测量误差的分类以及解决方法

测量误差的分类以及解决方法测量误差的分类以及解决方法 1 1、、 系统误差系统误差 能够保持恒定不变或按照一定规律变化的测量误差，称为系统误差。系统误差主要是 由于测量设备、 测量方法的不完善和测量条件的不稳定而引起的。 由于系统误差表示了测量 结果偏离其真实值的程度， 即反映了测量结果的准确度， 所以在误差理论中，经常用准确度 来表示系统误差的大小。系统误差越小，测量结果的准确度就越高。 2 2、、 偶然误差偶然误差 偶然误差又称随机误差，是一种大小和符号都不确定的误差，即在同一条件下对同 一被测量重复测量时， 各次测量结果服从某种统计分布； 这种误差的处理依据概率统计方法。 产生偶然误差的原因很多，如温度、磁场、电源频率等的偶然变化等都可能引起这种误差； 另一方面观测者本身感官分辨能力的限制， 也是偶然误差的一个来源。 偶然误差反映了测量 的精密度，偶然误差越小，精密度就越高，反之则精密度越低。 系统误差和偶然误差是两类性质完全不同的误差。系统误差反映在一定条件下误差 出现的必然性；而偶然则反映在一定条件下误差出现的可能性。 3 3、、 疏失误差疏失误差 疏失误差是测量过程中操作、 读数、记录和计算等方面的错误所引起的误差。 显然， 凡是含有疏失误差的测量结果都是应该摈弃的。 解决方法 仪表测量误差是不可能绝对消除的， 但要尽可能减小误差对测量结果的影响， 使其减小到允 许的范围内。 消除测量误差，应根据误差的来源和性质，采取相应的措施和方法。必须指出，一个测量结 果中既存在系统误差，又存在偶然误差，要截然区分两者是不容易的。 所以应根据测量的要 求和两者对测量结果的影响程度， 选择消除方法。一般情况下，在对精密度要求不高的工程 测量中，主要考虑对系统误差的消除； 而在科研、计量等对测量准确度和精密度要求较高的 测量中，必须同时考虑消除上述两种误差。 1 1、、 系统误差的消除方法系统误差的消除方法 1对测量仪表进行校正对测量仪表进行校正在准确度要求较高的测量结果中，引入校正值进行修正。 2消除产生误差的根源消除产生误差的根源即正确选择测量方法和测量仪器，尽量使测量仪表在规定的 使用条件下工作，消除各种外界因素造成的影响。 采用特殊的测量方法如正负误差补偿法、替代法等。例如，用电流表测量电流时，考虑 到外磁场对读数的影响，可以把电流表转动 180 度，进行两次测量。在两次测量中，必然出 现一次读数偏大， 而另一次读数偏小， 取两次读数的平均值作为测量结果， 其正负误差抵消， 可以有效地消除外磁场对测量的影响。 2 2、、 偶然误差的消除方法偶然误差的消除方法 消除偶然误差可采用在同一条件下， 对被测量进行足够多次的重复测量， 取其平均值作为测 量结果的方法。根据统计学原理可知， 在足够多次的重复测量中， 正误差和负误差出现的可 能性几乎相同，因此偶然误差的平均值几乎为零。所以，在测量仪器仪表选定以后，测量次 数是保证测量精密度的前提。 . 培训内培训内 容容 单元名称单元名称内容与重点内容与重点 1．测量数据的质量 2．术语总结 真值 3．测量不确定度 1． 普通原因变差及特殊原因 单元目标单元目标 系统全面学习MSA基础知识 变差的分类和来源 Ⅰ型错误 一、一、测量术语测量术语 二、二、 SPCSPC 统计过统计过 程控制程控制 变差 过程能力与过程性 能 2. 对产品决策的影响 3. 对过程决策的影响 1．分辨率，准确度 Ⅱ 型错误 三、三、 测量系统的测量系统的 统计特性统计特性 2. 重复性， 再现性， 稳定性， 测量系统的基本特性 偏倚，线性 位置变差 宽度变差 1． 测量过程变差 四、四、 测量系统变测量系统变 差的类型差的类型 2． 测量过程变差分析 3． 测量过程 FMEA MSA 分析 计划 测量系统变差 对产品决策的影响 产品特 殊特性及顾客风险分析 对 过程决策的影响GRR对能力 指数 Cp 的影响测量系统预 测性和预防性维护 1． 确定测量系统偏倚的 2． 确定测量系统稳定性 五、五、 计量型测量计量型测量 系统研究系统研究 3． 确定测量系统线性 4． 确定重复性和再现性 1． 测量过程控制图 2. 独立样本法 3. 控制图样本法 4. GRR 分析 5. Excel 应用 6. Minitab 的应用 1. 交叉表方法 2. 置信区间计算 3. 复杂测量系统实践 六、六、 计数型测量计数型测量 系统研究系统研究 1.假设检验分析 2.交叉表 3. 量具性能曲线 测量分析系统在测试数据分析中的应用测量分析系统在测试数据分析中的应用 周群波周群波王舒王舒 杭州鸿雁电器有限公司 杭州 310012 [1][1][2][2] 摘要摘要 通过对测量数据产生偏差的原因进行分析，有针对性地描述了测量分 析系统 MSA在测试数据分析中的具体应用情况，说明MSA 的应用可以减少实验室在 仪器设备、人员操作、环境、方法以及应样品的差异造成的测试结果的偏差，从 而有效提高实验室的检测能力和检测精度。 关键词关键词 误差 测量 系统 分析 应用 1 1 引言引言 在一般实验室中， 检测人员对得出的实验数据的处理通常是记录 下来，然后跟标准中的要求进行比较得出一个合格与否的结论。而所 使用的设备和测量仪器的好坏仅依靠一年一次的校准、 检定或者定期 的期间核查来做为判定依据，这样就可能无法保证实验数据的可靠 性，其所代表的产品批次的质量也不能得到完全的证实。从而浪费了 大量的实验数据极其所包含的大量信息。 而如果我们能应用测量系统 分析MSA ，也就是通过使用一些合适的统计技术对这些数据进行分 析，就 可以减少因设备引起的误差，并得到测试中所隐含的信息，从 而大大提高测试数据的可靠性。 2 2 测试数据偏差分析测试数据偏差分析 对测试过程而言，产生测试数据偏差的因素一般有三种随机误 差、系统误差和测试设备本身随时间而产生的偏倚。随机误差指在对 同一测量的多次测量中， 受偶然因素影响而以不可预知的方式变化的 误差， 它由设备的精度决定。 系统误差指在对同一测量的多次测量中， 它保持不变或按某种规律而变化的误差， 是除测量仪器精度以外的其 他测量系统的因素所造成的。 我们平时所说的产品质量特性的测试结 果就是该产品由于受到随机误差和系统误差的综合影响而表现出质 量的差异和波动。偏倚是由测试设备产生的另一种误差，指设备本身 产生变化而引起的测量值与真实值之间的不一致。 也就是说随时间变 化设备的同一数据产生了漂移。 针对上述三种因素， 我们可以应用不同的测量统计分析技术来消 除混沌的和不合理的误差来源，现分述如下 2.12.1 随机误差随机误差 随机误差通常用重复性变差EV 表示，即 由一个评价人使用相同 的测量仪器对同一个样品上同一特征进行多次测试所得到的测量变 差；它 是设备本身所固有的，也 叫设备变差。重复性产生的变差是随 机的，因此所测得数据是服从正态分布的，可以用 EXCEL 中提供的统 计函数 AVERAGE计算数据组的均值，用函数 STDEV 计算数据组的偏 差，根据均值和偏差得出测量值的上下限值。将新测得的数值加入到 以往的数据组中进行计算