)生的線性系統(tǒng)誤差。

        如用電壓表進(jìn)行電壓測量時(shí),在測量前先將電壓表校準(zhǔn)調(diào)零后,再對(duì)電壓源的電壓進(jìn)行測量,隨著測量時(shí)間的推移,電壓表的零點(diǎn)逐漸漂移而產(chǎn)生線性系統(tǒng)誤差,為了求得待測電壓源與標(biāo)準(zhǔn)電源的電壓之差,可以進(jìn)行等時(shí)間間隔測量,則電壓表所示的待測電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓之差不受系統(tǒng)誤差的影響。

        我們應(yīng)根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件,掌握系統(tǒng)誤差的特點(diǎn),找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的主要原因,采取適當(dāng)措施降低它的影響。

       

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