電學計量檢定和測量的系統誤差因素分析

鄭雷

摘要：由于受到各種復雜因素影響，進行電學計量檢定和測量實驗時會產生許多系統誤差，導致實驗可信度下降。因此，為了盡可能降低系統誤差發生的概率以提高電學計量檢定與測量實驗結果的準確性與可信度，研究造成系統誤差的因素并通過科學手段對實驗設計進行優化是十分重要的工作。基于此，本文主要從七個方面分析了電學計量檢定和測量的系統誤差因素，以供相關人士交流與參考。

關鍵詞：電學計量;檢定;測量;系統誤差

引言：

系統誤差可以通過各種精密手段來減小但不能完全消除，并且大多情況下很難被實驗者發現。在電學計量檢定和測量實驗中，能夠造成系統誤差的因素有很多，并且根據產生影響的因素不同，會有不同的數據誤差產生，其中較為常見的誤差原因有操作誤差、方法誤差、儀器誤差、元件誤差、電路誤差、環境誤差、電源問題造成的誤差等。一些理論誤差是難以認為進行控制的，因此，進行系統誤差因素分析是很重要的。如果能夠在誤差分析之后采取相應的科學手段，就能夠在一定程度上減小實驗誤差，提高實驗數據的可信度，增強電學計量檢定和測量實驗的有效性。

一、電學計量檢定和測量的系統誤差因素分析

（一）操作誤差

不同實驗者之間在操作習慣方面可能有很大不同，對于電學知識的了解程度、對于實驗流程的熟練程度存在一定差異，可能導致一些系統誤差的出現;如果實驗者在觀察示數時沒有讓自己的視線與儀器上的刻度線垂直，就會造成或大或小的系統誤差出現;實驗者在進行設備調節時的一些操作細節如轉換器械時所施加的力度不同，也可能造成一些誤差[1]，操作過程中的熱、力、溫度、濕度、靜電等因素也會對實驗結果產生影響，造成一定的實驗誤差，這些都屬于操作方面失誤而導致的誤差。

（二）方法誤差

如果實驗者在進行電學計量檢定與測量時不按照正確流程來做，就可能造成誤差的存在;如果實驗者在操作時沒有采用標準方法，而是用一些非常規方法進行實驗，就可能得出不同的實驗結果，造成誤差的存在。

（三）儀器誤差

即使是電學計量標準中的標準器也會存在一定的系統誤差，值得關注的是，電學計量標準精確程度要求較高，電測標準量的誤差很有可能受到一些外界條件的影響而超出檢定標準允許的范圍;如果實驗者沒有根據實驗要求來按照所需精確度來選擇實驗儀器，也可能造成誤差;很多標準器通常需要與其他儀器相匹配來使用，因此一旦這種與標準器相匹配的其他儀器的質量、性能、精密程度等不足，就可能導致出現系統誤差[2]，這些都屬于儀器方面產生的誤差。

（四）元件誤差

一些用于電學計量檢定和測量實驗的其他元件、輔助量具之類的儀器存在的誤差也勢必會對試驗結果造成影響而引起誤差;很多測量線路需要用導線及各種接點來連接，而這些導線及接點都會存在一定的電阻，這也屬于系統誤差。雖然通常情況下這樣造成的誤差很小，但對于一些精密程度很高的實驗，也應當加入考慮范疇;對于實驗中的開關元件，開關變差及開關的交流感抗現象都會對試驗造成一定的影響，導致系統誤差;導線、線路接點等等元件也會因產生交流感抗現象而造成誤差;元件穩定性出問題會引起實驗誤差：隨著電路元件的老化，其顯示的數值會發生變化，在這種情況下造成的誤差往往難以被察覺出來;

元件調節細度、靈敏度閾沒有達到標準要求，也會引起誤差的產生;誤差產生還會與元件的線性與非線性有關：非線性元件常常會因為電流、電壓的不同而產生電阻的變化，導致產生很大的誤差[3]，這些都屬于元件方面產生的誤差。需要特別關注的是，在進行交流測量時也要將接線柱、導線、接點等的電感及電容影響考慮在內。

（五）電路誤差

電路特性誤差：如直角誤差，這里不再對其進行贅述;電路狀態誤差包括電流熱效應、電路狀態穩定性、寄生熱電勢等引起的誤差。電流熱效應引起誤差：在電學計量檢定與測量實驗進行的過程中，一些電路元件可能因為電流、電壓等的變化影響而產生電流熱效應，造成這些電路元件之間產生熱影響以及熱電勢作用，導致一些誤差的出現;電路狀態穩定性問題引起誤差：如果實驗某個程序需要進行多項數據的測量，但沒有足夠的人員來進行這項操作，就只能在不同時間對這些數據進行分別測量。這種情況下必須保證電路狀態穩定性足夠強，以保證各項數據在相當的電路狀態下進行測量，否則就很可能導致實驗誤差的產生[4]。

（六）環境誤差

靜電力、溫度、濕度、壓強、外界振動、磁場、電場等等環境因素都會對實驗結果造成一定的影響。

如果實驗儀器上的儀表指針受到靜電力等外界因素的影響，有可能使實驗者所讀示數偏離準確值，造成實驗誤差的出現;外界環境條件偏離額定條件值：如果進行電學計量檢定與測量實驗的空間中環境條件不能達到檢定規程的標準，那么就會產生較大的實驗誤差;如果實驗所用電路中的絕緣體受潮，其絕緣電阻將會減小，從而造成一定的誤差。由于空氣介電常數會隨著大氣壓強及空氣濕度的變化而改變，從而會導致空氣電容器的電容值隨之改變，造成一定的實驗誤差;如果電路中某些元件因為振動現象而導致元件參數發生改變，也會造成實驗誤差的產生。

（七）電源問題造成的誤差

電源問題造成誤差的可能原因有很多，如頻率波動過大：在電網頻率波動過大時，由于對受頻率影響較大的電路產生了影響，會對實驗造成誤差;電流電壓穩定性不足：如果電流、電壓的穩定性沒有達到標準測量準確度，將會對實驗造成一定的誤差。除此之外還有電壓波形的影響、在交流電路中電流電壓相位差的影響等。

二、結語

綜上所述，電學計量檢定和測量實驗中可能造成系統誤差的因素是極其復雜的，很難完全將所有這些因素排除掉。因此，除了盡可能地對這些因素進行分析與排除的工作之外，在實驗進行中，實驗者也應特別注意要細致認真、全神貫注，不能因自己一時疏忽造成更大的實驗漏洞。以上，是對于電學計量檢定與測量的系統誤差因素分析，希望幫助相關人士更加高效精確的完成實驗。

參考文獻：

[1]陳曉紅.探討電學計量檢定及測量的誤差原因[J].消費導刊，2019，000（032）：254.

[2]李韶梅.淺析電學計量檢定及測量誤差[J].中國高新區，2019，000（010）：115.

[3]王亞棟.電學計量檢定及測量誤差原因的探討[J].儀器儀表標準化與計量，2019，000（006）：31-33.

[4]牛麗.探討電學計量檢定及測量的誤差原因[J].信息記錄材料，2019，020（004）：209-210.