精密度(精確)是指重復測量同一事物時,測量值相互一致的程度。重合度,即變異度,用來反映測量過程中隨機誤差的大小。精密度的值用標準差表示。
如果測量的隨機誤差(精密度)為σ,則
根據上述公式,在允許重復測量的情況下,只要重復測量的次數足夠大,隨機誤差可以任意小。但是測量系統有一定的分辨率,所以一個測量系統實際隨機誤差的下限就是測量系統的分辨率。
每次測量結束時,測量的隨機誤差是確定值,但在分析測量誤差的性質時,我們總是將其視為隨機變量,原因有二:
第一,每次測量前,隨機誤差是不確定的,屬于隨機變量;
其次,雖然每次測量后的隨機誤差是一個確定的值,但是這個值是未知的,只能通過可能的分布范圍來測量,所以可以看作是一個隨機變量。當隨機誤差被視為隨機變量時,用標準差來反映其大小。
2 、準確度
準確度(精確)是指多次測量的平均值與真實值一致的程度,反映了測量過程中系統誤差的大小。準確度的值用偏差(偏差)表示,準確度與測量值相關。
在較低范圍區域(測量值較小),偏差較小;
在范圍較大的位置(測量值較大),偏差會較大。
通常,偏差與測量值呈線性關系,即
偏差=a+bx測量值
如果測量儀器的零點準確,即a=o,則偏差與測量值成正比。比如用一把標稱長度為lm的尺子,其實際長度為高級標準尺認可的0.990m,測量長度為1m的物體的實際長度為0.990m,偏差為0.010 m,按比例比例系數B為0.010。用這把尺子測量一個長度為L的物體,其實際偏差為0.010L
比如用這種尺子測量物體的長度為L=0.5m,其測量偏差。
偏置=bL=0.010x0.5=0.005m .
實際長度應為0.5-0.005 = 0.495米..
系統誤差不能通過重復測量來減小,但可以通過校準和校正來減小。
3.隨機誤差和系統誤差
從上圖可以看出,如果測量值誤差較小,則隨機誤差和系統誤差必須同時減小。
圖(A)的系統誤差和隨機誤差都很大,因此應采用重復測量來減少隨機誤差。但是重復測量并不能減少系統誤差,因此需要同時校準或校正測量儀器的系統誤差。
圖(b)的隨機誤差很小,但系統誤差很大。只需要幾次重復測量就可以使隨機誤差非常小。同時,采用校準或校正方法來減小系統誤差。
圖(c)的隨機誤差較大,系統誤差很小。關鍵是通過重復測量減少隨機誤差。
圖(d)的系統誤差和隨機誤差較小,只需少量重復測量,就能保證測量值非常接近真實值。
隨機誤差包括讀數誤差、操作變化引起的誤差和儀器穩定性誤差。如果測量儀器本身穩定性高,那么隨機誤差主要由讀數誤差和操作變化引起的誤差組成。比如用秒表測量百米賽跑的時間,可以認為手表在短時間內非常穩定,所以隨機誤差就是讀數誤差和操作變化引起的誤差。如果用普通臺秤稱物體重量,臺秤的穩定性低,是隨機誤差的主要組成部分。
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