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精密度仅仅依赖于随机误差的分布

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:测量误差一般根据其性质和产生的原因(或来源)可分为系统误差、随机误差和粗大误差这3类。因此,系统误差可被设法确定并消除。在相同条件下多次重复测量同一被测参量时,测量误差的大小与符号均无规律变化,这类误差称为随机误差。随机误差的变化通常难以预测,因此也无法通过实验方法确定、修正和消除。值得注意的是,在实际测量中系统误差和随机误差之间不存在绝对的界限,两者在一定条件下可相互转化。

测量误差一般根据其性质(或出现的规律)和产生的原因(或来源)可分为系统误差、随机误差和粗大误差这3类。

(1)系统误差

在相同条件下,多次重复测量同一被测参量时,其测量误差的大小和符号保持不变,或在条件改变时,误差按某一确定的规律变化,这种测量误差称为系统误差。

系统误差产生的原因大体上有:测量所用的工具(仪器、量具等)本身性能不完善或安装、布置、调整不当而产生的误差;在测量过程中因温度、湿度、气压、电磁干扰等环境条件发生变化所产生的误差;因测量方法不完善,或者测量所依据的理论本身不完善等原因所产生的误差;因操作人员视读方式不当造成的读数误差,等等。总之,系统误差的特征是测量误差出现的有规律性和产生原因的可知性。系统误差产生的原因和变化规律一般可通过实验和分析查出。因此,系统误差可被设法确定并消除。

(2)随机误差

在相同条件下多次重复测量同一被测参量时,测量误差的大小与符号均无规律变化,这类误差称为随机误差。随机误差主要是由于检测仪器或测量过程中某些未知或无法控制的随机因素(如仪器的某些元器件性能不稳定,外界温度、湿度变化,空中电磁波扰动,电网的畸变与波动等)综合作用的结果。随机误差的变化通常难以预测,因此也无法通过实验方法确定、修正和消除。但是通过足够多的测量比较可以发现随机误差服从某种统计规律(如正态分布、均匀分布、泊松分布等)。

(3)粗大误差

粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差。其特点是误差数值大,明显歪曲了测量结果。粗大误差一般由外界重大干扰或仪器故障或不正确的操作等引起。存在粗大误差的测量值称为异常值或坏值,一般容易发现,发现后应立即剔除。也就是说,正常的测量数据应是剔除了粗大误差的数据,因此,通常研究的测量结果误差中仅包含系统和随机两类误差。

值得注意的是,在实际测量中系统误差和随机误差之间不存在绝对的界限,两者在一定条件下可相互转化。同一种误差,在一定条件下可当成随机误差,而在另外条件下则可认为是系统误差,反之亦然。例如,动圈式万用表的刻度误差,对于同一批次的万用表来说是随机误差;但用特定的一个万用表作为基准去测量某电压值时,则刻度误差就会造成测量结果的系统误差。

(4)精密度、正确度和准确度与误差的关系

在测量中,常用精密度、正确度和准确度这3个概念定性地描述测量结果的精确程度。

①精密度。表征了多次重复对同一被测量测量时,各个测量值分布的密集程度。精密度越高则表征各测量值彼此越接近。随机误差越小,测量结果越精密。

②正确度。表征了测量值和被测量真值的接近程度。准确度越高则表征测量值越接近真值。系统误差越小,测量结果越正确。

③准确度。它是正确度和精密度的综合,准确度高则表征了正确度和精密度都高。

三者的关系可用图2.1进行描述。

图2.1 精密度、正确度和准确度的关系

需要注意的是,这三者都是定性的概念,不能用数值作定量表示。

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