你可能会非常小心地进行实验，但是，他们仍然可能有一些实验错误。当你试图进行精确的测量或面对设备的问题时，几乎不可能完全避免误差。物理量的测量值并不总是正确的。

为了避免这种误差，科学家们试图对误差进行分类，并消除它们测量中的不确定性。在获得结果时，有必要回顾错误的来源以及这些错误如何影响结果。

误差主要有两种：系统误差和随机误差。了解系统误差和随机误差有助于我们更好地进行实验，减少误差。

系统的(systematic) vs. 随机误差(random error)

系统误差和随机误差的区别在于，系统误差是由于设备不正确或不完善造成的。由于仪器不完善，每次测量都会有同样的误差。另一方面，由于不可避免的干扰或测量随时间变化的量时遇到的问题，会出现随机误差。

系统误差与随机误差对照表

什么是系统误差(systematic error)？

系统误差也称为系统偏差。这些错误是一致的错误，可能会重复，因为有缺陷的实验设计。通常，这种误差是由于使用校准不正确的测量仪器或使用仪器不当造成的。

系统误差来源：

1. 仪器校准不正确
2. 破旧的仪器
3. 测量不正确的人

系统误差有三种类型：

1. 仪器误差-基本上，仪器误差有三个原因：实验装置的误用、装置的机械结构不完善、存在负载效应。
2. 观察误差-当观察者不能正确解释读数时，就会产生观察误差。例如，如果电压表的指针设置在刻度上，而视线不在指针正上方，则可能产生观测误差。
3. 环境误差-当环境发生变化，如压力、湿度等时，可能导致环境误差。这种误差可以通过安排控制湿度或温度来消除。

什么是随机误差(random error)？

顾名思义，随机误差本质上是不规则的，是不可能预测的。当实验者无法控制某些限制时，就会出现这种错误。这些参数可能会干扰实验结果。

随机误差也称为统计误差。之所以如此，是因为这样的误差可以通过统计手段消除，因为它是不规则的，性质上是不一致的。

与系统误差不同，随机误差可以通过重复观测和取大量观测的平均值来减少。

Main Differences Between 系统随机误差

• 误差有两种类型：系统误差和随机误差。顾名思义，系统误差是一种重复性误差，每次都以相同的量表示测量值的错误。此错误是由于测量装置不正确造成的。另一方面，随机误差是一种不重复的误差，除了偶然的情况外，在同一方向上不固定。这种误差有时被称为统计误差。
• 系统误差的原因可能是实验装置的某些缺陷。如果个人不正确地使用设置或设置本身可能不正确，则可能会出现这些错误。另一方面，当观察者不能正确解释读数时，由于环境中的干扰或读数中不可预测的变化，可能会产生随机误差。
• 系统误差只发生在一个方向上，而随机误差可能发生在任何方向上。
• 系统误差有三种类型：仪器误差、环境误差、系统误差。没有任何类型的随机错误。
• 由于系统误差是由于仪器故障或人为解释故障引起的，因此可以通过更换不正确的仪器、使用正确的测量设备和适当的技术来消除系统误差。它们可能很难完全移除。如果用同一仪器重复测量，既不能消除误差，也不能揭示误差。另一方面，可以通过重复测量和增加观测次数来消除随机误差。
• 系统误差是可再现的，而随机误差是不可再现的。
• 系统误差中误差的大小是恒定的，而随机误差中误差的大小可能是变化的。

结论

当我们测量一个物理量时，我们不可能总是得到它的精确真值。这里面总有一些错误。最常见的两种误差是系统误差和随机误差。

基本上，系统误差是由测量仪器的机械结构故障引起的，而随机误差是由环境中不可预知的干扰引起的，如压力、温度的变化。如果观察者不能获得正确的读数，也可能产生随机误差。

完全消除这两个错误是不可能的。然而，如果尝试，所有的系统误差都可以消除，但仍然可能存在一些随机误差的测量。随机错误不像系统错误那样危险。

参考文献

• https://journals.ametsoc.org/mwr/article/121/1/173/65053
• https://journals.ametsoc.org/jhm/article/17/4/1119/342820