測量誤差

測量誤差是測量技術或計量學的一個術語。測量誤差差定義為測量值與參考值之間的差異。（現行標準中不再使用術語測量誤差，因為沒有明確定義它是指測量誤差、測量不確定度還是粗差，見測量誤差）。參考值是：

• 不確定性可忽略不計的值或商定值，

在 DIN 1319-1 和 DIN 55350-13 中指定為正確值。

• 符合指標定義的真值。

測量誤差基本上有一個系統的和一個隨機的組成部分。

在測量技術中，區別在于

• x w? = 被測量的真值作為被測量測量評估的目標；這是一個通常不完全已知的“理想值”。
• x r = 度量的正確值作為比較目的的“已知值”，其與真實值的偏差對于比較目的被認為可以忽略不計。

x w 和 x r? 之間有一個基本但數量上不顯著的區別。

根據定義從事

• x a = 顯示（輸出）值

真值 x w? 和測量錯誤差 e 的形式

x a = x w + e 。

測量誤差差也由此而來

e = x a ? x w 。

它不完全已知，因為被測量的真實值不完全已知。

在實踐中，有兩種類型的定量信息：

為了確定一個測量錯誤偏差，未知的真值被已知的正確值代替，為此忽略了兩個值之間的差異。通過計算找到的偏差 F 而不是 e 也稱為測量誤差差或通常作為絕 對測量誤差差

F = x a ? x r 。

該變量具有大小、符號和單位，即始終與被測變量相同。

此數量的單位為一（或百分比）。它可以是正數或負數。注意：值 x r = 0 不會引起測量。也無法為此計算相對誤差。

混淆的可能性：在指定測量設備的精度等級時使用類似的公式。但是，測量范圍的最終值主要用作參考值（即在分母中），而不是正確值。然而，在這種情況下，相關變量（即分子中的）不是絕 對偏差，而是誤差限值，與術語偏差的定義無關。

• 由于設計、制造、調整方面的缺陷（例如，由于材料、制造公差）導致的測量設備偏差
• 由于測量裝置對被測變量的影響而引起的測量方法的影響（例如由于測量裝置自身消耗引起的反饋偏差）
• 由于環境影響（例如溫度、折射異常、外部電場或磁場、空間位置的影響、振動）的變化而產生的環境影響
• 被測量值或被測量載體的不穩定性（例如統計過程、噪聲）
• 觀察者因不同的人類特征和能力（例如注意力、練習、視力、判斷力、視差、時間和瞄準錯誤）而受到影響

站在討論之外

• 由觀察者錯誤（嚴重錯誤）引起的失真，
• 由于選擇了不合適的測量和評估方法而造成的偽造，
• 由于未遵守已知干擾變量而導致的偽造。

未經校正的測量結果的測量誤差差由系統測量誤差差和隨機測量誤差差組成。

由原則上可以識別的原因引起的單向偏差是一種系統偏差。它是由無限數量的單獨測量得出的平均值與數量的真實值之間的差異產生的。

• 重復測量時相同條件下存在相同的系統測量錯誤差；它無法從測量值中識別出來。
• 一個系統的測量誤差有大小和符號。
• 一個系統測量誤差由一個已知??的和一個未知的系統測量誤差組成。
• 為了計算測量結果，測量結果由眾所周知的系統測量偏差進行校正。

不可控的非單向偏差是偶然偏差。

• 重復 - 即使在完全相同的條件下 - 讀數也會不同；
• 隨機測量錯誤的大小和符號各不相同。

重要的是要區分：

• 通過系統測量誤差，測量結果總是不正確。
• 由于隨機測量誤差，測量結果總是不確定的。

在非平穩過程的情況下，會出現動態測量錯誤偏差。測量設備提供的值 x a 通常跟隨輸入信號 x e隨時間的變化而延遲。延遲通常可以用低通行為來描述。對于比例關系的情況，這在穩態（靜止）狀態下很常見

x a = k x e

延遲會產生動態測量錯誤差異（也是動態錯誤）

F d y n ( t ) = x a ( t ) ? k x e ( t )

如果輸入信號突然發生變化，這種偏差會通過延遲元件再次消失。對于能夠振動的系統，為此需要阻尼。

在具有可變頻率的正弦交變量的情況下，會產生影響振幅和相位角的頻率響應。

具有模數轉換器的測量裝置在數字化后會產生測量誤差，這是在量化偏差下處理的。

自制造以來，每個儀表都包含一個儀表誤差。這可以通過與更好的測量設備進行比較來確定；因此，它具有系統性，原則上是可以糾正的。然而，所涉及的努力是很高的。處理偏差的方法有兩種，其中一種應由儀表制造廠提供：

• 儀表的誤差曲線是根據讀數繪制的偏差的圖形表示；有時給出的是表格而不是曲線。可以從誤差曲線中讀取與測量值的偏差量和符號； 可以進行更正。
• 由于誤差曲線僅記錄特定時間點和特定影響條件下的偏差，因此通常不被使用，制造商僅保證特定條件下的誤差限??度。 在某些情況下，錯誤限制通常由類符號描述。

錯誤限制在概念上與錯誤嚴格區分。它說明了錯誤的最 大數量。無符號變量 G 描述了錯誤上限和下限，最 好大小相同。真值（在沒有隨機偏差的情況下）位于 {\displaystyle } 范圍內。

有時可以改進測量方法，從而降低誤差限度；問題仍然是增加的（成本）努力是否值得。

在許多領域，誤差限制是法規的主題；然后校準辦公室和工業專業實驗室必須處理它。