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浅析电子秤检测中误差的概要及修正

时间:2017-09-07 04:56:26 来源:本站 点击数:842

误差是测量结果与被测量的真值之 差。而真值是与给定的特定量的定义一 致的值。真值具有不确定性,这是其本 性。也就是说,它是一个理想的概念,只 有通过测量才能得到其真值。

任何物理量的测量总伴随着一定 的误差。每次测量所得到的被测得量的 值称为测值,测值使对被测得量的估计 值。如果消除了一切测量误差,那么这个 测值便是被测量的真值。真值是被测量 的理想值,它是客观存在的。人们希望自 动的测值和真值非常接近,这是测量的 根本目的。描述测值和真值接近程度的 指标就是误差,测量误差是测值和真值 之差,又称为绝对误差。误差和真值之 比,常用百分比表示,称为相对误差。相 对误差的倒数称为测量精度。相对误差 近似地等于误差和测值之比,有时有用 后者代表相当误差。

检定电子秤使用四等标准砝码,他们 的相对误差在正负0.005%以内。通用电子秤的允许相对误差在正负0.1%?正负 0.05%之间。当比之下,标准砝码的误差 是可以忽略的。因此,标准砝码的标秤值 可以认为是它的真值。用电子秤衡量标准 砝码所得到的测值和标准砝码的标秤值 之差,就是衡量误差,误差可以分为粗 差、随机误差和系统误差三类。

诸如人为失误或仪器失常而引起的 使测量失效的误差称为粗差。比如看错 了示值或衡量时被衡量物体和地面接触 等引起的误差。这种误差是任何统计理 论都无法解释的,该测值必须作废。

因此,在检定和使用衡器时,无比注 意电子秤的使用条件和各种人为因素,避 免出现粗差。

我们用一台电子秤对同一个标准砝码 进行多次衡量时,每次所得到的测值并 不一定是砝码的真值,就是说有衡量误 差,各种衡量误差也有不同,有时大些, 有时小些。引起这种现象的原因非常多, 但每种原因对测值的影响却又是很微小 的。这种大量的但却又很微小的因素所 产生的影响使测值误差有一定的分布规 律,误差有正也有负,正、负出现的几率 相当,绝对值大的误差和绝对值小的误差相比,出现的几率较小,测量次数越 多,这种分布规律越加明显。这就是所谓 正态分布规律。衡量中出现的这种误差 称为随机误差。

一般来说,误差就其来源的性质可 分为系统误差和偶然误差。系统误差是 在重复性条件下,对同一被测量进行无 限多次测量所得结果的平均值与被测量 的真值之差;偶然误差是由某些偶然因 素造成的误差,其性质是可大可小、可正 可负,平均值趋于零。但无论是系统误差 还是偶然误差,究其来源都应大致从设 备、环境、方法、人员及测量对象等五个 方面上去考虑。电子秤检测中误差的分析 也当概莫能外,但其误差究竟是怎样产 生的、又如何地去及时、有效地修正,可 以说是至关重要。现就电子秤检测中误差 的来源及修正通过以上提及的五个方面 因素谈几点见解。

一、设备因素。电子秤检测中,因设备 而产生的误差主要从以下几个方面去考 虑:一是检测设备自身。无论是检测大型电子秤,还是中、小型电子秤,都离不开标准 砝码,而标准砝码量值会因上一级计量 标准的准确度或向其传递时产生系统误 差或偶然误差。要修正因此产生的误差, 首先要尽可能地提高天平的测量精度, 其次是保证被检测的砝码在不超差的同 时,尽可能使其误差为最小;其次是标准 砝码在使用、装、卸及运输中,因碰撞、磨 损会产生一定的负差。要修正由此带来 的负偏差,必须要加强砝码的检定、维护 及保养。

二、环境因素。环境条件如气候环境 条件(温度、湿度、气流),机械环境条件 (冲击、振动),电磁干扰(电磁屏蔽)等因 素都会对电子秤的准确性产生一定的影 响。例如电子秤的线盒潮湿时,仪表显 示的量值就会不稳定,造成系统示值误 差。这就要求我们在电子秤使用中尽量保 持其环境条件为正常使用条件。

三、人为因素。传统的机械秤如台秤、固定式地秤,其示值显示装置为标 尺,尽管稳定性能好,但其灵敏度却相对 来说不高,因而就会造成人为读数误差。 再如电子秤偏载检测中,要克服人为因素 带来的误差,仅使各支承点反映的量值 不超出计量检定规程的要求则远远不 够,还要确保其各支承点误差最小且一 致,这样就会大大减少衡器计量时出现 的误差,从而提高测量的精度。

四、方法因素。测量方式、方法在很 大程度上决定测量的准确度。如在某些 受测量设备条件所限的部门或地区,在 检测大型电子秤时,势必要采取多次替代 标准砝码来检定或校准,在多次替代中, 会因替代以及替代次数的增多产生一定 的偶然误差,要减少因替代所产生的偶 然误差,就要在替代过程中,精确地计 算、多次测量并力求多次测定结果的平 均值接近于真值。

五、测量对象因素。电子秤在被检定 时,它作为测量对象,经常会由于自身不 完善或缺陷带来系统误差,如台秤在各 点支、重、力矩不一致或不在同一水平 面,以及长时间使用造成各零部件腐蚀、 磨损进而使得秤砣、游砣质量不准确,都 会对其计量的准确性带来一定的影响, 为彻底消除这些因素所带来的影响,就 应对其系统零部件及计量性能做细致的 检测、维修、保养或更新;又如,固定式地 秤经常会因为安装时基础不水平、不坚 实或长期使用导致基础受力点裂损,难 以修复,出现角差,而造成一定的系统误 差;另外台秤、固定式地秤也会因标尺长 时间使用,或出厂时标尺间距相对不均 勻也会带来系统误差。再如,大型电子汽车衡计量因其数字显示,相应的分度值 因考虑其显示示值的稳定性而不能过 小,在计量时显示示值自身也会有一定 的误差。

总之,不论是从事电子秤计量检定测 试工作,还是对于电子秤的制造、安装和使 用者来说,正确认识、分析误差产生的来 源都是非常重要的,也是十分必要的。这 就要求我们在实际工作中一定要认真地 去发现、总结,尽可能在分析、考虑误差 的来源时不遗漏、不重复,以便及时地去 改进、修正,从而有效地避免因测量或计 量精度不高而造成不必要的损失。