測(cè)量誤差的分類

測(cè)量誤差的分類第一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日例：對(duì)一不變的電壓在相同情況下，多次測(cè)量得到1.235V，1.237V，1.234V，1.236V，1.235V，1.237V。單次測(cè)量的隨差沒有規(guī)律，但多次測(cè)量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律?？赏ㄟ^數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理,即求算術(shù)平均值隨機(jī)誤差定義：測(cè)量結(jié)果與在重復(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)果的平均值之差第二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.系統(tǒng)誤差定義：在同一測(cè)量條件下，多次測(cè)量重復(fù)同一量時(shí)，測(cè)量誤差的絕對(duì)值和符號(hào)都保持不變，或在測(cè)量條件改變時(shí)按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。例如儀器的刻度誤差和零位誤差，或值隨溫度變化的誤差。產(chǎn)生的主要原因是儀器的制造、安裝或使用方法不正確，環(huán)境因素（溫度、濕度、電源等）影響，測(cè)量原理中使用近似計(jì)算公式，測(cè)量人員不良的讀數(shù)習(xí)慣等。系統(tǒng)誤差表明了一個(gè)測(cè)量結(jié)果偏離真值或?qū)嶋H值的程度。系差越小，測(cè)量就越準(zhǔn)確。系統(tǒng)誤差的定量定義是：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。即第三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.粗大誤差：

粗大誤差是一種顯然與實(shí)際值不符的誤差。產(chǎn)生粗差的原因有：①測(cè)量操作疏忽和失誤如測(cè)錯(cuò)、讀錯(cuò)、記錯(cuò)以及實(shí)驗(yàn)條件未達(dá)到預(yù)定的要求而匆忙實(shí)驗(yàn)等。②測(cè)量方法不當(dāng)或錯(cuò)誤如用普通萬(wàn)用表電壓檔直接測(cè)高內(nèi)阻電源的開路電壓③測(cè)量環(huán)境條件的突然變化如電源電壓突然增高或降低，雷電干擾、機(jī)械沖擊等引起測(cè)量?jī)x器示值的劇烈變化等。含有粗差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除掉。第四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.系差和隨差的表達(dá)式

在剔除粗大誤差后，只剩下系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差各次測(cè)得值的絕對(duì)誤差等于系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的代數(shù)和。在任何一次測(cè)量中，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差一般都是同時(shí)存在的。系差和隨差之間在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化第五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、測(cè)量結(jié)果的表征

準(zhǔn)確度表示系統(tǒng)誤差的大小。系統(tǒng)誤差越小，則準(zhǔn)確度越高，即測(cè)量值與實(shí)際值符合的程度越高。精密度表示隨機(jī)誤差的影響。精密度越高，表示隨機(jī)誤差越小。隨機(jī)因素使測(cè)量值呈現(xiàn)分散而不確定，但總是分布在平均值附近。精確度用來(lái)反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的綜合影響。精確度越高，表示正確度和精密度都高，意味著系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。第六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日測(cè)量誤差的估計(jì)和處理

隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)特性及減少方法在測(cè)量中，隨機(jī)誤差是不可避免的。隨機(jī)誤差是由大量微小的沒有確定規(guī)律的因素引起的，比如外界條件（溫度、濕度、氣壓、電源電壓等）的微小波動(dòng)，電磁場(chǎng)的干擾，大地輕微振動(dòng)等。多次測(cè)量，測(cè)量值和隨機(jī)誤差服從概率統(tǒng)計(jì)規(guī)律?？捎脭?shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，處理測(cè)量數(shù)據(jù)，從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。第七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.隨機(jī)誤差的正態(tài)分布概率密度曲線

隨機(jī)誤差和測(cè)量數(shù)據(jù)的分布形狀相同，因?yàn)樗鼈兊臉?biāo)準(zhǔn)偏差相同，只是橫坐標(biāo)相差隨機(jī)誤差具有：①對(duì)稱性②單峰性③有界性④抵償性

第八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日有界性：一定條件下，絕對(duì)值不會(huì)超過一定界限。單峰性：絕對(duì)值小的誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多于絕對(duì)值大的誤差。對(duì)稱性：測(cè)量次數(shù)足夠多時(shí)，正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)相等。抵償性：測(cè)量次數(shù)無(wú)窮大時(shí)，正負(fù)誤差相互抵消。第九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日電流、電壓測(cè)量一、直接測(cè)量：使用電壓表和電流表的注意事項(xiàng)：

1、電流表必須與負(fù)載串聯(lián)，且應(yīng)接在被測(cè)電路的低電位端；電壓表必須與負(fù)載聯(lián)，且其負(fù)端也應(yīng)接在低電位端。2、選擇合適的量程。3、注意端子極性。4、測(cè)量前弄清楚是直流量還是交流量；正弦還是非正弦。二、間接測(cè)量：特殊情況下使用。第十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二磁電系儀表其結(jié)構(gòu)整體上分為兩部分：固定部分可動(dòng)部分組成：第十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)游絲IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部分馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動(dòng)部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，指針與游絲。極掌與鐵心之間的空氣隙的長(zhǎng)度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場(chǎng)。第十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日（注）：磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)中游絲的作用有兩個(gè)：一、是用來(lái)產(chǎn)生反作用力矩；二、是把被測(cè)電流導(dǎo)入和導(dǎo)出可動(dòng)線圈；第十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.工作原理（結(jié)構(gòu)圖）(1)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M的產(chǎn)生(2)反作用力矩MF的產(chǎn)生在線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，游絲被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩MF。線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到的轉(zhuǎn)矩M=k1IFSNF線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)動(dòng)力矩矩

M線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)游絲的MF與指針的偏轉(zhuǎn)角成正比，即MF=k2當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩MF與線圈受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有M=MF

第十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日當(dāng)彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡即MF=M時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)部分便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，M=k1I，

MF=k2。儀表的標(biāo)度尺上作均勻刻度。3.阻尼力矩的產(chǎn)生當(dāng)線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力，于是可轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。

第十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日4.用途

5.優(yōu)點(diǎn)：

1.刻度均勻；

2.靈敏度和準(zhǔn)確度高；

3.阻尼強(qiáng)；

4.消耗電能量?。?/p>

5.受外界磁場(chǎng)影響小。

6.缺點(diǎn)：

1.只能測(cè)量直流；

2.價(jià)格較高；

3.不能承受較大過載。測(cè)量直流電壓、直流電流及電阻。第十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日二磁電系電流表

電流表的內(nèi)阻要很小。若要擴(kuò)大電流表的量程，可在測(cè)量機(jī)構(gòu)上并聯(lián)一個(gè)分流電阻RA。電流表應(yīng)串聯(lián)在電路中，I負(fù)載AI負(fù)載RAR0I0

R0

——測(cè)量機(jī)構(gòu)的電阻

RA——分流器的電阻第十七頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日由可得，分流電阻可知，需擴(kuò)大的量程愈大，則分流電阻應(yīng)愈小。上下同除推出第十八頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日例:有一磁電式電流表，當(dāng)無(wú)分流器時(shí)，表頭的滿 標(biāo)值電流為5mA，表頭電阻為20。今欲使 其量程（滿標(biāo)值）為1A，問分流器的電阻應(yīng) 為多大？解：答：分流器的電阻應(yīng)為0.1005歐。第十九頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1.有一磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，其內(nèi)阻為1000、滿刻度電流為100uA,現(xiàn)要改裝成量程為1A的電流表，應(yīng)并聯(lián)多大的分流電阻？即：可見，并聯(lián)0.1歐的分流電阻后，就可以把這個(gè)微安表改裝成為1安的電流表。所以磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)允許通過的最大電流是100uA=0.0001A，在測(cè)量1A的電流時(shí)，分流電阻上通過的電流應(yīng)該1A-0.0001A=0.9999A。因并聯(lián)電路中電流跟電阻成反比練習(xí)題解：第二十頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日小結(jié)1.磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的組成：

2.磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理：

磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)原理是根據(jù)通電線圈在磁場(chǎng)中受到電磁力矩作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)而制成的。

3.磁電系電流表是采用磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)與分壓電阻并聯(lián)制成的。第二十一頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日三、電磁系儀表利用載流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，使固定在線圈內(nèi)轉(zhuǎn)軸上的鐵片運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致指針偏轉(zhuǎn)的儀表。電磁系儀表除可以測(cè)量穩(wěn)值電流外，還可直接測(cè)量交變電流的電參量，如電流、電壓等。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、交直兩用、過載能力強(qiáng)；其缺點(diǎn)在于刻度是非線性的。第二十二頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、結(jié)構(gòu)固定線圈、可動(dòng)鐵心、指針、阻尼翼片、游絲、永久磁鐵等。2、工作原理—利用通電線圈和鐵心之間的吸引力產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)→可動(dòng)鐵心被磁化從而產(chǎn)生吸引力→產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩→指針偏轉(zhuǎn)。若I方向改變→線圈磁場(chǎng)方向以及鐵心極性均改變→指針偏轉(zhuǎn)方向不變—可測(cè)交流有效值介紹吸引型第二十三頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日3、電流表量程的擴(kuò)大一般方法—加粗線徑、減少匝數(shù)。多量程—可將兩組固定線圈串并聯(lián)組合。

4、電壓表量程的擴(kuò)大一般方法—串聯(lián)附加電阻：與磁電式電壓表類似。多量程—采用分段式附加電阻的方法。第二十四頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日①排斥式。利用載流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)同時(shí)磁化平行放置的動(dòng)鐵片（固定在轉(zhuǎn)軸上）和靜鐵片（固定在支架上），由于兩鐵片在同一方向的磁性相同而互相排斥，使動(dòng)鐵片帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)力距與固定在轉(zhuǎn)軸上的游絲產(chǎn)生的反力矩相等時(shí)，指針固定的位置即指出待測(cè)電參量的數(shù)值。結(jié)構(gòu)圖如下它分為排斥式、吸引式和排斥－吸引式三種。第二十五頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯于2023年，星期日第二十六頁(yè)，共二十八頁(yè)，編輯