大纲
测量的是什么?
使用数值表示与实时系统相关的各种属性的数量，称为度量。它可以实现为未知量级的数量与预先确定的标准的比较。
精确测量的主要要求是
- 仪器要准确。
- 所用的方法应该是可以证明的。
- 使用的标准应准确定义。
测量如何对科学技术至关重要?
没有实际测量值提供实际证明，科学技术的进步就没有什么意义。一项科学研究实际上是建立在假设的基础上的，只有通过获得的测量值才能对假设进行验证。
研究人员可以区分被测属性的不同程度，并可以实时给出一个有限的值。测量对于减少假设工作和为结果提供更多的客观性非常重要。
如何定义仪器?
用来确定一个属性或变量的物理方法或装置被称为仪器。仪器是用来帮助人类确定未知量的值的。
仪器可以是机械的、电气的或电子的。基本仪器由探测器、传输装置和指示器、记录器或存储装置组成。
机械仪器是最古老的使用仪器。虽然在静态和稳定条件下可靠，但在动态和瞬态条件下不适合。此外，它们体积庞大，是噪音的来源。
电子仪器虽然使用更快的方法显示输出，但由于使用机械仪表有局限性。
电子仪器具有更快的响应速度，能够检测到不同属性的动态变化。一个例子是CRO，它遵循微秒级的动态或瞬态变化。
测量误差意味着什么?
在学习关于仪器误差的要点之前，让我们先进行以下讨论。
根据被测量随时间的变化程度，仪器可以具有静态特性或动态特性。
一些重要的静态特性是精度，灵敏度，再现性，漂移，静态误差和死区。
当在理想条件下测量任何参数时，由于各种因素引起的平均偏差趋于零。这些无限数量的测量值的平均值称为真值。然而，这种情况是假设的，因为负的和正的偏差实际上并不相互抵消。
在实践中，在最理想的条件下(专家一致同意)获得的测量值被认为是真实值或最佳测量值。
实际值和真实值之间的差异称为错误。
类型的错误
系统误差
由于环境条件的变化、仪器原因或错误观测而产生的误差。这些错误有三种类型
- 仪器误差
- 环境错误
- 观察错误
仪器错误:
这些误差是由于仪器本身的缺陷、仪器使用不当或仪器的加载效果造成的。有时，仪器的不当构造、校准或操作可能导致一些固有误差。例如，永磁体仪器中弹簧较弱可能导致读数过高。这些误差可以很容易地发现或通过应用校正因子，仔细规划测量程序或重新校准仪器来减少。
有时，由于操作人员的错误使用也可能发生错误。例子包括无法调整零点(参考)点，不适当的初始设置，使用极高的电阻引线等等。虽然这些错误可能不会对仪器造成永久性的损坏，但过载或过热可能导致仪器的最终故障。
有时，不适当的加载也会导致错误。例如，将高电阻负载连接到电压表可能会导致错误的读数。考虑到仪器的加载效应，并进行可能的修正，可能导致忽略或没有加载效应。
环境错误
这些误差是由仪器的外部环境条件造成的。这些条件包括温度、湿度、灰尘、振动或外部磁场或静电场的影响。通过采取以下纠正措施，可将由此产生的误差降至最低:
- 确保保持环境物理条件恒定。例如，把仪器放在一个温控的外壳中可以确保环境温度保持恒定。
- 使用对环境变化有充分免疫力的仪器。例如，使用具有低电阻温度系数的材料可以使电阻的变化最小化。
- 使用不同的技术，例如密封仪器，以消除影响。
- 使用计算修正。
观察错误
这些误差是由于观察者的视线与仪器刻度上方的指针不匹配造成的。这也被称为视差误差，发生在观察者无法有一个与指针对齐的视觉。这些误差可以通过使用高精度的仪表(使指针和刻度在同一平面上)来最小化。由于这些误差发生在模拟仪器上，使用数字显示可以消除这些误差。
随机误差
这些误差是由一组小因素造成的，这些因素在不同的测量结果之间波动。造成这些误差的情况或干扰是未知的，因此它们被称为随机误差。这些错误的来源并不明显，也不容易找出。
统计处理可以通过两种方式进行:
- 在不同的测试条件下，如使用不同的观察者或仪器或测量方法，对相同的量进行迭代测量。这导致数据在中心值周围散射，从而形成直方图或频率分布曲线。使用直方图计算以下术语:
- 算术平均值:所有读数的平均值。它是最可能的值。
- 分散价值被分散或分散在中心价值周围的财产。对于两组数据，如果其中一组的离散度小于另一组，则该组可视为随机误差的测量。
- 范围:它是数据的最大值和最小值之间的差异。它是色散的量度。
- 偏差:观察到的读数与平均值的偏差称为偏差。所有偏差的代数和为零。
- 平均偏差:偏差绝对值除以读数次数的和即为平均偏差。低平均偏差表明仪器精度高。
- 标准偏差:将个别偏差的平方和相加，用总和除以读数总数，结果值的平方根称为标准偏差。
- 方差:标准差的平方称为方差。
- 单样本检验:在相似的条件下，在不同的时间进行的连续测量，称为单样本检验。利用不确定分布的Kline和McClintock方法对所得数据进行分析。
限制错误
对于任何仪器，制造商定义或保证一定的精度，这取决于材料的类型和制造仪器所需的努力。精确度定义在全尺寸读数的一定百分比内。换句话说，制造商规定了标称值的某些偏差。这些偏差的极限称为极限误差或保证误差。误差保证在规定范围内。
误差与指定标称值的比值称为相对极限误差。
注意，要测量的电压越小，百分比误差越大，尽管极限误差的大小是固定的。
计算两个或两个以上量的组合的极限误差，每个量都有一个极限误差，如果结果是一个代数方程，通过考虑函数的相对增量来找到极限误差。
严重的错误
在读取仪器或记录和计算测量结果时的人工误差称为粗误差。一般来说，这些错误发生在实验过程中，实验者读出或记录的值可能与实际值不同，这可能是由于视力不好。在人为的参与下，这些错误是不可避免的，尽管它们是可以预测和纠正的。
这些错误可以通过采取以下措施来避免:
- 注意数据的读取和记录。
- 由不同的人进行多次阅读。不同读数之间的紧密一致可确保消除任何重大误差。
以上内容是对测量中不同类型误差的简要介绍。详细的讨论超出了本文的范围。但是，任何进一步的信息都欢迎在下面的评论区添加。
