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隨機誤差

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1.什么是隨機誤差[1]

隨機誤差也稱為偶然誤差不定誤差,是由于在測定過程中一系列有關因素微小的隨機波動而形成的具有相互抵償性的誤差。

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

2.隨機誤差的原因[1]

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

隨機誤差的大小、正負在同一個實驗室中不是恒定的,并很難找到產生的確切原因,所以又稱不定誤差。

3.隨機誤差的規(guī)律性

從表面上看,它的出現(xiàn)似乎沒有規(guī)律,即在單次測定過程中,其大小及符號無法預言,沒有任何規(guī)律性,具有非單向性的特點。但是,如果進行反復多次測定,就會發(fā)現(xiàn)隨機誤差的出現(xiàn)還是有一定的規(guī)律的,即具有統(tǒng)計規(guī)律性??偟膩碚f,大小相等的正、負誤差出現(xiàn)的幾率相等,小誤差出現(xiàn)的機會多,大誤差出現(xiàn)的機會少,特大的正、負誤差出現(xiàn)的機會更小。這一規(guī)律可以用正態(tài)分布曲線(圖1)表示。[1]

隨機誤差

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

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

1、大小相近的正誤差和負誤差出現(xiàn)的機率相等,即絕對值相近 ( 或相等 ) 而符號相反的誤差以同等的機率出現(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,增加測定次數(shù),取其平均值,可減少偶然誤差。實際工作中測定次數(shù)為4~6次已經足夠了。一般情況下,很少有超過4次平行測定的。

4.隨機誤差的注意點[1]

應該指出的是,系統(tǒng)誤差與隨機誤差的劃分也不是絕對的,有時很難區(qū)分某種誤差是系統(tǒng)誤差還是隨機誤差。例如判斷滴定終點的遲早、觀察顏色的深淺,總有一定的隨機性。

另外,有些因素在短時間內引起的誤差可能屬于隨機誤差,但在一個較長的時期內就可能轉化為系統(tǒng)誤差。例如,溫度的影響,在某一天或幾天時間內進行測量時,它的波動所引起的誤差應屬于隨機誤差,可是在某一季節(jié)較長時間內,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,誤差的性質也有所不同。例如對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,所產生的誤差屬于隨機誤差;如果只用一只吸量管,幾次吸取相同體積的同一溶液,造成的誤差則應屬于系統(tǒng)誤差;但是,如果每次吸取溶液時使用不同的刻度區(qū),由于不同刻度區(qū)的誤差可能有大有小,有正有負,這時產生的誤差就轉化為隨機誤差。

除了以上兩類誤差外,在測定過程中,由于操作者粗心大意或不按操作規(guī)程辦事而造成的測定過程中溶液的濺失、加錯試劑、看錯刻度、記錄錯誤,以及儀器測量參數(shù)設置錯誤等等,都屬于過失誤差,會對計量或測定結果帶來嚴重影響,必須注意避免。為此,必須嚴格遵守操作規(guī)程,一絲不茍,耐心細致的進行實驗,在學習過程中養(yǎng)成良好的實驗習慣。

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