误差范围

更新时间:2023-01-08 08:26

误差绝对值不能超过的数,称为误差范围。例如,π的近似值3.141的误差不超过0.001,0.001就是它的误差范围。

简介

数据误差的最大值与最小值之差,亦称为误差范围,它是描述一个数据不确定性的一种度量。在近似计算时,必须注意误差范围,以达到所要求的准确程度。

最大允许误差

是指“对给定的测量仪器,规范、规程等所允许的误差极限值”(7。21条)。这是指在规定的参考条件下,测量仪器在技术标准、计量检定规程等技术规范上所规定的允许误差的极限值。这里规定的是误差极限值,所以实际上就是测量仪器各计量性能所要求的最大允许误差值。可简称为最大允许误差,也可称为测量仪器的允许误差限。最大允许误差可用绝对误差相对误差或引用误差等来表述。

例如:测量范围为0~25mm,分度值为0。01mm的千分尺其示值的最大允许误差0级不得超过±2mm;1级不得超过±4mm。又如测量范围为25℃~50℃的分度值为0。05℃的一等标准水银温度计,其示值的最大允许误差为±0。10℃。如准确度等级为1。0级的配热电阻测温用动圈式测量仪表,其测量范围为0~500℃,则其示值的最大允许误差为500×1%=±5℃,则用引用误差表述。如非连续累计自动衡器(料斗秤)在物料试验中,对自动称量误差的评定则以累计载荷质量的百分比相对误差进行计算,准确度为0。2级、0。5级的则首次检定其自动称量误差不得超过累计载荷质量的±0。10%和±0。25%。最大允许误差是评定测量仪器是否合格的最主要指标之一,当然它也直接反映了测量仪器的准确度。

要区别和理解测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许误差和测量不确定度之间的关系。示值误差最大允许误差均是对测量仪器本身而言,最大允许误差是指技术规范(如标准、检定规程)所规定的允许的误差极限值,是判定是否合格的一个规定要求,而示值误差是测量仪器某一示值其误差的实际大小,是通过检定、校准所得到的一个值,可以评价是否满足最大允许误差的要求,从而判断该测量仪器是否合格,或根据实际需要提供修正值,以提高测量仪器的准确度。测量不确定度是表征测量结果分散性的一个参数,它只能表述一个区间或一个范围,说明被测量真值以一定概率落于其中,它对测量结果而言,以判定测量结果的可靠性。可见最大允许误差、示值误差和测量不确定度它们具有不同的概念,前者相对测量仪器而言,后者相对测量结果而言,前者相对与真值(约定真值)之差,后者只是一个区间范围,前者可以对测量仪器的示值进行修正,后者无法对测量仪器进行修正。个人认为,可见测量不确定度概念不能完全代替测量仪器的误差,因为它无法得到修正值,作为测量仪器的特性,规定最大允许误差和通过检定、校准去确定示值误差,在实用上具有十分现实的意义。

相关

根据误差产生的原因及性质可分为系统误差偶然误差两类。

系统误差

由于仪器结构上不够完善或仪器未经很好校准等原因会产生误差。例如,各种刻度尺热胀冷缩温度计、表盘的刻度不准确等都会造成误差。

由于实验本身所依据的理论、公式的近似性,或者对实验条件、测量方法的考虑不周也会造成误差。例如,热学实验中常常没有考虑散热的影响,用伏安法测电阻时没有考虑电表内阻的影响等。

由于测量者的生理特点,例如反应速度,分辨能力,甚至固有习惯等也会在测量中造成误差。

以上都是造成系统误差的原因。系统误差的特点是测量结果向一个方向偏离,其数值按一定规律变化。我们应根据具体的实验条件,系统误差的特点,找出产生系统误差的主要原因,采取适当措施降低它的影响。

偶然误差

在相同条件下,对同一物理量进行多次测量,由于各种偶然因素,会出现测量值时而偏大,时而偏小的误差现象,这种类型的误差叫做偶然误差。

产生偶然误差的原因很多,例如读数时,视线的位置不正确,测量点的位置不准确,实验仪器由于环境温度、湿度、电源电压不稳定、振动等因素的影响而产生微小变化等等。这些因素的影响一般是微小的,而且难以确定某个因素产生的具体影响的大小,因此偶然误差难以找出原因加以排除。

但是实验表明,大量次数的测量所得到的一系列数据的偶然误差都服从一定的统计规律,这些规律有:

(1)绝对值相等的正的与负的误差出现机会相同;

(2)绝对值小的误差比绝对值大的误差出现的机会多;

(3)误差不会超出一定的范围。

实验结果还表明,在确定的测量条件下,对同一物理量进行多次测量,并且用它的算术平均值作为该物理量的测量结果,能够比较好地减少偶然误差。

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