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天平砝碼檢測質(zhì)量時線性系統(tǒng)存在的誤差以及解決方案
時間:2019/11/19 14:27:04 點(diǎn)擊次數(shù):9240

     摘要:通過對用天平砝碼測量物體質(zhì)量時的過程分析,從理論上證明了該過程中存在的隨時間呈線性變化規(guī)律的線性系統(tǒng)誤差的必然性,并提出了消除該項系統(tǒng)誤差的正確測量方法。

0引言

天平砝碼測量物體質(zhì)量時,由于諸多因素*致,測量值存在相應(yīng)誤差。為了減小其影響,提*測量*度,人們往往關(guān)注的是測量過程中恒定系統(tǒng)誤差及隨機(jī)誤差的影響。對于恒定的系統(tǒng)誤差,可采用適當(dāng)?shù)臏y量方法予以消除。例如:質(zhì)量計量中常用的替代測量法和交換測量法。對于大小和方向不可預(yù)知,但服從統(tǒng)計規(guī)律的隨機(jī)誤差,可依據(jù)該類誤差的基本特性,通過增加測量次數(shù),取其算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。但人們經(jīng)常忽略的是該測量過程中除了恒定系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差外,還有*項誤差來源,即隨時間呈線性變化的線性系統(tǒng)誤差的存在。對于這*結(jié)論,大量測量實例及*些*著皆有論述,并被人們*公認(rèn),但該結(jié)論的理論論證尚屬罕見。本文力圖對這*結(jié)論進(jìn)行理論推導(dǎo),提出相應(yīng)的解決方法,并對該方法的原理做出解釋。

1線性變化系統(tǒng)誤差存在必然性的理論推導(dǎo)

右盤中為標(biāo)準(zhǔn)砝碼,左盤中為被稱物體。已知砝碼在20~C時的質(zhì)量為m。、密度為P。、線性膨脹系數(shù)為。。被稱重物在20~C條件下的質(zhì)量為m、密度為P、線性膨脹系數(shù)為a。

2實驗數(shù)據(jù)

2011419日,在河北大學(xué)質(zhì)量技術(shù)*學(xué)*力學(xué)實驗室,用秤量lkg四級等臂天平,配三等標(biāo)準(zhǔn)砝碼,對*塊廢棄的標(biāo)稱值為500g五等砝碼(作為實驗被稱物)采用直接衡量法,進(jìn)行1O次測量,見表1。實驗室環(huán)境條件:溫度20℃±5℃;相對濕度60%;大氣壓力98700Pa;測量時間83O1130。由實驗數(shù)據(jù)可看出殘余誤差明顯的由小變大,說明上述測量過程存在著隨時間變化的線性系統(tǒng)誤差。

3線性系統(tǒng)誤差正確的測量方法*對稱測量法

31線性系統(tǒng)誤差的基本特性線性系統(tǒng)誤差是指在整個測量過程中,誤差的大小隨時間或其他有關(guān)因素的變化而線性遞增或線性遞減的系統(tǒng)誤差。

  1. 對于某*特定時刻*對應(yīng)的是*個大小和方向已知的恒定系統(tǒng)誤差。但對整個測量過程而言則表現(xiàn)為隨時間呈線性變化規(guī)律的線性系統(tǒng)誤差。
  2. 選定某*時刻為中心,則與此時刻對稱的任意兩個時刻的系統(tǒng)誤差的平均值皆等于中點(diǎn)時刻的誤差值。即壘:—:△,即可把線性變化的系統(tǒng)誤差轉(zhuǎn)化為可修正的恒定系統(tǒng)誤差,當(dāng)選擇中心的系統(tǒng)誤差為零時,測量結(jié)果為系統(tǒng)誤差。

32對稱測量法消除線性系統(tǒng)誤差正確的具體測量方法是對稱測量法。

*次用被測量m與平衡物Q平衡;*次用標(biāo)準(zhǔn)砝碼m。與平衡物Q平衡;第三次再用標(biāo)準(zhǔn)砝碼m與平衡物Q平衡,由于線性系統(tǒng)誤差的影響,mm。(m。為加減小砝碼質(zhì)量,其值為已知)而存在*差值Am。,即:m=mo+Am0第四次再用被測量并調(diào)整其值為m=m+m(mm由線性系統(tǒng)誤差的影響*致;Am為加減小砝碼質(zhì)量,其值為已知)與平衡物9平衡??梢姡@個測量結(jié)果中不含有線性系統(tǒng)誤差。

4結(jié)論

用天平砝碼測量物體質(zhì)量時,在測量過程中存在隨時間變化規(guī)律的系統(tǒng)誤差是必然的,而消除該系統(tǒng)誤差的正確測量方法則為對稱測量法。

以上就是天平砝碼檢測質(zhì)量時線性系統(tǒng)存在的誤差以及解決方案的詳細(xì)資料,歡迎了解!

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