電子測量誤差分析研究

李亮亮

常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

電子測量誤差分析研究

李亮亮

常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院

在電子測量過程中，誤差是伴隨測量結(jié)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(yīng)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(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，為產(chǎn)品的質(zhì)檢提供準(zhǔn)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(shè)計制造工藝和測量等級，使用儀器也不能完全準(zhǔn)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(zhǔn)、刻度值模糊、溫漂、設(shè)備沒有檢定或校準(zhǔn)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(jié)果的誤差，測量者由于其對測量結(jié)果的分辨能力、視覺效果、習(xí)慣性以及固定思維等會造成在記錄或得出測量結(jié)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(jié)果的不一致。

1.3 計算誤差

在電子測量中，有些測量結(jié)果需要對一項或多項測量數(shù)據(jù)進行公式推導(dǎo)，而公式中的近似值算法會導(dǎo)致計算結(jié)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(jié)果也為近似結(jié)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(zhǔn)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(jié)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(shè)備的測量過程中，應(yīng)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(yīng)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(jié)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(zhǔn)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(yīng)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(zhǔn)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(yīng)盡可能的將數(shù)據(jù)值估計到一起，其刻度應(yīng)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(yīng)相適應(yīng)。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(guān)，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(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性都是在測量結(jié)果的前提下才能有保障的。相同的測量結(jié)果下，同一測量結(jié)果如果采取較多的次數(shù)重復(fù)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(jié)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(zhǔn)確的測量結(jié)果。

2.3 曲線數(shù)據(jù)結(jié)果的讀取

在測量結(jié)果的曲線表示過程中，測量數(shù)據(jù)如果能夠準(zhǔn)確而且充分的表現(xiàn)在測量結(jié)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(yīng)首先觀察變量的情況，這樣能夠準(zhǔn)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(yán)密或使用近似公式而導(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)電容并聯(lián)，保持信號源頻率不變，使回路失諧，再減小標(biāo)準(zhǔn)電容C，當(dāng)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(yīng)相等，即：C1+Cd+Cm=C2+Cd+Cm+Cx因此Cx=C1-C2。兩次諧振所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)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(jié)果的準(zhǔn)確性以及如何減少測量的誤差已經(jīng)成為人們關(guān)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(yīng)用[J].瓊州大學(xué)學(xué)報，2006，05：11-12.