接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、拉繩開(kāi)關(guān)的誤差及分類
物理實(shí)驗(yàn)就是對(duì)一些物理進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程。任何待測(cè)的物理量在一定客觀條件下總存在著一個(gè)真實(shí)的價(jià)值，稱之為該物理量的真值。但是，由于實(shí)驗(yàn)理論的近似性、實(shí)驗(yàn)儀器靈敏度和分辨能力的局限性、環(huán)境的不穩(wěn)定性等因素的影響，待測(cè)量的真值實(shí)際上是不可能通過(guò)測(cè)量準(zhǔn)確獲取的，我們永遠(yuǎn)無(wú)法準(zhǔn)確得知。測(cè)量結(jié)果和真值之間總有一定的差異，這種差異定義為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差可以用絕對(duì)誤差表示，也可以用相對(duì)誤差表示。
由于真值是不能確知的，所以測(cè)量值的誤差也不能確切知道，因此測(cè)量的任務(wù)就是給出被測(cè)真的最佳估計(jì)值，并估算出這種最佳估計(jì)值的可靠程度。
根據(jù)誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生原因?qū)⒄`差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和異常值三種。
1、系統(tǒng)誤差：系統(tǒng)誤差是指在等精度的重復(fù)測(cè)量中保持恒定，或以可預(yù)知的方式變化的誤差。系統(tǒng)誤差的來(lái)源主要有以下幾方。
A：由于儀器本身的缺陷或沒(méi)有按規(guī)定的條件使用儀器而造成的誤差。例如，儀器的零點(diǎn)不準(zhǔn)造成的誤差;等臂天平兩臂不等長(zhǎng)造成的誤差;在20C的條件下標(biāo)定的標(biāo)準(zhǔn)電阻在30C的條件下使用造成的誤差等。
B：由于測(cè)量所依據(jù)的理論公式本身的近似性，或?qū)嶒?yàn)條件不能達(dá)到理論公式所規(guī)定的要求，或測(cè)量方法不正確所帶來(lái)的誤差。例如，利用單擺測(cè)量重力加速，而在測(cè)量周期時(shí)又必須要求有一定的擺角，這就決定了測(cè)量結(jié)果中必然含有系統(tǒng)誤差。
C：由于測(cè)量者本人的生理或心理特點(diǎn)所造成的誤差。例如，測(cè)量時(shí)間時(shí)，測(cè)量者可能有計(jì)時(shí)超前或落后的偏好;在對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志時(shí)，可能存在總是偏左或偏右的習(xí)慣。
系統(tǒng)誤差通常是實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源。在測(cè)量條件不變時(shí)，系統(tǒng)誤差基本上具有確定的大小和方向。當(dāng)測(cè)量條件改變時(shí)，系統(tǒng)誤差通常會(huì)按照一定的規(guī)律變化。增加測(cè)量次數(shù)并不能減少系統(tǒng)誤差。
我們一般不能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差是否存在。但是，在一些測(cè)量過(guò)程中，我們可以根據(jù)系統(tǒng)誤差性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法，使測(cè)量值中的系統(tǒng)誤差相互抵消，從而消除系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。例如，天平只有在兩臂嚴(yán)格等長(zhǎng)時(shí)，砝碼的質(zhì)量才等于被測(cè)物體的質(zhì)量。而事實(shí)上不可能做到天平兩臂的嚴(yán)格等長(zhǎng)。為了消除這種系統(tǒng)誤差，可以所謂復(fù)稱法稱重，從而抵消天平兩臂不等長(zhǎng)引起的系統(tǒng)誤差。
2、隨機(jī)誤差：隨機(jī)誤差是指在相同的測(cè)量條件下，多次測(cè)量同同物理量時(shí)，誤差時(shí)大時(shí)小，時(shí)正時(shí)負(fù)，以不可預(yù)期的方式變化著的誤差。它是屾人的感官靈敏度和售精度的限制、周圍繞環(huán)境的干擾以及一些偶然影響產(chǎn)生的，其典型的特征是隨機(jī)性。例如，用毫米刻度的米尺去測(cè)量某物體的長(zhǎng)度時(shí)，往往將米尺去對(duì)準(zhǔn)備物體的兩端并估讀到毫米的下一位讀數(shù)值，這個(gè)估讀孾的數(shù)值就存在著一定的隨機(jī)性，也就帶來(lái)了隨柵誤差。雖然隨機(jī)誤差無(wú)法控制和排除，但是，當(dāng)在相冊(cè)的實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量時(shí)，其大小的分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可以利用這種規(guī)律對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的隨機(jī)誤差作出估算，這就是在實(shí)驗(yàn)中往往要對(duì)某些物理量進(jìn)行多次測(cè)量的原因。
3、異常值：異常值又稱為粗大誤差或過(guò)失誤差，是由于觀測(cè)者不正確地使用儀器，觀察錯(cuò)誤或記錄錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)等不正常情況下引起的誤差。它會(huì)明顯地歪曲客觀現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)處理中應(yīng)將其剔除。所以，在作誤差分析時(shí)，要估算的誤差通常只有系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。 |
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