電測系統誤差原因分析及消除

摘 要：電氣工作的快速發展，電氣測量工作突顯出其重要性，成為電氣工作中非常重要的一部分。但在電氣測量要想取得精確的數值還是很困難的，因為在測量過程中會受到測量儀器、儀表、測量方法及測量人員等諸多因素的影響，導致測量結果偏離正確的數值，存著誤差。本文針對電氣測量中產生系統誤差的主要原因進行了分析，并對測量中誤差進行了分類，同時對誤差的表示方法進行了說明，并進一步對消除誤差的具體方法進行了闡述。

關鍵詞：電氣測量；測量誤差；分析消除

前言

隨著科學技術的不斷進步，測量在人們生活中占有重要的位置，在測量過程中人們通過專門的儀器把被測對象直接或間接的與同類已知單位進行比較，取得用數值和單位共同表示的測量結果。在測量過程中測量的值與真實的值之間的差值即稱為測量誤差，引起測量誤差產生的原因是多方面的，有測量設備本身的原因，有測量方法不完善的原因，還有環境和具體因素的原因，這些因素都會直接影響測量的精度，使測量結果與真實值之間存在著一定的誤差。正常情況下固定的系統誤差不會對測量精確度產生影響，同時系統誤差是可以修正和避免的。系統誤差大致可以分為二個方面，定值的系統誤差和變值系統誤差。定值的系統誤差其誤差值是始終不變的，所以不會引起測試數據的波動，對于測量結果不會產生影響，因其是始終不變的定值，所以可以在設置上固定的增加或減少這個定值即可。變值系統誤差又分為累積變化和周期變化二種，其在一定時期內受環境因素或其他因素的影響，使每個測量值的測量由同一組的比例增加或減少，但相對誤差保持不變；在同等條件下，測得的相同的測量儀器，一個錯誤多次的出現。其絕對值和符號維持不變，或在條件的變化，根據規則的變化。錯誤的儀表系統的原因是：缺陷，觀察員的習慣或偏差，并在一定的環境條件的變化，由于系統有規律的錯誤性，更容易作出修正，消除。

1 產生系統誤差的主要原因

1.1 測量設備本身所具有的誤差引起的

測量設備雖然經過嚴格的測試、檢驗才能出廠，但也無法避免設備本身存在的誤差，由于設備自身的原因會給我們測量中所測得的數值存在著系統誤差。這在我們平時測量中會看到有要求作為標準的級別小于一定的數值，這個數值就是與標準的數值之間上下浮動的誤差。

1.2 測量方法引起的。這主要是由于測量方法的不夠完善而引起的，例如熱電勢、接觸電阻、儀表內阻等的影響，都會引起系統誤差的存在。

1.3 周圍環境影響引起的。在測量工作中，需要一些專用的測量設備，這些儀器儀表對外部環境的要求較高，周圍的溫度、濕度、電磁場等都有可能對其的精確度造成影響。

1.4 測量裝置的設計、工藝等引起的。如裝置的安裝或配線不當都會引起系統誤差。

1.5 在測量過程中，如果測量人員的專業水平較低，對測量工作缺少相關的經驗，這樣在測量過程中就很難避免在某個環節上出現錯誤，造成數據不準確性，這些都會導致測量過程中出現誤差。

2 測量誤差的分類

2.1 數據錯誤。出現這種錯誤多數是人為原因造成的，基本會發生在儀器測量、記錄數據或是計算數據上，可能由于用戶的讀法或是記錄出數據的字符串從而導致數據出錯。

2.2 系統誤差。系統誤差多數發生在測量設備沒有校準的情況下，也可稱為固有錯誤。

2.3 施工錯誤。在施工設計過程中，設計人員說可能的把施工中可能出現的錯誤都會顯示出來，如要建設規模不統一或是模糊等情況，則會因測量誤差導致施工錯誤，或是由于直線度和公平性指標上的因素，從而誘發閱讀錯誤。

2.4 視差。如果在績效指標鏡/指針缺少那么它可以引起讀數誤差，以影響工作效率。觀察員也可能影響測量誤差。觀察者可能因為為身體或精神疲憊，如果連續讀數被長時間記錄。這可能會造成心理疲勞的閱讀錯誤。錯誤與方法：有不同的方法來測量采取讀數。每個方法都是有可能的缺點，并誘導了測量誤差。也為一些測量誤差等因素，氣溫變化改變了溫度變化對測量設備的安裝的元件參數。每個組件的影響很小，導致明顯的測量誤差。老化的影響：由于磨損測量設備中，錯誤的誘導閱讀。未校準設備也造成這樣的錯誤。靜電和電磁感應：弱屏蔽可能允許有誘導高壓靜電和電磁波或可能改變從“0”的二進制值“1”，反之亦然。這會影響測量誤差的結果。

2.5 機械錯誤

由于摩擦，磨損測量設備中的錯誤引起的。隨機或偶然誤差：調整后的所有參數以獲得精確的結果，可能有一些可能會達到忽略的程度了。

2.6 隨機誤差（偶然誤差）

在相同條件下對同一個參數重復地進行多次測量，所得到得到的測定值不完全相同，有一定的誤差。測量誤差具有各不相同的數值與符號。如，儀器內摩擦力的細微變化、環境溫度的細微波動和觀察者實現的細微變動等等。雖然系統誤差、過失誤差和隨機誤差具有完全不同的性質，但在具體工作中，有時卻難于區分。其規律尚未掌握的系統誤差，往往被混雜在隨機誤差之中。

3 測量誤差的表示方法

3.1 絕對誤差。某測定值和真實值之差為絕對誤差，通常稱為誤差。真實值是指在一定條件下，某被測量的實際值。一般情況下，真實值是未知的。為了使用上的需要，在有些情況下，可采用相應的高一級精度的標準量值（即約定真值）代替真實值。

3.2 相對誤差。絕對誤差與被測量的真實值之比值。因測定值與真實值接近，故也可以近似用絕對誤差與測定值之比值作為相對誤差，即相對誤差是無名數，通常用百分數來表示。

3.3 引用誤差。是一種簡化和實用方便的儀器儀表示值的相對誤差。為儀器示值的絕對誤差與測量范圍上限值或量程之比值，即對于相同的被測量，絕對誤差可以評定其測量精度的高低，但對于不同的被測量，絕對誤差就難以比較其測量精度的高低，而采用相對誤差來評定較為確切。

4 消除系統誤差的方法

在一次測量后，某些不斷在影響另一個的測試時間相對恒定的狀態第一次系統誤差，取兩個測量結果測量值的平均值。這奠定了相同概念的兩個符號常在平均總和計算系統錯誤，然后相互抵消。例如，在測量水平角度，以消除撥號描繪不均勻造成的系統誤差，可以用盤左盤右的測量，可以有效消除系統誤差。

4.1 交換法

在測量的過程中，可以將測量條件進行交換，然后通過多次的測量，將測得的數據結果取平均值，就會保證結果的準確性以此來消除系統出現的誤差。比如說，在對水平測量中，測量儀在讀數上有所改變，那么就可以將數值恢復到原始狀態，然后再進行，這就是交換法在實際中的具體應用。

4.2 組合測量法

在進行復雜的測試中，系統往往會出現一些規律性的錯誤，在這種狀況下，對其進行的分析工作將會耗費大量的人力物力和時間，所以這種時候就會采取組合測量的方法來對系統誤差進行消除。而所謂的組合測量指的是通過不同的測量方式相互組合而測得的數據，形成一定的數字方程，然后通過科學的方法，對方程進行求解，以此來確定測量值，在組合系統中可以出現很多的錯誤，這樣的話就可以形成隨機誤差，而這種隨機性就可以很好的將測量結果的誤差降低。

5 結語

綜上所述，在電氣系統測量中其誤差主要是系統誤差，引起系統誤差的原因多數是由設備、測量方法、環境及人員所導致的，但系統誤差的發生是有一定規律的，是可以進行掌握的，所以在測量過程中可以設法預防其發生或是測量后對數值加以校正，這樣可以減少系統誤差或是控制系統誤差的發生。

參考文獻

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