陳華清

（洪都航空工業(yè)集團(tuán)，江西南昌 330024）

0 引言

測(cè)量在日常的生活、生產(chǎn)和科研中都有著重要的作用，它能夠?qū)?duì)象的具體工作參數(shù)和改造數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)，便于進(jìn)行分析和計(jì)算。隨著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)測(cè)量結(jié)果的精度要求也越來(lái)越嚴(yán)格。目前，很多的測(cè)量方法在使用過程中還存在一定的測(cè)量誤差，這些誤差的存在會(huì)給整個(gè)生產(chǎn)、科研帶來(lái)一定的影響，因此需要對(duì)測(cè)量方法進(jìn)行不斷的優(yōu)化和改進(jìn)，從而來(lái)提高整個(gè)測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。

1 測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生誤差的原因

1.1 裝置帶來(lái)的誤差

測(cè)量工作離不開測(cè)量?jī)x器的支持，但是這些測(cè)量裝置在實(shí)際工作中會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的誤差。測(cè)量中的裝置誤差主要是兩個(gè)方面導(dǎo)致的：一方面，測(cè)量裝置的理論誤差。測(cè)量?jī)x器的設(shè)計(jì)本身就存在誤差的環(huán)節(jié)，主要是利用近似的結(jié)構(gòu)來(lái)達(dá)到理論的要求，裝置的刻度都是近似于理論上的刻度，進(jìn)而存在一定的誤差。比如說(shuō)，歐姆表，游標(biāo)卡尺等。另一方面，測(cè)量裝置在制造和裝配過程中存在的誤差。這些測(cè)量?jī)x器在制造和裝備過程中沒法達(dá)到完全理想的狀態(tài)，在對(duì)其測(cè)量的精度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，就會(huì)或多或少地產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。這些制作和裝配上的誤差會(huì)直接導(dǎo)致在測(cè)量過程中出現(xiàn)測(cè)量誤差，進(jìn)而影響到整個(gè)測(cè)量的結(jié)果。

1.2 環(huán)境帶來(lái)的誤差

測(cè)量誤差的另一個(gè)原因就是環(huán)境。由于不同的測(cè)量工作有著自身的條件和要求，對(duì)測(cè)量環(huán)境的要求也不盡相同，這樣就使得在不同環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的誤差。例如，在利用水準(zhǔn)儀測(cè)高程的時(shí)候，在夏天和冬天的誤差也是不一樣的。夏天由于溫度較高，在測(cè)量高程時(shí)，空氣的溫度很高，在觀測(cè)讀數(shù)時(shí)由于空氣的流動(dòng)性較大，會(huì)造成讀數(shù)不清晰或者浮動(dòng)的情況，這樣就影響了整個(gè)讀數(shù)的準(zhǔn)確性，從而形成測(cè)量誤差。由于測(cè)量環(huán)境的溫度、濕度、灰塵、氣壓，以及電磁場(chǎng)的不同而造成在不同的測(cè)量環(huán)境中，測(cè)試的結(jié)果會(huì)存在一定的偏差。相對(duì)與理論的環(huán)境要求而言，實(shí)際的測(cè)量會(huì)因?yàn)楦鞣N環(huán)境因素的影響而引起誤差，從而影響測(cè)量的準(zhǔn)確。

1.3 人員帶來(lái)的誤差

測(cè)量人員在測(cè)量過程中的一些問題也會(huì)帶來(lái)誤差。首先，測(cè)量人員的操作技能的熟練程度和對(duì)儀器結(jié)構(gòu)的了解程度也會(huì)引起不同的測(cè)量誤差。一些操作人員的熟練程度較高，這樣在測(cè)量過程中能夠更加熟練進(jìn)行測(cè)量，并讀出準(zhǔn)確的讀數(shù)，相反操作生疏的人員在讀數(shù)時(shí)很可能就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)讀、誤讀的情況，這樣就使得整個(gè)測(cè)量結(jié)果存在相應(yīng)的誤差。其次，讀取數(shù)據(jù)的方法和反映能力也會(huì)形成測(cè)量誤差。操作人員在測(cè)量時(shí)的習(xí)慣不一樣，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)出現(xiàn)偏差。另外，操作人員在進(jìn)行讀數(shù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間和分辨能力存在差異也會(huì)造成相應(yīng)的測(cè)量誤差。這些就是操作人員帶來(lái)誤差的原因。

1.4 方法帶來(lái)的誤差

測(cè)量方法帶來(lái)的誤差是整個(gè)測(cè)量誤差中影響非常大的一個(gè)原因。由于在測(cè)量時(shí)不同的測(cè)量方法都能夠測(cè)量出結(jié)果，這樣就給很多的測(cè)量人員在選擇測(cè)量方法時(shí)帶來(lái)了一定的難點(diǎn)。當(dāng)測(cè)量人員選擇的方法不當(dāng)時(shí)，出現(xiàn)的測(cè)量誤差就會(huì)很大，進(jìn)而影響到整個(gè)測(cè)量工作的準(zhǔn)確性。例如，在高中物理課程中，測(cè)量電阻的電流和電壓時(shí)，根據(jù)被測(cè)電阻的阻值的大小來(lái)確定在測(cè)量電阻過程中電流表是內(nèi)接還是外接。如果選擇的方法不對(duì)，則測(cè)量出來(lái)的電阻阻值就會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，進(jìn)而影響到整個(gè)測(cè)量結(jié)果的精度。因此，在提高測(cè)量時(shí)的精確度方面，選擇合理的測(cè)量方法對(duì)整個(gè)減小誤差有著很重要的作用。

2 減小測(cè)量結(jié)果誤差的具體方法

2.1 差值法

在測(cè)量過程中，差值法的應(yīng)用通常都能夠減小相應(yīng)的測(cè)量誤差。差值法是通過兩個(gè)測(cè)量?jī)x器上的讀數(shù)來(lái)進(jìn)行作差，然后得到測(cè)量結(jié)果。這種測(cè)量方法在物理實(shí)驗(yàn)當(dāng)中得到了很好的應(yīng)用，比如說(shuō)，在牛頓環(huán)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行測(cè)量時(shí)，圓心的判斷不準(zhǔn)確會(huì)帶來(lái)一定的測(cè)量誤差，為了減小這種誤差可以選擇兩個(gè)距離中心較遠(yuǎn)的暗環(huán)來(lái)測(cè)量它們的半徑，在利用這兩個(gè)半徑值之間的平方差來(lái)計(jì)算出整個(gè)牛頓環(huán)的曲率半徑，這樣就能夠在不確定牛頓環(huán)圓心的情況下，準(zhǔn)確地得到測(cè)量結(jié)果。差值法主要是通過消除測(cè)量?jī)x器相應(yīng)的零點(diǎn)誤差來(lái)降低測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確的方法。

2.2 替代法

替代法通常是指當(dāng)測(cè)量?jī)x器對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量之后，然后將標(biāo)準(zhǔn)量和待測(cè)量進(jìn)行交換，再一次換位測(cè)量，從而得到測(cè)量結(jié)果。這種測(cè)量方法其實(shí)是一種將測(cè)量與驗(yàn)證測(cè)量相結(jié)合的方法，在測(cè)量時(shí)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行測(cè)量，再將標(biāo)準(zhǔn)量和待測(cè)量互換，利用相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系來(lái)得出準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。例如，在利用電橋測(cè)量電阻的過程中，用可變的標(biāo)準(zhǔn)電阻來(lái)替代被測(cè)電阻，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值，使得整個(gè)電橋達(dá)到平衡，則這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電阻的阻值就是待測(cè)電阻的阻值，這樣能夠一定程度上消除在測(cè)量過程中由于電橋自身對(duì)被測(cè)電阻的影響而帶來(lái)的誤差，進(jìn)而保障電阻阻值測(cè)量的精度。

2.3 補(bǔ)償法

在測(cè)量過程中，補(bǔ)償法就是將標(biāo)準(zhǔn)值調(diào)整到和被測(cè)值相等，抵消或補(bǔ)償待測(cè)對(duì)象的作用，這樣就能夠保證整個(gè)測(cè)量過程中被測(cè)對(duì)象處于的系統(tǒng)維持在一個(gè)平衡狀態(tài)，待測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)值之間就有了一個(gè)明確的關(guān)系，就能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)被測(cè)對(duì)象的物理值進(jìn)行測(cè)量。換而言之，補(bǔ)償法就是利用標(biāo)準(zhǔn)值中能夠正確讀數(shù)的部分來(lái)代替被測(cè)的部分，從而提高整個(gè)測(cè)量量的精準(zhǔn)程度。在目前的測(cè)量工作中，補(bǔ)償法得到了很廣泛的應(yīng)用，其中補(bǔ)償法測(cè)量系統(tǒng)中的4個(gè)主要組成部分：指零裝置、待測(cè)裝置、測(cè)量裝置和補(bǔ)償裝置的精度都得到了很大的提高，進(jìn)而整個(gè)測(cè)量的精度也隨之提升。

2.4 對(duì)稱觀測(cè)法

對(duì)稱觀測(cè)法是減小測(cè)量誤差的又一種測(cè)量方法，它的應(yīng)用原理就是針對(duì)在時(shí)間上存在著線性變化的誤差，在測(cè)量時(shí)讓整個(gè)測(cè)量程序在某一個(gè)對(duì)稱的時(shí)刻再重新測(cè)量一次，這樣就能夠通過相應(yīng)的分析、計(jì)算和驗(yàn)證來(lái)確定整個(gè)測(cè)量值的精確程度。比如說(shuō)，靈敏電流計(jì)通常在時(shí)間上存在著線性變化的情況，在測(cè)量前對(duì)零點(diǎn)值進(jìn)行一次讀數(shù)，在測(cè)量后對(duì)零點(diǎn)值進(jìn)行一次讀數(shù)，然后再得出兩次讀數(shù)的平均值對(duì)整個(gè)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。通常，隨著時(shí)間變化而存在的誤差在一定的時(shí)間內(nèi)會(huì)被默認(rèn)為線性變化，因此采用對(duì)稱觀測(cè)法能夠起到消除時(shí)間變化引起的誤差的作用，從而提高整個(gè)測(cè)量的精度，減小測(cè)量誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前很多的測(cè)量工作在結(jié)果上還存在一定的誤差，引起這些誤差的原因也是不相同的。對(duì)測(cè)量工作中造成測(cè)量誤差的原因進(jìn)行分析，然后采取正確的測(cè)量方法具有一定的積極意義。因此，希望有關(guān)人員能夠?qū)y(cè)量方法進(jìn)行深入的研究，采取一些行之有效的措施來(lái)減小測(cè)量中的誤差，提高整個(gè)測(cè)量工作的精度。

[1]陳佳彬，張翔.全局優(yōu)化算法研究[C].福建省科協(xié)第五屆學(xué)術(shù)年會(huì)數(shù)字化制造及其它先進(jìn)制造技術(shù)專題學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.福州：福建省機(jī)械工程學(xué)會(huì)，2005.

[2]蔡小舒，蘇明旭，沈建琪，等.粒度測(cè)試技術(shù)的最新發(fā)展[C].2007年全國(guó)粉體工業(yè)技術(shù)大會(huì)論文集[C].北京：中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)，2007.

[3]王琦，任亦鳴，王欣.6σ管理技術(shù)在提高坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)效率上的應(yīng)用[C].2007年度中國(guó)航空學(xué)會(huì)計(jì)量技術(shù)專業(yè)委員會(huì)計(jì)量與質(zhì)量專題學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.北京：中國(guó)航空學(xué)會(huì)，2007.

[4]耿玉磊，張翔.多目標(biāo)優(yōu)化的求解方法與發(fā)展[C].福建省科協(xié)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)提升福建制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略思考專題學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.福州：福建省機(jī)械工程學(xué)會(huì)，2004.

[5]蔣煥文.從電子測(cè)量的發(fā)展，談研究生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，1986(04).

[6]王耀鋒，王紅衛(wèi)，張乃祿，等.全數(shù)字直流調(diào)速器在輥道退火爐傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用[C].全國(guó)冶金企業(yè)計(jì)控網(wǎng)絡(luò)化研討會(huì)論文集.北京：《冶金自動(dòng)化》雜志社，2003.

[7]胡少春.智能壓力檢測(cè)系統(tǒng)的壓力測(cè)試儀與PC機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件的設(shè)計(jì)[D].西安：西安科技大學(xué)，2003.