电磁测量及误差摘要：电磁测量是一门研究电学量、磁学量以及可转化为电学量的各种非电量的测量原理、方法和所用仪器、仪表的技术科学。在自然界众多的现象和规律中，电磁规律与其他物理现象具有广泛的联系，例如电或磁的力学效应、热效应、光效应、化学效应等。这不仅为电学量和磁学量本身的测量，而且为几乎所有非电量的测量提供了多种多样的方法和手段。由于电信号比其他种类信号更便于转换、放大、传送，而电子计算机也要求输入电信号，因此，电磁测量在技术科学领域中具有十分重要的地位。测量是将未知量与标准量进行比较以达到定量认识的过程。在电磁测量中，由于人们的认识与客观事物间存在差异，误差是不可避免的。关键词：电磁测量、误差正文：电磁测量是研究电学量、磁学量以及可转化为电学量的各种非电量的测量原理、方法和所用仪器、仪表的技术科学。在自然界众多的现象和规律中，电磁规律与其他物理现象具有广泛的联系，例如电或磁的力学效应、热效应、光效应、化学效应等。这不仅为电学量和磁学量本身的测量，而且为几乎所有非电量的测量提供了多种多样的方法和手段。由于电信号比其他种类信号更便于转换、放大、传送，而电子计算机也要求输入电信号，因此，电磁测量在技术科学领域中具有十分重要的地位。测量是将未知量与标准量进行比较以达到定量认识的过程。在电磁测量中，标准器件所提供的标准量，不一定与未知量属同一性质；即使同一性质，它们的量值可能相差很大。为此，在比较前需将未知量与标准量变换为同一性质和数量上可比较的量。例如测量仪器中，多是将未知量和标准量在测量线路中转换为电压（或电流）以进行比较。电磁测量对电磁学以及电工科学技术的发展起着重要的作用。在电学与磁学早期分别发展阶段，科学家为深入观察和定量认识客观规律，通过测量做了很多探索工作，如1785年，C.-A. 库仑用静电扭秤测静磁相互作用和静电相互作用的力，得到了平方反比定律（即库仑定律）；A.-M.安培、G.S.欧姆等人所做的实验等，在电磁学的发展中具有重要意义。当电磁科学的研究成果转向生产实际形成电工技术时，新兴的电力工业、电工设备制造业更需要大量各种类型的监测仪器和测量方法。电磁测量这一技术科学在促进其他学科与技术发展的过程中，自身也在不断地吸取各有关学科的新成就，从而完善了自己的学科体系。对象以电学量和磁学量为主。电学量包括电学量（如电压V、电流I、电功率P、无功功率Q、功率因数等）和电参数（如电阻R、电容C、自感L、互感M等），其中V和I是基本量，其他一些量可以从它们间接得到。磁学量包括磁通、磁通密度B、磁场强度H、磁导率、铁损等。其中B与H为基本量。20 世纪50年代以后出现的数字测量技术，则以时间、频率（或脉冲数）为基本量。从测量技术考虑，要想获得可靠的测量结果，首先须设法将被测对象与同时存在的或纠缠在一起的其他因素分离开；其次，要采取种种措施突出被测对象，以使测量结果符合准确度要求。为此，除选择合适的测量方法外，还要选用合适的测量仪表和线路，必要时还须对线路进行电磁屏蔽防护。按测量方式可将电磁测量方法分为：直接测量。实测的结果就是被测量。间接测量。通过简单函数关系，从几个实测数据求得被测量。例如，用伏安法测电阻值时，需先测出电压和电流值，再由欧姆定律求出电阻值。组合测量。先测出具有一定函数关系的几个量，再解联立方程求出被测量。按获得测量数值的方式，电磁测量方法可分为：直读法。利用电测仪表直接读取被测量值。磁学量测量主要用此法。比较测量法，简称较量法。使被测量和作为标准的已知量一起在比较仪器中进行比较以求得被测量。较量法又分为零值法（测量时使仪器指零，如用电桥测量电阻）、替代法（用已知量代替被测量，不引起仪器状态的变化）、差值法（用被测量与已知量的差值作用于仪器）。磁学量的测量很少用较量法（因磁学标准器难于制作）。常用的测量方法还有：单表法、电压表-电流表法、谐振法和过渡过程法等。电磁测量中遇到的干扰源有外部干扰源与内部干扰源两类。外部干扰源主要有高电压、大功率输电线，用电器件在空间形成的电场、磁场、电磁场，天电、空间电磁场，地磁以及两接地点间的电压降等。内部干扰源常见的有电源变压器的漏磁场 ，测量线路和元件所产生的电场、磁场和绝缘漏电等。对电磁测量干扰大的是外部干扰源。电磁屏蔽的原则是：覆没。提高信号电平，降低干扰与信号电平之比。阻塞。疏导。给干扰信号设置一个通路，使其绕过易受干扰的部分。 抵消。 修正。吸收。具体方法有：绝缘隔离，以减少漏电流；用金属屏围护需防护的电路；采用无定向结构；电磁屏蔽。电磁量的测量值与其真值之差，又称绝对误差 。绝对误差与被测量真值之比称相对误差。电磁测量仪表的测量误差与仪表量程的上限值之比为仪表的引用误差，用以表征仪表的准确度级别。在电磁测量中，由于人们的认识与客观事物间存在差异，误差是不可避免的。测量误差主要来源于以下因素：仪器的制造、安装、调整等不完全符合要求；测量条件(如温度、外界电磁场、交流电波形和频率等)未能满足设想的测量要求；操作人员操作不当（如读数不准，读数方法不当等）；测量方法不完善。随着科学技术的发展，一些误差可以消除或减小，但新发现的误差又会成为研究对象。18世纪末德国科学家C.F.高斯引入误差的正态分布，使误差理论的研究成为一门科学。20世纪初，小样本分布的研究，使误差理论进入实际应用领域。电磁测量中的误差研究可用于正确处理数据，恰当地评定测量结果，合理选择电磁测量仪器，因而在电磁测量中占有重要地位。误差按性质可分为系统误差、偶然误差和疏失误差。系统误差指固定不变的或服从某一确定规律的误差。减少系统误差的办法有：改善实验设计，改进实验设备和条件，采用设计好的优化操作步骤；用数据处理方法引入修正值修正误差。偶然误差指单次测量时误差可大可小、可正可负，经多次测量后误差的平均值趋于零的误差。偶然误差一般服从正态分布,具有以下4个特性：单峰性。绝对值小的误差出现的概率比绝对值大的误差出现的概率大。对称性。绝对值相等的正误差和负误差出现的概率相等。有界性。在一定的测量条件下，误差的绝对值实际上不超过一定界限。抵偿性。误差的算术平均值随测量次数增多趋于零。为了减少偶然误差，可以增加测量次数，取多次测量的平均值作为测量结果；也可以用最小二乘法处理测量数据。疏失误差指测量人员在操作中，由于疏忽和失误而引起的误差。减少此项误差依靠提高测量人员的素质和操作的规范化。在处理测量数据时，也可通过数学方法将有此种误差的数据予以剔除。另外，在电磁测量中还有基本误差和附加误差。前者指在规定条件下进行测量时，因仪表本身结构和制作不完善引起的误差（如活动部分因轴承的摩擦以及刻度划分不准等引起的）；后者指在非正常工作条件下进行测量时引起的误差。可通过改进仪表结构和改善测量条件来消除这两种误差。在现代电力系统中，复杂的调控系统已将具有测量功能的检测元件与具有调控功能的执行元件融为一体。在这种系统中，检测得到的信号在传递过程中必然会产生滞后。滞后过程影响调控的执行，从广义上讲，这也是一种测量误差。此外，复杂的调控系统还会产生数字量化误差。通常可通过滞后过程的预估和控制技术进行检测元件迟后的预测和控制，以达到削减滞后的目的。 20世纪60年代以来，误差研究中引入了不确定度概念，指的是测量结果附近包含真值的一个范围，用以评定真值的活动区域。因为实际工作中测量结果是可以得到的,其不确定度的表征值（标准差或其标准差的n倍）可以得出，所以，不确定度是可以掌握的。误差定义中讲的真值常常很难得到，因此误差也很难得到。实际测量结果的误差常常是指测量结果的不确定度。不确定度具有更实际的意义。