测量误差

本文解释什么是测量误差。您将了解测量误差的含义、不同类型的测量误差及其可能的原因。

什么是测量误差?

测量误差(或测量误差)是测量某个量时发生的故障。因此,测量误差是测量值与实际值之间的差异。

在工程和物理学中,实验过程中出现测量误差是很常见的。尽管已采取措施尽量减少可能的测量误差,但当测量许多观测值时,很可能会出现测量误差。

因此,尽管这通常是一项枯燥的任务,但我们在测量数量的过程中必须小心谨慎,以尽量减少测量误差。

测量误差的类型

现在我们知道了测量误差的定义,让我们看看不同类型的测量误差是什么,以便更好地理解这个概念。

根据测量误差的性质,可将其分为以下两类:

  • 随机测量误差:一种测量误差,其发生原因未知。有时,在相同条件下进行实验时,您可能会得到略有不同的结果,但不知道为什么。
  • 系统测量误差:这种类型的测量误差保持恒定,因此导致它的规律或机制是已知的。由于测量误差有特定的原因,所以在进行多次实验时,测量值与实际值的偏差一般是相同的。

另一方面,可以通过计算测量值与实际值之间的差异来评估所发生的测量误差。因此,绝对误差和相对误差之间存在区别。

  • 绝对误差:这是测量值与实际值之间的差异。因此,要计算绝对误差,只需将测量所得值减去实际值即可。
  • E_{abs}=X_{\text{mesuré}}-X_{\text{real}}

  • 相对误差:测量值与实际值之间的相对差异。因此,相对误差等于绝对误差除以实际值。通常以百分比表示
  • E_{rel} (\% )=\cfrac{X_{\text{measured}}-X_{\text{real}}}{X_{\text{real}}}\cdot 100

测量误差的原因

引起测量误差的原因有多种,包括:

  • 测量仪器引起的测量误差:测量误差可能是由测量仪器的设计或制造缺陷引起的。同样,进行多次测量时设备的磨损也会影响测量过程。
  • 操作员造成的测量误差:正确操作测量仪器以避免出现误差非常重要。因此,操作者在读取测量值时可能会产生测量误差、由于测量装置的不正确定位而产生的误差、甚至由于疲劳而产生的误差。
  • 环境因素引起的测量误差:进行实验时还必须考虑环境条件。因此,如果温度非常高或非常低,金属物体就会分别膨胀或收缩。此外,灰尘、湿度和压力等因素也会影响测量过程。
  • 由于零件几何公差引起的测量误差:测量时,零件可能受到过大的力,导致变形。

测量误差示例

最后,我们将看几个测量误差的例子,以更好地理解什么是测量误差。

  1. 由于小件容易变形,因此容易产生测量误差。例如,如果您使用千分尺在零件上用力按压,零件就会变形,测量到的尺寸将小于实际尺寸。
  2. 常见测量误差的另一个例子是由于视觉问题而发生的误差。如果操作员有视力问题,他将在仪器上读取不正确的值,从而导致测量结果出现错误。
  3. 如果在阳光下测量某些尺寸的长度,材料很可能会稍微膨胀,因此,我们将获得比实际更大的测量值。
  4. 有些测量仪器在开始测量之前必须先进行校准。因此,如果仪器事先没有校准,它将提供不正确的测量值。
  5. 当连续进行多次测量时,可能会因疲劳而产生测量误差。尽管测量过程通常很单调,但您应该注意,必要时休息一下。

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