【儀表網 儀表科普】在實驗和測量工作中，系統誤差的存在是不可避免的，若不能有效地加以消除，就會使測量結果受到歪曲，從而不能保證測量結果的正確性，按照偶然誤差理論評定測量結果的精度大小也就失去了意義。因此，在任何一項實驗工作和具體測量中，首先必須要想辦法大限度地減小和消除一切可能存在的系統誤差。由于實驗和測量過程中造成系統誤差的因素十分復雜，只有弄清其產生的各種原因，才有可能消除和減小它的影響。下面介紹幾種發現系統誤差的簡單方法。
1.分析實驗所依據的理論公式所要求的約束條件在測量中是否已被滿足
這類例子很多，如伏安法測電阻實驗是根據歐姆定律，而公式中的R=V/I和I是代表電阻尺上的電壓和流過它的電流。由于兩種儀表的互相影響是不可能同時滿足這一條件的，因 而會引起系統誤差，因此必須按伏安法的不同接線方法(內接和外接)對測量所用公式進行修正。又如測液體內摩擦系數實驗是用小球在液體中下落來測定的，由斯托克斯(stoke)定律可導出下落速度V0與內摩擦系數的關系。
但式(4-24)的成立條件是在無限寬廣的液體中下落時才正確，但實驗時是不可能很好地滿足這一條件的，通常都是讓小球在一圓筒所盛的液體中下落，其下落高度也是一定的。設圓筒半徑為尺，筒內液體高度為則公式應修正為
再如熱學實驗中所用的許多測量公式，都必須考慮散熱或吸熱所引起系統誤差的修正等。
如0.1級的電橋和電阻箱，它們使用的允許溫度范圍分別為20℃ 土 5 ℃和20 °C±8 °C。 又如電位差計實驗中用到的標準電池，它給出的電動勢數值是工作溫度為20 ℃的，而一般都不可能被滿足，若不對電動勢作溫度修正，也將給測量結果引人系統誤差。又如電磁測量中各類電表都有一定的使用條件，有的要求水平放置，有的要求垂直放置，若使用時不注意這一點就會使電表讀數不正確，而給測量結果引入系統誤差。這個問題，看來簡單，而且每塊電表上 也已注明放置方向，但常常卻被實驗者忽略。再如熱力學實驗中經常用到天平，而使用天平時，首先必須調節儀器的水平和零點，否則也將給測量結果引人系統誤差。
3.對比方法
包括實驗方法的對比，儀器的對比，測量方法和測量條件的對比。
實驗方法的對比是指用不同實驗方法測同一量，看結果是否一致。若不一致，則其中之一必存在系統誤差。例如，測電子荷質比，可用磁控管法、螺旋軌道法、塞曼效應或其他方法來測，比較這些測量結果，就可以發現它們是否存在系統誤差。
儀器的對比更簡單一些，例如用兩臺電橋同時去測一電阻，若結果相差較大，則說明其中一臺或兩臺有系統誤差。若其中一臺是經過檢定的比較準確的電橋，那就表明另一臺存在系統誤差。
測量條件和測量方法的對比是指改變測量條件和改變測量方法來觀察測量結果有無顯著的不同，從而發現有無系統誤差存在。
4.數據分析法
數據分析法主要用于發現測量中是否存在變化的系統誤差。
若有測量值數列L1，L2，…，Ln，要想求出算術平均值及偏差(也叫殘差)，則可用以下方法發現系統誤差。
方法的理論依據是：測量的偶然誤差多數均服從正態分布，若測量中存在明顯的系統誤差，則測量結果就不會遵從正態分布，從而可發現有規律變化的系統誤差。
判據1：將測量值數列的偏差按測量的先后次序排列，觀察其數值和符號的變化，若發現數值的大小向一個方向呈有規律的變化，說明有累進的線性系統誤差；若發現的符號作有規律的交替變化，則測量中存在周期性系統誤差。應當指出，只有當測量中系統誤差遠較偶然誤差大時，這種方法才有較明顯的效果。
判據2：若按測量次序，測量值數列前一半數據的偏差之和與后一半偏差之和的差值?如果顯著不為0，則表明該測量值數列含有線性系統誤差；反之，若無系統誤差存在，則?值必定趨近于0。
判據2對判斷系統誤差的存在較判據1有效，因為若測量數據中偶然誤差比較大，按判據1所述方法常常會檢査不出系統誤差的存在。
5.剩余誤差觀察法
剩余誤差觀察法是根據測量數據的各個剩余誤差大小和符號的變化規律，直接由誤差數 據或誤差曲線圖形來判斷有無系統誤差。這種方法主要適用于發現有規律變化的系統誤差。 若剩余誤差大體上是正負相間，且無顯著變化規律，則無根據懷疑存在系統誤差，如圖4 -14 (a)所示;若剩余誤差數值有規律地遞增或遞減，且在測量開始與結束時誤差符號相反，則存在線性系統誤差，如圖4-14(b)所示；若剩余誤差符號有規律地逐漸由負變正、再由正變負，且循環交替重復變化，則存在周期性系統誤差，如圖4 - 14(c)所示；若剩余誤差有如圖4 - 14(d) 所示的變化規律，則應懷疑同時存在線性系統誤差和周期系統誤差。圖中P為剩余誤差，n為測量次數。
(原文標題：傳感器技術：如何發現實驗或測置中存在系統誤差)
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