李亮亮

常州信息職業(yè)技術學院

電子測量誤差分析研究

李亮亮

常州信息職業(yè)技術學院

在電子測量過程中，誤差是伴隨測量結果而產(chǎn)生的，無論再高精度或再先進的測量方法都無法完全避免誤差的發(fā)生。在對產(chǎn)品進行電子測量時，應該根據(jù)實際情況分析可能產(chǎn)生誤差的原因，并采取有效的措施來減少誤差的影響，以便避免不必要的誤差發(fā)生，保證電子測量結果的準確性和可靠性，為產(chǎn)品的質(zhì)檢提供準確可靠的測量數(shù)據(jù)來源?；诖耍疚膶⒅胤治鎏接戨娮訙y量誤差成因以及其有效控制措施，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

電子測量；誤差；措施

1 、電子測量誤差分析

1.1 儀器本身誤差

作為電子測量的主要工具，不同的測量儀器有不同的設計制造工藝和測量等級，使用儀器也不能完全準確地對被測物進行測量。器件老化、精度等級不夠、測量載體不精準、刻度值模糊、溫漂、設備沒有檢定或校準等都是造成儀器測量誤差的主要因素。

1.2 人為因素誤差

在進行電子測量時，操作人員的不同也會造成測量結果的誤差，測量者由于其對測量結果的分辨能力、視覺效果、習慣性以及固定思維等會造成在記錄或得出測量結果時產(chǎn)生人為的數(shù)據(jù)”附加”，這種附加值就會造成測量結果的不一致。

1.3 計算誤差

在電子測量中，有些測量結果需要對一項或多項測量數(shù)據(jù)進行公式推導，而公式中的近似值算法會導致計算結果有誤差，例如在測量圓環(huán)周長或面積時，在完成其半徑測量后，需要將半徑值代入周長或面積計算公式，一般來說，圓周率計算取值近似為3.14，因而代入公式后的周長或面積計算結果也為近似結果。

2 、電子測量誤差控制措施

2.1 優(yōu)化儀器選擇

例如用滿刻度為150V，準確度為1.5級的模擬式萬用電表測兩個大小不同的電壓，所測的結果分別為100V和10V，測相對誤差分別為：

因此在工作中要注意：1)在設備的測量過程中，應首先確定被測量的對象是交流電還是直流電，交流電的電量是正弦，具有有效值、平均值和最大值，在儀表的選擇過程中就應確定采取何種儀表，從而有效地減小誤差值的存在。2)測量中的儀表等級會對測量結果產(chǎn)生十分重要的影響，如果測量的儀表中的精度和密度在儀表準確值的0.1到0.2中，在實驗室測量的儀表等級一般都在0.5到1.5中，工廠生產(chǎn)中的儀表測量則會選擇1.0到5.0的級別。3)測量的過程中還有一項影響誤差值的就是量程。量程的選用上應取決于測量儀表的點量，如果測量儀表的量程過大，那么就會很容易讓儀表損壞，而使用大量程的儀表來測量小的測量值，那么數(shù)值就不夠準確，會造成較大的誤差。

2.2 數(shù)據(jù)的直接讀取

通常，在數(shù)據(jù)的誤差處理中，數(shù)字是表明誤差的一種方式之一。這樣的儀器數(shù)據(jù)在最后一位的數(shù)據(jù)讀取誤差范圍值內(nèi)，這樣就會在數(shù)據(jù)的讀取中盡量減少數(shù)據(jù)誤差，在一起的數(shù)據(jù)上讀取時，應盡可能的將數(shù)據(jù)值估計到一起，其刻度應是在十分之一左右。使用的儀器表示分布指針較寬的上面，這種估讀值的指示盤最小刻度在一般左右。數(shù)據(jù)的讀取值和熟知的精度應相適應。而且在讀數(shù)的數(shù)據(jù)與正確的儀器儀表選擇上都與數(shù)值有關，在儀表和一起的量程選擇上，指針儀表的指針偏轉(zhuǎn)要在三分之一以上的位置。因此，測量結果的準確性和可靠性都是在測量結果的前提下才能有保障的。相同的測量結果下，同一測量結果如果采取較多的次數(shù)重復測量，在沒有特別干擾的影響情況和動態(tài)測量數(shù)據(jù)下，儀器和儀表的數(shù)據(jù)讀取和測量通常是不十分穩(wěn)定的，在這種情況下的數(shù)據(jù)讀取中，如果通過平均值的估算方法，那么在未來被測量的實驗結果中就不會出現(xiàn)不符合要求的情況，其數(shù)值也會被作為準確的測量結果。

2.3 曲線數(shù)據(jù)結果的讀取

在測量結果的曲線表示過程中，測量數(shù)據(jù)如果能夠準確而且充分的表現(xiàn)在測量結果之間，那么在數(shù)據(jù)的讀取中，曲線的變化會比較緩慢，在變化區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點或許會更少，變化部分如果能夠多取數(shù)據(jù)點鐘的數(shù)值，那么曲線上的數(shù)據(jù)則需要更加完整。為了方便測量，在數(shù)據(jù)的讀取過程開始前，應首先觀察變量的情況，這樣能夠準確參考數(shù)據(jù)的特殊點，在隨后的曲線變幻特征出現(xiàn)后，數(shù)據(jù)的測量才能提高速度和精度。

2.4 方法與理論誤差的減小或消除方法方法

與理論誤差是由于測量方法本身的理論不夠嚴密或使用近似公式而導致的。對這種原因?qū)е碌恼`差可采用比較特殊的測量方法，比如替代法來消除，如前面圖1舉的求電容的例子，可采用并聯(lián)諧振法來測量小電容。具體方法如下：采用一個標準可變電容C與一個輔助線圈L組成并聯(lián)諧振回路，如圖2所示。

圖 1

圖 2

測量時先不接Cx，調(diào)節(jié)標準電容C至最大值C1，然后調(diào)節(jié)信號源的頻率，使回路產(chǎn)生諧振，再將Cx與標準電容并聯(lián)，保持信號源頻率不變，使回路失諧，再減小標準電容C，當C等于某一值C2時，回路又重新產(chǎn)生諧振，因為兩次產(chǎn)生諧振的頻率都相等，電感量L相同，所以兩次回路諧振的電容應相等，即：C1+Cd+Cm=C2+Cd+Cm+Cx因此Cx=C1-C2。兩次諧振所對應的標準電容之差就等于被測電容的大小。這樣就消除了分布電容Cd和引線電容Cm的影響。

總而言之，在日常生活中，人們對一個產(chǎn)品的質(zhì)量好壞的評定往往是以產(chǎn)品的檢測結果作為依據(jù)的，它決定了產(chǎn)品是否能夠滿足市場的需求，因此，測量是產(chǎn)品研發(fā)和鑒定過程中的重要組成部分。如何保證測量結果的準確性以及如何減少測量的誤差已經(jīng)成為人們關心的問題。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現(xiàn)進一步研究探討。

[1]謝海霞，陳德巍.信息熵在電子測量誤差分析中的應用[J].瓊州大學學報，2006，05：11-12.