如何消除天平不等臂误差(消除天平不等臂误差的方法)

系统误差是指在重复条件下，对同一被测对象进行无限次测量所得结果的平均值与测量真值之差。往往是不可避免的因素造成的。

一，系统误差的原因

系统误差是由固定因素或按一定规律变化的因素引起的，主要包括以下因素:

01

仪器和设备因素

由于仪器本身的不精确造成的测量结果与测量真值的偏差，如使用未经检定或校准的仪器和测量仪表，都会造成仪器误差。

或者由于检测仪器、装置的结构设计原理上的缺陷，如变速杆千分尺的直线位移与旋转角度不相称而产生的误差；仪表零件制造和安装不正确造成的误差，如刻度尺的刻度偏差、刻度盘和指针安装偏心、天平臂长不等。

02

环境因素

实际环境温度和标准环境温度下的待测值的偏差，以及在测量过程中，待测值随温度、湿度和大气压力按一定规律变化的偏差。

03

测定方法中的因素

是测量方法本身造成的误差，还是测量方法本身不完善，使用近似的测量方法或经验公式造成的误差。

如重量法分析中，沉淀的溶解、共沉淀、燃烧过程中沉淀的分解或挥发等原因都会造成测定的系统误差。

04

人为因素

由于操作者的生理缺陷、主观偏见、不良习惯等个人特点或操作不规范，如在估计刻度上的读数时习惯性地偏向某一方向，在读取滴定管数值时过高或过低，滴定终点的颜色辨别过深或过浅。由人员因素引起的错误一般称为操作错误。

05

试剂使用中的因素

由于检验中使用的蒸馏水中的杂质或使用的试剂不纯而导致的测量结果与实际结果之间的偏差。

第二，减少和消除系统误差的方法

01

从错误的根源上消除系统性错误

在确定之前，要求检测人员对检测过程中可能出现的系统误差进行认真分析，必须尽可能预见所有可能的系统误差来源，并尽量消除或最小化其影响。

比如:测量前检查仪器本身的性能，使仪器的环境条件和安装位置符合检验技术的要求；使用前正确调整仪器；严格检查分析测量方法是否正确等。消除仪器、检测方法、环境等因素造成的系统误差；为防止仪器因长期使用精度下降，应及时送计量部门进行周期检定。

02

使用校正方法消除系统误差。

这种方法是在测量前对滴定管、移液管、容量瓶等测量仪器进行校正，做出校正曲线或误差表，测量后对实际测量值进行校正，以避免或消除由此产生的系统误差。

03

利用空白实验消除系统误差。

空白色试验是指在不加样品的情况下，按照分析测试方法标准或规程，在相同操作条件下进行测定。空白色测试结果的值为空白色值。

然后根据分析测试方法标准或规程，在相同的操作条件下对加入的待测样品进行测量，最后从样品的测量值中扣除空的白色值，就可以得到更准确的分析结果，从而可以消除因蒸馏水中的杂质或所用试剂不纯而引起的系统误差。

04

通过对比试验消除系统误差。

对照试验是在相同的分析方法和条件下，用标准样品代替样品进行平行测定。通过控制试验，可以修正试验结果，消除系统误差。

05

不变系统的误差消除方法

以下方法可用于消除测量过程中的固定系统误差:

(1)交换方法:

根据引起误差的原因，将引起系统误差的一些条件互换，而另一些条件保持不变，使引起系统误差的因素对测量结果产生相反的影响，从而消除系统误差。

比如用等臂天平称重时，由于天平左右臂长度的微小差异，称重时会产生恒定的系统误差。如果将被称物体和重量在天平的左右两个刻度上互换，称重两次，取两次测量结果的平均值作为被称物体的最终测量结果，就可以消除天平臂不相等引起的系统误差。

②抵消法:

即需要两次测量，改变测量中的一些条件，如测量方向、电压极性等，使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。

③替换法:

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，再次测量得到被测值与标准值的差值，即被测值等于标准值加上差值，从而消除系统误差。

④零指示法:

为了消除因指示器不准而引起的系统误差，在测量过程中，平衡被测指示器和已知标准量对它的作用，使指示器代表零，然后测量值等于标准值，这就是零指示法。

比如桥式电路、电位器等。都用这种方法来消除因指示仪表不准确而引起的系统误差。

06

改变系统误差的消除方法

①半周消除法:

对于周期性误差，我们可以每半个周期测量一次，然后取两次读数的算术平均值作为测量值，这样可以有效地消除周期性系统误差。

例如，如果指针式仪表的表盘是偏心的，可以将相隔180°的一对或几对指针所标示的读数进行平均，以消除它。

(2)对称测量消去法:

对称测量法可以有效消除时间变化引起的线性系统误差。

比如用电压表测量电压时，测量前先对电压表进行校准和调零，然后再测量电压源的电压。随着测量时间的推移，电压表的零点逐渐漂移，产生线性系统误差。为了求出被测电压源与标准电源之间的电压差，可以等间隔测量，使被测电压与电压表显示的标准电压之差不受系统误差的影响。

(来源:湖南计量园)