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? 误差定义
根据中华人民共和国国家计量技术规范JJF1001-1998《通用计量术语及定义》,误差为测量结果减去被测量的真值,即:
误差=测量结果-真值…………………………………… ……………(1-1) ? 误差表示方法
误差的表示方法主要有以下几种: 1.绝对误差
测量值与真实值之差是测量的绝对误差。即:
绝对误差=测量结果-真值………………………………………………(1-2) 2.相对误差
相对误差是绝对误差除以被测量的真实值。即:
相对误差=绝对误差/被测量真值3100% ………………………………(1-3) ? 产生误差的原因
要做到减少或消除误差,就必须了解产生误差的原因。一般误差主要有以下四个方面的来源:
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装置误差
计量装置是指为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总称。由于计量装置本身不完善和不稳定所引起的计量误差称为装置误差。
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环境误差
由于各种环境因素与测量所要求的标准状态不一致,以及随时间和空间位置的变化引起的测量装置和被测量本身的变化而造成的误差,称为环境误差。这些因素包括温度、湿度、气压、震动、照明、重力加速度、电磁场和野外工作时的风效应、阳光照射、透明度、空气含尘量等。
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人员误差
测量人员由于受分辨能力、反应速度、固有习惯和操作熟练程度的限制以及疲劳或一时疏忽的生理、心理上的原因所造成的误差。如视差、观察误差、估读误差等。
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方法误差
采用近似的或不合理的测量方法和计算方法而引起的误差叫做方法误差。例如,在计算中取?≈3.1416,以近似代替圆周率所造成的计算结果的误差,即为方法误差。
? 误差表现形式及其分类
在误差理论中,按照误差表现的特性可分为系统误差、随机误差和粗大误差;下面分别介绍它们的特性。
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系统误差
根据JJF1001-1998《通用计量术语及定义》,系统误差是指在重复条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。
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随机误差
根据JJF1001-1998《通用计量术语及定义》,随机误差是指测量结果在重复性条件下,与对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。
随机误差是由许多微小的、难以控制的或尚未掌握规律的变化因素所造成的。就单次测量而言,其误差值的出现纯属偶然,不具有任何确定的规律。但若反复测量的次数足够多,则可发现随机误差具有统计的规律性。随机误差的这种统计规律常称为误差分布率。在测量
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误差理论中,最重要的一种分布是正态分布率,因为通常的测量误差是服从正态分布的。当然,在有些情况下,随机误差还有其它形式的分布率,如均匀分布、三角形分布、偏心分布和反正弦分布等。
正态分布的随机误差按其正态分布曲线可定性地描述为以下特征:
有界性。在一定测量条件下的有限测得值中,其误差的绝对值不会超过一定的界限,即误差有一定的极限,绝对值足够大的误差出现的频率为零。
单峰性。绝对值小的误差出现的次数比绝对值大的误差出现的次数多,即绝对值小的误差出现的概率大,绝对值大的误差出现的概率小。
对称性。当测量次数足够多时,绝对值相等的正误差与负误差出现的次数大致相等,或者说它们出现的概率相等。
抵偿性。在实际测量条件下对同一量进行多次测量,即当测量次数无限增加时,随机误差的算术平均值随测量次数的无限增加而趋于零。即误差的算术平均值的极限为零。
? 粗大误差
粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差,粗大误差又称过失误差或疏忽误差。这种误差主要是人为造成的,如测量者的粗心或疲劳,在测量时对错了标记而测错,将3读成4而读错,将6记成5而记错等。此外,在测量过程中受环境条件的变化影响,或在实验中实验状况未达到预想的指标,以及使用有严重缺陷的仪器等,都有可能造成这种误差。含有粗大误差的测得值会歪曲客观现象,严重影响测量结果的准确性。这类含有粗大误差的测得值也称为坏值或异常值,这些值必须设法从测量列中找出来并加以剔除,以保证测量结果的正确性。 ?
加油机的误差计算
加油机的误差用相对误差表示,计算公式如下:
δ=VJ?VBtVBt?100%
式中,VJ为加油机走字数示值;
VBt为油品的真实值,可用标准罐计数取得;
δ为加油机的误差,用百分数表示,当VJ>VBt时,误差为正,即油站少发油,油站损耗小;当VJ 按照国标规定,加油机最大允许误差为±0.3%,加油机的最小被测量的最大允许误差为±0.50%。加油机的误差是不可避免的,在这个误差范围以内工作,是符合国家规范的。 ? 加油机误差产生原因 ①使用时间增加和油品中的水杂会使计量器缸腔磨损增加,引起活塞四周的泄漏量增加,使加油机的负误差增加,从而使加油站损耗加大。 ②泄漏量大小与油品粘度有关,汽油粘度小,所以在相同情况下泄漏量较大,损耗增大。因此加油机应在线检定。互换油品品种时,也应重新检定,避免因粘度不同而造成的误差。 ③底阀不严,吸入管线回流或低液位拉气都会造成管线内产生气体,会以气代油,使发油量减少,造成加油机正误差增加,从而使加油站溢余增大。 ④流量变化引起误差变化。当小流量发油时,因单位时间内泄漏量不变,同一数量油品的发油时间增加,所以引起负误差增加,当流量越小,如大大小于额定最小允许流量时,损耗将会成倍增加。日常生活中可以看到,当自来水龙头拧得很小时,发现水表不会转动,此 17 中石化贵州六盘水石油分公司 时产生100%的负误差。一般市区内加油站由于摩托车、小车多,加油流量小,损耗就会大些。 ⑤因电磁阀损坏、电脑累计系统故障、计数部件损坏等计数装置问题而引起的特发性油品损耗。 ⑥检定时温差大而未修正、检定初始油流中有气体等问题造成检定失准而导致误差调正错误,从而造成加油机损耗过大。 加油员应了解加油机误差的产生原因,针对上面误差产生原因,采取一定措施,可以减少加油机的误差,从而降低油站损耗。 第六环节:计量数据处理 计量数据处理是计量工作的一个重要环节,只有科学的数据处理,才能得到合理的测量结果。计量数据处理应当真实可靠地反映测量准确度。用数字形式表示测量结果时,应正确处理“有效数字”,才可得到合理的测量结果。 在计量过程中,对测量结果的数字进行处理时,应该确定用几位数字来表示测量和计算的结果。在数字处理时,会碰到两种不同名称的数值,即近似值和有效数字。 ? 近似值 如2、1/2、10、0.8532等数字是正确的,因其不附有近似性或不确定性;而π、e、…虽然是正确数,但它们不能用有限位数字准确表示出来,一般只能用几位有限数来表示,即 π=3.1416 e=2.7183 如此表示的数值只能与真值接近或近似,故称为近似值。大多数情形下,计量结果所得的算术平均值等,都属于这样的数值。 ? 有效数字 若近似数字的绝对误差值不超过该数末位数的正负半个单位值时,则从其第一个不是零的数字起至最末一位数的所有数字都是有效数字,如1/3的小数值为0.333……,若取0.33,则其未位数的半个单位值为0.005,而误差绝对值为│0.333-0.33│=0.003<0.005,故0.33的有效数字为二位。如某近似数的欲取数字的下一位数大于5,或等于5,但其后有不为零的数字时,则应将其进位后再确定有效位数。如0.336,若取至小数点后第二位,则应先将其中的6进位得0.34,然后再行定位,即有效数字为二位。 对测量数据的表达,要求其最小位应与所保留的位数相对齐并截断。必须注意,不能简单认为取位数越多越精确。总之,有效数字(包括0数字)的保留位数,应与误差相适应。如成品油计量中散装成品油重量计算时的数据处理,一般规定: ①若油重单位为吨(t)时,则有效数字应保留至小数点后第三位;若油重单位为千克(kg)时,则有效数字仅为整数。 ②若油品体积单位为立方米(m3)时,则有效数字应保留至小数点后第三位;若体积单位为升(L)时,则有效数字仅为整数;但燃油加油机计量体积单位为升时,数字应保留至小数点后第二位。 ③若油温单位为摄氏度(℃)时,则有效数字应保留至小数点后一位,即精确至0.1。 ④若油品密度单位为g/cm3时,则有效数字应保留至小数点后第四位;若油品密度单位 18 中石化贵州六盘水石油分公司 为kg/ m3,则有效数字应保留至小数点后一位,且kg/ m=10-3g/cm。 33 ? 数字修约规则 数字的修约执行GB8107-87国家标准。数字的有效位数确定后,便应对多余的部分进行取舍。以前人们经常采用“四舍五入”规则。采用这个规则,对被“截”部分大于或小于5的情况而言是合理的,但若被“截”部分恰好等于5时皆进1,就不再合理了。因为这样做就使进1的机会大于舍去的机会,取舍的概率便不相同。为了克服这种弊端,在数据的截取时采用“数字修约规则”。 数字修约规则为:五下舍去五上入,单进双弃系整五。即当舍去部分的数值大于5时,则未位进1;当舍去部分的数值小于5时,就舍去;当舍去部分恰好等于5时,若未位是奇数,就进1而成偶数,未位是偶数时,仍保持原未位数字,未位总是变成或保持偶数。 这一规则的优越性在于,要舍去部分恰好等于5时,各有一半机会取舍,而不致造成偏大误差的趋势,因而在理论上更为合理。 经过修约后的数字,称为有效安全数字。其目的在于今后应用数据表达测量结果时,已有足够的位数保证误差不迅速累计,并且使数字表达不会过长。但必须注意的是,在数字修约时,只能一次修约,而不能逐次修约。如将数据314.6274865保留至小数点后三位,应为314.627。 若逐次修约势必会变成314.6274865→314.627486→314.62749→314.6275→314.628,这样对数字的修约显然是错误的。 例1-1 试按上述修约规则,对下面左边的数进行修约取舍。 原数 截取后 说明 50.3627m3 50.363m3 五上入 5312.5L 5312L 整五双弃 14.75℃ 14.8℃ 整五单进 0.823614g/cm3 0.8236g/cm3 五下舍 1860.504kg 1861kg 五上入 42.324500t 42.324t 整五双弃 《单元小结》 本单元主要有六个环节,主要介绍了计量的定义和基本特点、计量的基本概念、计量法知识、法定计量单位、误差理论基础、计量数据处理等六方面的基本知识。 《练习与测试》 1.名词解释:量、测量、计量、计量器具、测量准确度、重复性、复现性、测量不确定度、有效数字。 2.计量的特点是什么? 3.成品油计量有什么重要性? 4.推行法定计量单位有什么意义? 5.我国法定计量单位由哪些部分组成? 6.在石油贸易交接计量中已列入《强检目录》的计量器具有哪些? 7.数字修约规则是怎样的? 8.用文字写出下列量的读法: 15.6℃ ------( ) 500m3------( ) 776.2kg/m3 ------( ) 19 中石化贵州六盘水石油分公司 20kg ------( ) 9.纠正下列说法或写法的错误: 压力为5公斤------( ) 存油量300立方 ------( ) 油高八米四二------( ) 水高十三公分 ------( ) 50kgs ------( ) 加油40公升 ------( ) 流量1.5立方米/秒------( ) 第三章 油品计量基础知识 《学习目标》 加油站员工通过学习油品计量的相关知识、油品计量的基本计算方法和计量器具使用等内容,掌握油品体积、重量的计算方法,掌握常用散装油品计量器具、用品的使用方法和操作技术要求。 《学习内容》 第一环节:油品计量的定义和计量操作人员的职责 ■ 油品计量的定义 实现单位统一和量值准确可靠的活动叫计量。当计量对象是油品时,就是油品计量。 ■ 加油站计量操作人员的职责与任务 加油站计量操作人员(站长、计量)的基本任务和职责是按照规定验收来油数量,并与加油站进油核对单,比较,确认交运数;每天停止营业或交接班后都必须对油罐进行计量,并与加油机的发油总量和票款进行核对,确定当班或当天的损耗量,作出完整的油品分罐保 20