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隨機(jī)誤差

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1.什么是隨機(jī)誤差[1]

隨機(jī)誤差也稱為偶然誤差不定誤差,是由于在測(cè)定過程中一系列有關(guān)因素微小的隨機(jī)波動(dòng)而形成的具有相互抵償性的誤差。

它的特點(diǎn):大小和方向都不固定,也無法測(cè)量或校正。隨機(jī)誤差的性質(zhì)是:隨著測(cè)定次數(shù)的增加,正負(fù)誤差可以相互低償,誤差的平均值將逐漸趨向于零。

2.隨機(jī)誤差的原因[1]

產(chǎn)生隨機(jī)誤差的原因有許多。例如,在測(cè)量過程中由于溫度、濕度以及灰塵等的影響都可能引起數(shù)據(jù)的波動(dòng)。再比如在讀取滴定管數(shù)據(jù)時(shí),估計(jì)的小數(shù)點(diǎn)后第二位的數(shù)值,幾次讀數(shù)不一致。這類誤差在操作中不能完全避免。

隨機(jī)誤差的大小、正負(fù)在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中不是恒定的,并很難找到產(chǎn)生的確切原因,所以又稱不定誤差。

3.隨機(jī)誤差的規(guī)律性

從表面上看,它的出現(xiàn)似乎沒有規(guī)律,即在單次測(cè)定過程中,其大小及符號(hào)無法預(yù)言,沒有任何規(guī)律性,具有非單向性的特點(diǎn)。但是,如果進(jìn)行反復(fù)多次測(cè)定,就會(huì)發(fā)現(xiàn)隨機(jī)誤差的出現(xiàn)還是有一定的規(guī)律的,即具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。總的來說,大小相等的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率相等,小誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多,大誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少,特大的正、負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)更小。這一規(guī)律可以用正態(tài)分布曲線(圖1)表示。[1]

隨機(jī)誤差

圖中橫軸代表誤差的大小,以總體標(biāo)準(zhǔn)差σ為單位,縱軸代表誤差發(fā)生的頻率。

隨機(jī)誤差是由隨機(jī)因素引起的,可大可小,可正可負(fù),粗看起來,無規(guī)律可循,但經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),隨機(jī)誤差的分布也有一定規(guī)律性:

1、大小相近的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)率相等,即絕對(duì)值相近 ( 或相等 ) 而符號(hào)相反的誤差以同等的機(jī)率出現(xiàn)。

2、小誤差出現(xiàn)的頻率高,而大誤差出現(xiàn)的頻數(shù)較低,很大誤差出現(xiàn)的機(jī)率近于零或極少。即:偶然誤差的規(guī)律符合正態(tài)分布。在消除系統(tǒng)誤差的情況下,增加測(cè)定次數(shù),取其平均值,可減少偶然誤差。實(shí)際工作中測(cè)定次數(shù)為4~6次已經(jīng)足夠了。一般情況下,很少有超過4次平行測(cè)定的。

4.隨機(jī)誤差的注意點(diǎn)[1]

應(yīng)該指出的是,系統(tǒng)誤差與隨機(jī)誤差的劃分也不是絕對(duì)的,有時(shí)很難區(qū)分某種誤差是系統(tǒng)誤差還是隨機(jī)誤差。例如判斷滴定終點(diǎn)的遲早、觀察顏色的深淺,總有一定的隨機(jī)性。

另外,有些因素在短時(shí)間內(nèi)引起的誤差可能屬于隨機(jī)誤差,但在一個(gè)較長的時(shí)期內(nèi)就可能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)誤差。例如,溫度的影響,在某一天或幾天時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量時(shí),它的波動(dòng)所引起的誤差應(yīng)屬于隨機(jī)誤差,可是在某一季節(jié)較長時(shí)間內(nèi),它的影響所造成的誤差就可以劃為系統(tǒng)誤差。

除此之外,不同的操作方法,誤差的性質(zhì)也有所不同。例如對(duì)于具有分刻度的吸量管,不同的吸量管誤差可能是各不相同的。如果用幾支吸量管吸取相同體積同一溶液,所產(chǎn)生的誤差屬于隨機(jī)誤差;如果只用一只吸量管,幾次吸取相同體積的同一溶液,造成的誤差則應(yīng)屬于系統(tǒng)誤差;但是,如果每次吸取溶液時(shí)使用不同的刻度區(qū),由于不同刻度區(qū)的誤差可能有大有小,有正有負(fù),這時(shí)產(chǎn)生的誤差就轉(zhuǎn)化為隨機(jī)誤差。

除了以上兩類誤差外,在測(cè)定過程中,由于操作者粗心大意或不按操作規(guī)程辦事而造成的測(cè)定過程中溶液的濺失、加錯(cuò)試劑、看錯(cuò)刻度、記錄錯(cuò)誤,以及儀器測(cè)量參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤等等,都屬于過失誤差,會(huì)對(duì)計(jì)量或測(cè)定結(jié)果帶來嚴(yán)重影響,必須注意避免。為此,必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程,一絲不茍,耐心細(xì)致的進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在學(xué)習(xí)過程中養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。

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