影响仪器仪表测量误差的因素分析

（沈阳鼓风机集团股份有限公司 辽宁 110869）

1.前言

测量误差是指在使用仪表、仪器进行测量的过程中，由于周边环境的影响、测量人员疏忽大意、测量方法错误或测量的设备自身的原因等因素而导致测量得到的数据结果和实际的数据存在一定的偏差。误差是不可避免的，数据的误差可能会对后续的工作产生一定的影响，所以在测量的过程中要尽量减小由环境、人员、设备以及测量方法等因素造成的数据误差值。本文先分析导致仪器仪表测量产生误差的原因，再试提出几点减小测量误差的措施，为仪器的测量工作提供一些参考意见。

2.仪器仪表产生误差的原因

一般在使用仪器、仪表等工具进行测量时所产生的误差有两种，分别是偶然误差和系统误差。由于偶然误差的误差值较小，不会对数据造成太大影响，所以测量人员在测量时一般考虑较多的是由系统误差导致的数据误差值。

(1)人员测量误差

在使用测量工具进行数据测量的过程中，经常会因为测量人员自身的原因导致测量结果出现误差。如果测量人员的技术不过关、操作仪器的熟练度不高或者工作责任心不强，会很容易导致测量的数据和实际数据存在一定偏差，从而导致数据不准确。有些粗心大意的测量人员容易混淆数据的最后一位数，随意进行取整或四舍五入的处理，这样会使数据出现较大的偏差，还有很大可能会导致最终结果出现大偏差。如表1数据所示：

表1 被测量、读数及组次

最后一位小数要严格按照相关的标准来填写，不能随意更改，1.79和1.8之间的相差虽然不大，但是随意更改的一些小偏差都可能会对整组数据造成影响。所以当前在仪器测量的工作中，普遍都对测量人员的专业水平、操作能力以及对各类标准和法律法规的熟悉程度有了更高的要求。此外，为了确保测量人员在测量工作中使用仪表仪器能符合国家规定的标准及流程，还要求他们能够尽量掌握不同仪表、仪器的使用原理和制作方法[1]，以降低工作人员因自身原因所导致失误的几率。

(2)设备因素的问题

设备误差指的是仪表、仪器等测量设备因附件磨损、老化或者其他的因素导致测量的数据出现偏差的情况。这种情况一般发生在使用时间长久的设备中。

还有一种设备制造的误差指的是在组装仪表仪器时使用多个零件进行组装，所以在组装的过程中容易组装错误，从而导致测量出现偏差。较难组装的仪表仪器其实测量的结果相对较准确，但在进行组装的过程中就容易出现组装错误的情况，这需要在组装时工作人员要小心仔细，减少错误的发生。

(3)测量方法不当

因测量方法不当而导致的误差包括定位原因、测量力原因和对准原因[2]。首先，定位误差指在使用仪器进行测量时所选择的定点位置以及基准面不理想，从而导致测量的数据与实际数据存在一定误差的情况。其次，测量力误差指的是在接触测量时，为了确保接触面的可靠而施加的一定的力。设备因为外力的施加而变形并导致测量出现偏差的情况被称为测量力误差。最后，对准原因误差包括测量和读数对准误差。测量对准误差指的是测量时因设备定位不精准而导致的偏差，例如测量的头偏移、方向不垂直等情况。读数对准误差是因为测量人员在进行测量读数时，视线没有与刻度保持垂直关系而导致的数据偏差。

(4)环境因素影响

测量人员在使用仪表、仪器等测量设备的过程中，容易被外部的环境所影响，尤其是一些需要到野外进行测量工作的情况，尤其容易被各种因素影响而导致测量数据有误差。在野外环境下操作与在实验室完全不同，无法对温度、湿度进行调控，有部分测量设备容易受到温度、湿度和风力等自然因素的影响。尤其是对湿度和温度比较敏感的仪器设备，在进行测量工作时一旦湿度和温度有变化，测量的数值就会跟着产生变化，偏离实际数值。如卡尺在测量长度时，容易因为温度的变化而收缩或膨胀，从而导致测量误差。

3.减少仪器仪表测量误差的措施

(1)专业的测量人员

测量人员需要进行大量的测量工作，操作各种类的仪器设备，一旦测量人员操作出现失误或操作方法不当，就容易产生测量误差。这就要求测量人员具备深厚的基础知识和专业知识，熟悉各类规则、法律，还要了解各类仪器仪表的原理和测量方法[3]，知道如何正确处理数据。因此，在测量工作展开前，首先要筛选出一个经验丰富、操作水平高的测量人员，这样可以减小因人员因素而导致的测量误差。另外，测量人员还要有责任心和职业道德，对工作认真负责，严谨细致，发现疏漏及时修改，人为地减少误差的产生和扩大，是测量出的数据更接近精准。

(2)重视环境对测量工作的影响

根据测量设备的特性来调控实验室内部的湿度和温度，可以在一定程度上提高测量的准确性。不同类型的仪表设备对环境的要求不同，在实际的操作中，即使将实验室内部的湿度和温度都调到了规定的要求，检测出的仪表也有部分不合格。例如在梅雨季节时检定绝缘电阻表，检定结果有大部分的设备不合格，然而等梅雨季节过后再进行检测，设备却基本都合格了。即使将实验室的湿度和温度控制在规定的范围，但仪表和标准器的内部还是会受到季节的影响，导致测量结果不合格。由此可见，外部环境的因素对仪表设备的测量工作有很大的影响，尤其是高阻值的仪表设备极容易受到湿度和温度的影响。所以在湿度较大的季节，要重视监测实验室的环境，尽量减少天气对设备的影响。除此之外，还需要注意辐射、外磁场和灰尘等对测量的影响，在工作前测量人员应该按照实验室的管理制度来控制能影响检测、检定和校准设备区域的使用和进出，减少外部环境对实验室的干扰。环境对测量工作的影响是无可避免的，测量人员能做的只有控制好实验室的内部环境，减小外部各环境可能对仪器设备造成的干扰，保证测量工作的科学、合理及严谨。

(3)选用合适的设备

为了能尽量降低测量工作中产生的数据误差，测量人员在测量前要根据测量对象的特性来选用合适的仪器仪表设备。电工仪表要选择合适的量程，才能减小误差，如果选用的仪表量程太小，在测量过程中仪表就容易被损坏，如果选用大量程的电工仪表，在测量时就很难将一些数值偏小的量读精准，导致得出的数值误差较大。图1是量程较小的仪表。

图1

测量人员要根据测量的对象来选择量程或大或小的仪表和仪表级。同时，在配置检定装置时，也要依据需要的标准来配置，不需要盲目追求高配置。配置检定装置首先要考虑的是装置的适用性，是否适合传递的需要，能否覆盖全部仪表的量程。

(4)正确的连接和使用

在进行仪表检定的过程中，要重视接线的方法，在仪表的电压和电流回路，部分接线端按钮上印有“＊”号，这个符号在不同的仪表上名称就不同，有的叫进线端，有的叫公共线端，还有的叫同极性端或者同名端[4]。印有这个按钮的仪表要根据测量对象的特性来决定接线的方法。此外，鉴定装置电压和电流的回路都是相互独立的，在进行鉴定的过程中要把电压、电流印有“＊”号的一端与电压、电流的低电位端相连接，错误的连接会导致仪表出现误差，使仪表设备不合格。

(5)准确读取测量数据

直接测量法所测量出的数据误差一般只用最后一位数来表示，测量人员在对仪表进行读数时要尽量估读到刻度的1/10[5]，尽量与实际数值一致。想要减小读数的误差，测量人员要严格按照标准来进行读数，视线不要上移或下飘，尽量与刻度线平行，准确地读取数值。在仪表、仪器的选择上，也应该选择精密一些的，多进行几次测量，结合多次的测量结果来选取最合适、准确的数值，这样可以尽量减小误差。

(6)合理处理测量数据

无论是测量人员在操作的过程中测量出的数据还是根据计算而得出的测量结果，从第一位数算起直到误差最小的位数对应的那个数为止，都能算是数据的有效数字。测量人员在处理数据时，要根据实际的情况和相关规定来选择一个合理的有效位数，有效位数的选取会影响数据的准确性，如果选取得不合理，反而会使数据偏离实际值，导致误差变大。所以测量人员要重视最后一位数的选取，尽量减小数据的误差。

4.结语

综上所述，仪器仪表在测量时产生的误差无可避免，导致测量产生误差的因素有人员、设备、测量方法以及环境等。测量人员要用科学严谨的态度操作设备，测量出的数值要有准确性，因为有时候一些微小的误差就有可能造成最终结果出现偏差。误差是无法彻底消除的，这就要求测量人员提高自身的专业能力，使用正确的设备，准确、合理地读取数据，尽量降低测量的误差，使测量出的数据更精准。