從不同的角度,測(cè)量誤差可有不同的分類方法。
1.按誤差的性質(zhì)分類
根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)(或出現(xiàn)的規(guī)律),產(chǎn)生的原因,測(cè)量誤差可分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差三類。
(1)系統(tǒng)誤差
在相同條件下,多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)參量時(shí),其測(cè)量誤差的大小和符號(hào)保持不變,或在條件改變時(shí),誤差按某一確定的規(guī)律變化,這種測(cè)量誤差稱為系統(tǒng)誤差。誤差值恒定不變的又稱為定值系統(tǒng)誤差,誤差值變化的則稱為變值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差又可分為累進(jìn)性的、周期性的以及按復(fù)雜規(guī)律變化的幾種。
系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因大體上有:測(cè)量所用的工具(儀器、量具等)本身性能不完善或安裝、布置、調(diào)整不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差;在測(cè)量過程中因溫度、濕度、氣壓、電磁干擾等環(huán)境條件發(fā)生變化所產(chǎn)生的誤差;因測(cè)量方法不完善、或者測(cè)量所依據(jù)的理論本身不完善等原因所產(chǎn)生的誤差;因操作人員視讀方式不當(dāng)造成的讀數(shù)誤差等??傊到y(tǒng)誤差的特征是測(cè)量誤差出現(xiàn)的有規(guī)律性和產(chǎn)生原因的可知性。系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和變化規(guī)律一般可通過實(shí)驗(yàn)和分析查出。因此,系統(tǒng)誤差可被設(shè)法確定并消除。
測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度由系統(tǒng)誤差來表征,系統(tǒng)誤差愈小,則表明測(cè)量準(zhǔn)確度愈高。
(2)隨機(jī)誤差
在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)參量時(shí),測(cè)量誤差的大小與符號(hào)均無(wú)規(guī)律變化,這類誤差稱為隨機(jī)誤差。隨機(jī)誤差主要是由于檢測(cè)儀器或測(cè)量過程中某些未知或無(wú)法控制的隨機(jī)因素(如儀器的某些元器件性能不穩(wěn)定,外界溫度、濕度變化,空中電磁波擾動(dòng),電網(wǎng)的畸變與波動(dòng)等)綜合作用的結(jié)果。隨機(jī)誤差的變化通常難以預(yù)測(cè),因此也無(wú)法通過實(shí)驗(yàn)方法確定、修正和消除。但是通過足夠多的測(cè)量比較可以發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差服從某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律(如正態(tài)分布、均勻分布、泊松分布等)。
通常用精密度表征隨機(jī)誤差的大小。精密度越低隨機(jī)誤差越大;反之,隨機(jī)誤差就越小。
(3)粗大誤差
粗大誤差是指明顯超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差。其特點(diǎn)是誤差數(shù)值大,明顯歪曲了測(cè)量結(jié)果。粗大誤差一般由外界重大干擾或儀器故障或不正確的操作等引起。存在粗大誤差的測(cè)量值稱為異常值或壞值,一般容易發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)后應(yīng)立即剔除。也就是說,正常的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)是剔除了粗大誤差的數(shù)據(jù),所以我們通常研究的測(cè)量結(jié)果誤差中僅包含系統(tǒng)和隨機(jī)兩類誤差。
系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差雖然是兩類性質(zhì)不同的誤差,但兩者并不是彼此孤立的。它們總是同時(shí)存在并對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。許多情況下,我們很難把它們嚴(yán)格區(qū)分開來,有時(shí)不得不把并沒有完全掌握或者分析起來過于復(fù)雜的系統(tǒng)誤差當(dāng)作隨機(jī)誤差來處理。例如,生產(chǎn)一批應(yīng)變片,就每一只應(yīng)變片而言,它的性能、誤差是完全可以確定的,屬于系統(tǒng)誤差;但是由于應(yīng)變片生產(chǎn)批量大和誤差測(cè)定方法的限制,不允許逐只進(jìn)行測(cè)定,而只能在同一批產(chǎn)品中按一定比例抽測(cè),其余未測(cè)的只能按抽測(cè)誤差來估計(jì)。這一估計(jì)具有隨機(jī)誤差的特點(diǎn),是按隨機(jī)誤差方法來處理的。
同樣,某些(如環(huán)境溫度、電源電壓波動(dòng)等所引起的)隨機(jī)誤差,當(dāng)掌握它的確切規(guī)律后,就可視為系統(tǒng)誤差并設(shè)法修正。
由于在任何一次測(cè)量中,系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差一般都同時(shí)存在,所以常按其對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度分三種情況來處理:系統(tǒng)誤差遠(yuǎn)大于隨機(jī)誤差時(shí),此時(shí)僅按系統(tǒng)誤差處理;系統(tǒng)誤差很小,已經(jīng)校正,則可僅按隨機(jī)誤差處理;系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差差不多時(shí)應(yīng)分別按不同方法來處理。
精度是反映檢測(cè)儀器的綜合指標(biāo),精度高必須做到準(zhǔn)確度高、精密度也高,也就是說必須使系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小。
2.按被測(cè)參量與時(shí)間的關(guān)系分類
按被測(cè)參量與時(shí)間的關(guān)系,測(cè)量誤差可分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差兩大類。習(xí)慣上,將被測(cè)參量不隨時(shí)間變化時(shí)所測(cè)得的誤差稱為靜態(tài)誤差;在被參測(cè)量隨時(shí)間變化過程中進(jìn)行測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生的附加誤差稱為動(dòng)態(tài)誤差。動(dòng)態(tài)誤差是由于檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)變化響應(yīng)上的滯后或輸入信號(hào)中不同頻率成分通過檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)受到不同的衰減和延遲而造成的誤差。動(dòng)態(tài)誤差的大小為動(dòng)態(tài)時(shí)測(cè)量和靜態(tài)時(shí)測(cè)量所得誤差值的差值。
按產(chǎn)生誤差的原因,把誤差分為原理性誤差、構(gòu)造誤差等。由于測(cè)量原理、方法的不完善,或?qū)碚撎匦苑匠讨械哪承﹨?shù)作了近似或略去了高次項(xiàng)而引起的誤差叫原理性誤差(也叫方法誤差);因檢測(cè)儀器(系統(tǒng))在結(jié)構(gòu)上,在制造、調(diào)試工藝上不盡合理而引起的誤差叫構(gòu)造誤差(也叫工具誤差)。