影響儀器儀表測量誤差的因素分析

（沈陽鼓風機集團股份有限公司 遼寧 110869）

1.前言

測量誤差是指在使用儀表、儀器進行測量的過程中，由于周邊環境的影響、測量人員疏忽大意、測量方法錯誤或測量的設備自身的原因等因素而導致測量得到的數據結果和實際的數據存在一定的偏差。誤差是不可避免的，數據的誤差可能會對后續的工作產生一定的影響，所以在測量的過程中要盡量減小由環境、人員、設備以及測量方法等因素造成的數據誤差值。本文先分析導致儀器儀表測量產生誤差的原因，再試提出幾點減小測量誤差的措施，為儀器的測量工作提供一些參考意見。

2.儀器儀表產生誤差的原因

一般在使用儀器、儀表等工具進行測量時所產生的誤差有兩種，分別是偶然誤差和系統誤差。由于偶然誤差的誤差值較小，不會對數據造成太大影響，所以測量人員在測量時一般考慮較多的是由系統誤差導致的數據誤差值。

(1)人員測量誤差

在使用測量工具進行數據測量的過程中，經常會因為測量人員自身的原因導致測量結果出現誤差。如果測量人員的技術不過關、操作儀器的熟練度不高或者工作責任心不強，會很容易導致測量的數據和實際數據存在一定偏差，從而導致數據不準確。有些粗心大意的測量人員容易混淆數據的最后一位數，隨意進行取整或四舍五入的處理，這樣會使數據出現較大的偏差，還有很大可能會導致最終結果出現大偏差。如表1數據所示：

表1 被測量、讀數及組次

最后一位小數要嚴格按照相關的標準來填寫，不能隨意更改，1.79和1.8之間的相差雖然不大，但是隨意更改的一些小偏差都可能會對整組數據造成影響。所以當前在儀器測量的工作中，普遍都對測量人員的專業水平、操作能力以及對各類標準和法律法規的熟悉程度有了更高的要求。此外，為了確保測量人員在測量工作中使用儀表儀器能符合國家規定的標準及流程，還要求他們能夠盡量掌握不同儀表、儀器的使用原理和制作方法[1]，以降低工作人員因自身原因所導致失誤的幾率。

(2)設備因素的問題

設備誤差指的是儀表、儀器等測量設備因附件磨損、老化或者其他的因素導致測量的數據出現偏差的情況。這種情況一般發生在使用時間長久的設備中。

還有一種設備制造的誤差指的是在組裝儀表儀器時使用多個零件進行組裝，所以在組裝的過程中容易組裝錯誤，從而導致測量出現偏差。較難組裝的儀表儀器其實測量的結果相對較準確，但在進行組裝的過程中就容易出現組裝錯誤的情況，這需要在組裝時工作人員要小心仔細，減少錯誤的發生。

(3)測量方法不當

因測量方法不當而導致的誤差包括定位原因、測量力原因和對準原因[2]。首先，定位誤差指在使用儀器進行測量時所選擇的定點位置以及基準面不理想，從而導致測量的數據與實際數據存在一定誤差的情況。其次，測量力誤差指的是在接觸測量時，為了確保接觸面的可靠而施加的一定的力。設備因為外力的施加而變形并導致測量出現偏差的情況被稱為測量力誤差。最后，對準原因誤差包括測量和讀數對準誤差。測量對準誤差指的是測量時因設備定位不精準而導致的偏差，例如測量的頭偏移、方向不垂直等情況。讀數對準誤差是因為測量人員在進行測量讀數時，視線沒有與刻度保持垂直關系而導致的數據偏差。

(4)環境因素影響

測量人員在使用儀表、儀器等測量設備的過程中，容易被外部的環境所影響，尤其是一些需要到野外進行測量工作的情況，尤其容易被各種因素影響而導致測量數據有誤差。在野外環境下操作與在實驗室完全不同，無法對溫度、濕度進行調控，有部分測量設備容易受到溫度、濕度和風力等自然因素的影響。尤其是對濕度和溫度比較敏感的儀器設備，在進行測量工作時一旦濕度和溫度有變化，測量的數值就會跟著產生變化，偏離實際數值。如卡尺在測量長度時，容易因為溫度的變化而收縮或膨脹，從而導致測量誤差。

3.減少儀器儀表測量誤差的措施

(1)專業的測量人員

測量人員需要進行大量的測量工作，操作各種類的儀器設備，一旦測量人員操作出現失誤或操作方法不當，就容易產生測量誤差。這就要求測量人員具備深厚的基礎知識和專業知識，熟悉各類規則、法律，還要了解各類儀器儀表的原理和測量方法[3]，知道如何正確處理數據。因此，在測量工作展開前，首先要篩選出一個經驗豐富、操作水平高的測量人員，這樣可以減小因人員因素而導致的測量誤差。另外，測量人員還要有責任心和職業道德，對工作認真負責，嚴謹細致，發現疏漏及時修改，人為地減少誤差的產生和擴大，是測量出的數據更接近精準。

(2)重視環境對測量工作的影響

根據測量設備的特性來調控實驗室內部的濕度和溫度，可以在一定程度上提高測量的準確性。不同類型的儀表設備對環境的要求不同，在實際的操作中，即使將實驗室內部的濕度和溫度都調到了規定的要求，檢測出的儀表也有部分不合格。例如在梅雨季節時檢定絕緣電阻表，檢定結果有大部分的設備不合格，然而等梅雨季節過后再進行檢測，設備卻基本都合格了。即使將實驗室的濕度和溫度控制在規定的范圍，但儀表和標準器的內部還是會受到季節的影響，導致測量結果不合格。由此可見，外部環境的因素對儀表設備的測量工作有很大的影響，尤其是高阻值的儀表設備極容易受到濕度和溫度的影響。所以在濕度較大的季節，要重視監測實驗室的環境，盡量減少天氣對設備的影響。除此之外，還需要注意輻射、外磁場和灰塵等對測量的影響，在工作前測量人員應該按照實驗室的管理制度來控制能影響檢測、檢定和校準設備區域的使用和進出，減少外部環境對實驗室的干擾。環境對測量工作的影響是無可避免的，測量人員能做的只有控制好實驗室的內部環境，減小外部各環境可能對儀器設備造成的干擾，保證測量工作的科學、合理及嚴謹。

(3)選用合適的設備

為了能盡量降低測量工作中產生的數據誤差，測量人員在測量前要根據測量對象的特性來選用合適的儀器儀表設備。電工儀表要選擇合適的量程，才能減小誤差，如果選用的儀表量程太小，在測量過程中儀表就容易被損壞，如果選用大量程的電工儀表，在測量時就很難將一些數值偏小的量讀精準，導致得出的數值誤差較大。圖1是量程較小的儀表。

圖1

測量人員要根據測量的對象來選擇量程或大或小的儀表和儀表級。同時，在配置檢定裝置時，也要依據需要的標準來配置，不需要盲目追求高配置。配置檢定裝置首先要考慮的是裝置的適用性，是否適合傳遞的需要，能否覆蓋全部儀表的量程。

(4)正確的連接和使用

在進行儀表檢定的過程中，要重視接線的方法，在儀表的電壓和電流回路，部分接線端按鈕上印有“＊”號，這個符號在不同的儀表上名稱就不同，有的叫進線端，有的叫公共線端，還有的叫同極性端或者同名端[4]。印有這個按鈕的儀表要根據測量對象的特性來決定接線的方法。此外，鑒定裝置電壓和電流的回路都是相互獨立的，在進行鑒定的過程中要把電壓、電流印有“＊”號的一端與電壓、電流的低電位端相連接，錯誤的連接會導致儀表出現誤差，使儀表設備不合格。

(5)準確讀取測量數據

直接測量法所測量出的數據誤差一般只用最后一位數來表示，測量人員在對儀表進行讀數時要盡量估讀到刻度的1/10[5]，盡量與實際數值一致。想要減小讀數的誤差，測量人員要嚴格按照標準來進行讀數，視線不要上移或下飄，盡量與刻度線平行，準確地讀取數值。在儀表、儀器的選擇上，也應該選擇精密一些的，多進行幾次測量，結合多次的測量結果來選取最合適、準確的數值，這樣可以盡量減小誤差。

(6)合理處理測量數據

無論是測量人員在操作的過程中測量出的數據還是根據計算而得出的測量結果，從第一位數算起直到誤差最小的位數對應的那個數為止，都能算是數據的有效數字。測量人員在處理數據時，要根據實際的情況和相關規定來選擇一個合理的有效位數，有效位數的選取會影響數據的準確性，如果選取得不合理，反而會使數據偏離實際值，導致誤差變大。所以測量人員要重視最后一位數的選取，盡量減小數據的誤差。

4.結語

綜上所述，儀器儀表在測量時產生的誤差無可避免，導致測量產生誤差的因素有人員、設備、測量方法以及環境等。測量人員要用科學嚴謹的態度操作設備，測量出的數值要有準確性，因為有時候一些微小的誤差就有可能造成最終結果出現偏差。誤差是無法徹底消除的，這就要求測量人員提高自身的專業能力，使用正確的設備，準確、合理地讀取數據，盡量降低測量的誤差，使測量出的數據更精準。