實驗誤差分析大全，一篇透徹！

測量值跟真實值之間的差異叫做誤差。任何測量結(jié)果都不可能絕對準確，誤差是客觀存在的，但用它可以衡量我們檢測結(jié)果的準確度，誤差越小，則檢測結(jié)果的準確度越高。同時，通過實驗誤差的分析，還能對日常檢測工作進行質(zhì)量控制。所以，本次我們對實驗誤差分析知識進行匯總，希望對大家有所幫助！

誤差常見術(shù)語及定義|02.誤差的種類、來源和消除|03.誤差理論的應用

一、誤差常見術(shù)語及定義

1. 準確度

準確度指檢測結(jié)果與真實值之間相符合的程度。（檢測結(jié)果與真實值之間差別越小，則分析檢驗結(jié)果的準確度越高）。

2. 精密度

精密度指在重復檢測中，各次檢測結(jié)果之間彼此的符合程度（各次檢測結(jié)果之間越接近，則說明分析檢測結(jié)果的精密度越高）。

3. 有效數(shù)字

我們把通過直讀獲得的準確數(shù)字叫做可靠數(shù)字；把通過估讀得到的那部分數(shù)字叫做存疑數(shù)字。把測量結(jié)果中能夠反映被測量大小的帶有一位存疑數(shù)字的全部數(shù)字叫有效數(shù)字。有效數(shù)字指，保留末一位不準確數(shù)字，其余數(shù)字均為準確數(shù)字。有效數(shù)字的最后一位數(shù)值是可疑值。

舉例1：0.2014為四位有效數(shù)字，最末一位數(shù)值4是可疑值，而不是有效數(shù)值。

舉例2：1g、1.000g其所表明的量值雖然都是1，但其準確度是不同的，其分別表示為準確到整數(shù)位、準確到小數(shù)點后第三位數(shù)值。因此有效數(shù)值不但表明了數(shù)值的大小，同時反映了測量結(jié)果的準確度。

4. 重復性

重復性指在相同測量條件下，對同一被測量進行連續(xù)、多次測量所得結(jié)果之間的一致性。

重復性條件包括：相同的測量程序、相同的測量者、相同的條件下，使用相同的測量儀器設(shè)備，在短時間內(nèi)進行的重復性測量。

5. 再現(xiàn)性（復現(xiàn)性）

在改變測量條件下，同一被測量的測定結(jié)果之間的一致性。

改變條件包括：測量原理、測量方法、測量人、參考測量標準、測量地點、測量條件以及測量時間等。

注意：通常再現(xiàn)性好，意味著精密度高。精密度是保證準確度的先決條件，沒有良好的精密度就不可能有高的的準確度，但精密度高準確度不一定高；反之，準確度高，精密度必然好。

二、誤差的種類、來源和消除

1. 系統(tǒng)誤差

定義：

在相同條件下，多次測量同一量時，誤差的絕對值和符號保持恒定或遵循一定規(guī)律變化的誤差。

舉例：

在整個測量過程中，誤差大小和符號均固定不變的系統(tǒng)誤差。

某量塊的零件標注的設(shè)計尺寸為10mm，實物尺寸為10.001mm，誤差為-0.001mm，若零件標注的設(shè)計尺寸使用，則始終會存在-0.001mm的系統(tǒng)誤差。

產(chǎn)生原因：

1）儀器誤差（儀器損耗，未校正）；

2）測量方法誤差（采用測量方法不同；單位換算誤差、樣品處理方法不同（濃度、pH值、溫度、作用時間等）；

3）試劑差異（純度、雜質(zhì)等）；

4）操作差異；

5）條件差異（實驗室環(huán)境、溫濕度、照明、通風等）。

消除的方法：

1）對照實驗；

2）空白實驗；

3）校準儀器；

4）保證試劑質(zhì)量；

5）采樣方法、樣品制備、儲藏標準化；

6）注意藥品或其他因素的干擾(處理因素之相互作用)；

7）固定檢測實驗人員；

8）校正辦法(找不出原因，回歸方程校正)。

2. 隨機誤差

定義：

排除系統(tǒng)誤差后隨機發(fā)生的誤差，包括偶然誤差和抽樣誤差，具有可變性和不可避免性。

例如：噪聲干擾(包括外界噪聲和儀器內(nèi)部器件和零部件產(chǎn)生的噪聲)、電磁場微變、空氣擾動、地面微震、測量人員的操作微變等都可能會引起隨機誤差。

產(chǎn)生原因：

1）抽樣誤差（抽樣樣品多少、差異的誤差）；

2）非均勻誤差（抽樣樣品不均勻）；

3）偶然誤差（由一些暫時無法控制的微小因素所造成的誤差，如實驗過程中微小氣候與周圍電磁場的微小變化、儀器性能的微小變化等）；

4）分配誤差（抽樣樣品組間分配誤差）。

消除的方法：

1）隨機化和對照原則；

2）增加平行測定次數(shù)；

3）交叉實驗；

4）盲法。

3. 粗大誤差

定義：

粗大誤差是指在一定測量條件下，測量值明顯偏離實際值或明顯超出測定條件下預期的誤差，即是明顯歪曲檢測結(jié)果的誤差。

產(chǎn)生原因：

1）客觀外界條件的原因

機械沖擊、外界震動、供電電壓突變、電磁干擾等測量條件意外的改變，引起儀器示值或被測對象位置的改變而產(chǎn)生粗大誤差；

2）檢測人員的主觀原因

檢測人員工作責任性不強，對儀器熟悉與掌握程度不夠等原因，引起操作不當，或在檢測過程中不小心、不耐心、不仔細等，從而造成錯誤的讀數(shù)或記錄錯誤等。

3）測量儀器內(nèi)部的突然故障

若不能確定粗大誤差是由上述兩個原因產(chǎn)生時，可分析確定是否為測量儀器內(nèi)部的突然故障等。

消除的方法：

含有粗大誤差的檢測結(jié)果稱為“壞值"，壞值應想辦法予以發(fā)現(xiàn)和剔除。

剔除粗大誤差可用的方法有3σ準則，該準則要求檢測結(jié)果的次數(shù)不能小于10次，否則不能剔除任何“壞值"，測量次數(shù)較少時，這種判別方法可靠性不高。而格拉布斯準則，則可以檢驗較少的數(shù)據(jù)。

1）拉依達準則（3σ準則）

設(shè)對被測量進行等精度測量，獨立得到x1，x2，x3...xn，算出其算術(shù)平均值x及剩余誤差vi=xi-x（i=1,2，...,n），并按貝塞爾公式算出標準偏差σ，若某個測量值xb的剩余誤差vb（1≤b≤n），滿足下式：

|vb|=|xb-x|>3σ

則認為xb是含有粗大誤差值的壞值，應予剔除。

2）格拉布斯準則

用格拉布斯準則測量次數(shù)n=20~100時，判別效果好：

對某一量做多次等精度的獨立測量:x1，x2，x3...xn ；

計算平均值、殘余差、標準差:

將測量值xi (i=1,2,3…n) 按照從小到大進行排序，找到最小x(1)和最大值x(n)

令

，取定顯著度a (一般0.05或者0.01)，查閱下表，得到臨界比較值g(0)(nα)(附下表) ：

若g(1)(nα)≥g(0)(nα)，則該值為粗大誤差應該剔除掉。

三、誤差理論的應用

1. 系統(tǒng)誤差

利用誤差理論對日常檢驗工作進行質(zhì)量控制，有著重要的意義。如在《實驗室資質(zhì)認定評審準則》的5.7結(jié)果質(zhì)量控制中的5.7.1提出了質(zhì)量控制的幾種方法：

1) 定期使用有證標準物質(zhì)，開展內(nèi)部質(zhì)量控制；

2) 參加實驗室之間的比對或能力試驗；

3) 使用不同的方法進行重復性檢測；

4) 對留存樣品進行再檢測；

5) 分析同一樣品不同特性結(jié)果的相關(guān)性。

可利用系統(tǒng)誤差和偶然誤差對日常檢驗工作進行質(zhì)量控制：

為保證檢測結(jié)果的穩(wěn)定性和準確性，通過用標準物質(zhì)進行質(zhì)量監(jiān)控，具體的做法是：用一標準物質(zhì)或用檢測結(jié)果穩(wěn)定、均勻的在有效期內(nèi)的樣品，在規(guī)定的時間間隔內(nèi)，對同一(標物)樣品進行重復檢測，將檢測結(jié)果匯成曲線，通過坐標上檢測點的結(jié)果，將其聯(lián)成線，通過曲線可判定誤差的類型：

1) 假設(shè)我們每10天檢測一次，共有10個點，而這10個點在標準值之間上下波動，無規(guī)律可言，則說明是偶然誤差，是正常狀態(tài);

2) 當檢測的結(jié)果呈現(xiàn)出規(guī)律性，或在真值線以上、或在真值線以下、或呈現(xiàn)一條斜線，則視為出現(xiàn)了系統(tǒng)誤差，這種情況下，應查找出現(xiàn)系統(tǒng)的原因，并找到消除系統(tǒng)誤差的原因

實驗誤差分析大全，一篇透徹！