
“测量,是一门非常严谨的科学 。误差,则是测量的失败 。”前不久,一位研究人员在《科技日报》上发表了一篇文章,分析了现代测量的三大误差:“测量数据误差造成的后果是灾难性的,它是一个由多种因素引起的综合效应,包括自然误差、社会误差和人为不当行为等 。”——国际标准《测量技术与测量方法》第4版(GJB56.7-2012)在对测量的标准进行修订时特别强调,“任何测量活动都必须考虑误差带来的损失和后果,确保测量结果具有可靠、准确和可重复性” 。
1.误差源于量的不确定
量子力学是世界上最早研究宏观世界物质运动的科学,所以说量子力学是现代科学的源头,是对力学系统的直接模拟 。然而,由于量子力学具有唯一性,所以就存在着质量的不确定 。这种不确定带来的实际效果就是人们常说的“测量的误差” 。以科学中常用的经典力学定律为例,其本质就是一种量不确定主义 。
【误差只能什么不能什么】
2.如何消除
人们在对精度进行解释时,总是使用一个统一的定义,但不同的解释却导致了不同的结果 。例如,数学方法不同,自然方法就不同;数学方法有不同的定义,自然方法也就不同;计算方法不同,计算结果也就不同 。在消除因自然、社会条件造成的误差方面,主要有以下几个方面:第一,通过减少与自然误差相关的误差,比如在确定温度系数时,用温度补偿方法,就可以减少相关误差的影响;可以通过降低或消除影响温度系数的一些要素来消除误差对温度系数的影响 。第二,由于不确定的自然条件和人类活动所造成的误差具有相似性、不可预测性等特点,要尽量减少来自自然界和人类活动等方面影响和不确定性对温度系数影响 。第三,在一些特定场合,如工厂或科研机构等要尽量避免使用有温度突变等可能引起温度系数改变的外部影响源 。
3.什么情况下会产生误差?
什么情况下会产生误差呢?人们一般认为,受自然因素影响较大的误差是:自然因素如大气扩散和气温升高会导致大气温度分布不均匀,气温过高也会导致大气温度分布不均匀,从而产生对大气环境影响较大的测量误差;人为因素如人为改变操作程序,会导致测量数据的不可靠和不准确,甚至会因操作失误而产生测量误差 。如果一项技术,比如地震仪等在某些条件下受到污染,将会使测量结果产生一定影响;或者仪器发生故障,需要维修时导致数据的失真 。这些原因均会导致测量结果容易产生较大误差 。因此,测量必须考虑自然因素、社会事件和人为因素引起的误差 。
4.如何预防误差的产生?
为了防止误差产生,首先,从源头上控制测量误差的产生 。在测量前,应充分考虑测量仪器及其技术条件中所含的潜在误差,例如,是否使用了具有一定精度的仪器设备;是否使用了适当的测量方法;测量的目的与方法是否正确;测量的方法是否满足相关标准的要求等等 。其次,进行定期维护,消除各种测量误差产生的影响 。对于容易引起误差的基础指标,如温度、湿度、大气污染、土壤等,应定期进行维护,消除影响测量偏差的各种因素,保证测量精度 。对于可重复使用的标准,应尽量保持一致并保持持续下去,同时定期检查所有测量装置 。在设备维护中要特别注意控制系统的温度和湿度等参数不得超出额定值;系统要定期检查并消除影响测量误差的各种因素 。