浅议实验中的系统误差

1、    浅议实验中的系统误差    摘要：在日常检验检测中，任何测定，无论设备多么精密，方法多么正确，工作多么认真，所得的检验结果中都不可能是绝对准确的，或多或少总会有误差，误差是客观存在的，误差越小，检测结果的准确度越高。关键词：系统误差系统误差的定义系统误差（systematic error）又叫做规律误差。它是在一定的测量条件下，对同一个被测尺寸进行多次重复测量时，误差值的大小和符号（正值或负值）保持不变；或者在条件变化时，按一定规律变化的误差；在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。产生系统误差的原因系统误

2、差是由固定不变或因素或按确定规律变化的因素所造成，有些是定值的，如仪器的零点不准，有些是积累性的，如用受热膨胀的钢质米尺测量时，读数就小于其真实长度。需要注意的是，系统误差总是使测量结果偏向一边，或者偏大，或者偏小，因此，多次测量求平均值并不能消除系统误差。主要包括以下几个方面的因素：1.仪器和装置方面的因素。这是由于仪器本身的缺陷或没有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。因使用的仪器本身不够精密所造成的测定结果与被测量真值之间的偏差，如使用未经检定或校准的仪器设备、计量器具等都会造成仪器误差。电脑在

3、进行数据处理的过程中，也会有误差2.环境因素（环境误差）。待测量值在实际环境温度和标准环境温度下测量所产生的偏差、在测量过程中待测量随温度、湿度和大气压按一定规律变化的产生的偏差。3.测定方法方面的因素：理论误差（方法误差）。这是由于测量所依据的理论公式本身的近似性，或实验条件不能达到理论公式所规定的要求，或者是实验方法本身不完善所带来的误差。4.人员因素（操作误差）。 这是由于观测者个人感官和运动器官的反应或习惯不同而产生的误差，它因人而异，并与观测者当时的精神状态有关。由于操作人员的生理缺陷、主观偏见、不良习惯等到个人特点或不规范操作，如在刻度上估计读数时，习惯上偏于某一方向、读滴定管数值

4、时偏高或偏低，滴定终点颜色辨别偏深或偏浅而产生的误差。5.使用试剂方面的因素（试剂误差）。 指由于检验中所用蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不纯所引起的测定结果与实际结果之间的偏差。系统误差的减小和消除方法1.从产生误差的根源上消除系统误差。在测定之前，要求检测人员在检测过程中可能产生的系统误差进行认真的分析，必须尽可能预见一切可能产生系统误差的来源，并设法消除或尽量减弱其影响。例如，测量前对仪器本身性能进行检查，使仪器的环境条件和安装位置符合检验技术要求的规定；对仪器在使用前进行正确的调整；严格检查和分析测量方法是否正确等来消除仪器、检测方法、环境等因素而产生的系统误差；为防止因仪器长期使用而使

5、其精度降低，及时送计量部门进行周期检定。2.用校正方法来消除系统误差。这种方法是对取测量用的滴定管、移液管、容量瓶等计量器具，在测量前进行修正，做出校正曲线或误差表，测量后对实际测量值进行修正，从而避免或消除因此而产生的系统误差。3.用空白实验来消除系统误差。空白试验是指在不加试样的情况下，按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行的测定。空白试验所得结果的数值为空白值。然后再对加入被测试样按分析检验方法标准或规程在同样的操作条件下进行测定得出试样的测定值，最后从试样的测定值中扣除空白值，就得到比较准确的分析结果，这样可以消除因蒸馏水含有杂质或所使用的试剂不纯所产生的系统误差。4.采用对照

6、试验消除系统误差。对照试验就是用同样的分析方法在同样的条件下，用标样代替试样进行的平行测定。通过对照试验可以校正测试结果，消除系统误差。5.在测量结果中进行修正。对于已知的恒指系统误差，可以用修正值对测量结果进行修正；对于变值系统误差，设法找出误差的变化规律，用修正公式或修正曲线对测量结果进行修正；对于未知系统误差，则按随机误差进行处理。6.不变系统误差消除方法。对测量过程中存在固定不变的系统误差，可以采用以下消除方法： 交换法：根据误差产生的原因，将引起系统误差的某些条件相互交换，其他条件保持不变，使产生系统误差的因素对测量结果起相反的作用，从而消除系统误差。如用等臂天平称量时，由于天平左右

7、两个臂长有微小差别，如果将被称量物品与砝码在天平左右称盘上交换，称量两次，取两次测量结果的平均值为被测物品的最终测量结果，就可以消除天平两臂不等而带来的系统误差。抵消法：即要求进行两次测量，改变测量中的某些条件，如测量方向、使前后两次测量的系统误差大小相等、符号相反，取两次测量结果的平均值即可消除系统误差。代替法：这种方法是在不改变测量条件的前提下，用已知的标准量代替被测量，再次进行测量，得出被测量与标准值的差值，即被测量等于标准值加差值，从而达到消除系统误差的目的。零示法：为了消除指示仪表不准而造成的系统误差，在测量过程中使被测量对指示仪表的作用与已知的标准量对它的作用相互平衡，使指示仪表示

8、零，这时被测量的量值就等于标准量值，这就是零示法。7.变化系统误差的消除法。（1）对称测量法：即在对被测量进行测量的前后，对称地分别对同一已知量进行测量，将对已知量两次测得的平均值与被测量的测得值进行比较，便可得到消除线性系统误差的测量结果。（2）半周期偶数测量法：对于周期性的系统误差，可以采用半周期偶数观察法，即每经过半个周期进行偶数次观察的方法来消除。（3）组合测量法：由于按复杂规律变化的系统误差，不易分析，采用组合测量法可使系统误差以尽可能多的方式出现在測得值中，从而将系统误差变为随机误差处理。结束语我们在日常检验检测过程中应根据具体的实验条件，掌握系统误差的特点，找出产生系统误差的主要原因，采取适当措施降低它的影响。参考文献：1刘诚杰. 误差分析是确定实验数据处理方法的依据j. 物理教学探讨：中教版， 2002， 20（7）