测量误差

测量误差是测量技术或计量学的一个术语。测量误差差定义为测量值与参考值之间的差异。（现行标准中不再使用术语测量误差，因为没有明确定义它是指测量误差、测量不确定度还是粗差，见测量误差）。参考值是：

• 不确定性可忽略不计的值或商定值，

在 DIN 1319-1 和 DIN 55350-13 中指定为正确值。

• 符合指标定义的真值。

测量误差基本上有一个系统的和一个随机的组成部分。

在测量技术中，区别在于

• x w  = 被测量的真值作为被测量测量评估的目标；这是一个通常不完全已知的“理想值”。
• x r = 度量的正确值作为比较目的的“已知值”，其与真实值的偏差对于比较目的被认为可以忽略不计。

x w 和 x r  之间有一个基本但数量上不显着的区别。

根据定义从事

• x a = 显示（输出）值

真值 x w  和测量错误差 e 的形式

x a = x w + e 。

测量误差差也由此而来

e = x a − x w 。

它不完全已知，因为被测量的真实值不完全已知。

在实践中，有两种类型的定量信息：

为了确定一个测量错误偏差，未知的真值被已知的正确值代替，为此忽略了两个值之间的差异。通过计算找到的偏差 F 而不是 e 也称为测量误差差或通常作为绝 对测量误差差

F = x a − x r 。

该变量具有大小、符号和单位，即始终与被测变量相同。

此数量的单位为一（或百分比）。它可以是正数或负数。注意：值 x r = 0 不会引起测量。也无法为此计算相对误差。

混淆的可能性：在指定测量设备的精度等级时使用类似的公式。但是，测量范围的最终值主要用作参考值（即在分母中），而不是正确值。然而，在这种情况下，相关变量（即分子中的）不是绝 对偏差，而是误差限值，与术语偏差的定义无关。

• 由于设计、制造、调整方面的缺陷（例如，由于材料、制造公差）导致的测量设备偏差
• 由于测量装置对被测变量的影响而引起的测量方法的影响（例如由于测量装置自身消耗引起的反馈偏差）
• 由于环境影响（例如温度、折射异常、外部电场或磁场、空间位置的影响、振动）的变化而产生的环境影响
• 被测量值或被测量载体的不稳定性（例如统计过程、噪声）
• 观察者因不同的人类特征和能力（例如注意力、练习、视力、判断力、视差、时间和瞄准错误）而受到影响

站在讨论之外

• 由观察者错误（严重错误）引起的失真，
• 由于选择了不合适的测量和评估方法而造成的伪造，
• 由于未遵守已知干扰变量而导致的伪造。

未经校正的测量结果的测量误差差由系统测量误差差和随机测量误差差组成。

由原则上可以识别的原因引起的单向偏差是一种系统偏差。它是由无限数量的单独测量得出的平均值与数量的真实值之间的差异产生的。

• 重复测量时相同条件下存在相同的系统测量错误差；它无法从测量值中识别出来。
• 一个系统的测量误差有大小和符号。
• 一个系统测量误差由一个已知​​的和一个未知的系统测量误差组成。
• 为了计算测量结果，测量结果由众所周知的系统测量偏差进行校正。

不可控的非单向偏差是偶然偏差。

• 重复 - 即使在完全相同的条件下 - 读数也会不同；
• 随机测量错误的大小和符号各不相同。

重要的是要区分：

• 通过系统测量误差，测量结果总是不正确。
• 由于随机测量误差，测量结果总是不确定的。

在非平稳过程的情况下，会出现动态测量错误偏差。测量设备提供的值 x a 通常跟随输入信号 x e随时间的变化而延迟。延迟通常可以用低通行为来描述。对于比例关系的情况，这在稳态（静止）状态下很常见

x a = k x e

延迟会产生动态测量错误差异（也是动态错误）

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

如果输入信号突然发生变化，这种偏差会通过延迟元件再次消失。对于能够振动的系统，为此需要阻尼。

在具有可变频率的正弦交变量的情况下，会产生影响振幅和相位角的频率响应。

具有模数转换器的测量装置在数字化后会产生测量误差，这是在量化偏差下处理的。

自制造以来，每个仪表都包含一个仪表误差。这可以通过与更好的测量设备进行比较来确定；因此，它具有系统性，原则上是可以纠正的。然而，所涉及的努力是很高的。处理偏差的方法有两种，其中一种应由仪表制造厂提供：

• 仪表的误差曲线是根据读数绘制的偏差的图形表示；有时给出的是表格而不是曲线。可以从误差曲线中读取与测量值的偏差量和符号； 可以进行更正。
• 由于误差曲线仅记录特定时间点和特定影响条件下的偏差，因此通常不被使用，制造商仅保证特定条件下的误差限​​度。 在某些情况下，错误限制通常由类符号描述。

错误限制在概念上与错误严格区分。它说明了错误的最 大数量。无符号变量 G 描述了错误上限和下限，最 好大小相同。真值（在没有随机偏差的情况下）位于 {\displaystyle } 范围内。

有时可以改进测量方法，从而降低误差限度；问题仍然是增加的（成本）努力是否值得。

在许多领域，误差限制是法规的主题；然后校准办公室和工业专业实验室必须处理它。