测量误差的分类以及解决方法

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1、测量误差的分类以及解决方法1、 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、 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

2、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、 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

3、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、 系统误差的消除方法(1) 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 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

4、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、 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。.培训内容： 单元名称 内容与重点 单元目标一、 测量术语1测量数据的质量2术语总结 真值3测量不确定度系统全面学习 MSA 基础知识二、 SPC 统计过程控制1普通原

5、因变差及特殊原因变差 过程能力与过程性能2. 对产品决策的影响3. 对过程决策的影响变差的分类和来源型错误 型错误三、 测量系统的统计特性1分辨率，准确度2. 重复性，再现性，稳定性，偏倚，线性测量系统的基本特性四、 测量系统变差的类型1 测量过程变差2 测量过程变差分析3 测量过程 FMEA MSA 分析计划位置变差 宽度变差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五、 计量型测量系统研究1 确定测量系统偏倚的2 确定测量系统稳定性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

6、立样本法3. 控制图样本法4. GRR 分析5. Excel 应用6. Minitab 的应用六、 计数型测量 系统研究1.假设检验分析2.交叉表3. 量具性能曲线1. 交叉表方法2. 置信区间计算3. 复杂测量系统实践测量分析系统在测试数据分析中的应用周群波 1 王舒 2(杭州 鸿雁电器有限公司 杭州 310012) 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 误差

7、测量 系统 分析 应用1 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

8、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 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

9、 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

10、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 ：2.1 随机误差随 机 误 差 通 常 用 重 复 性 变 差 (E

11、V)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 。

12、 将 新 测 得 的 数 值 加 入 到 以 往 的 数 据组 中 进 行 计 算 。 看 测 得 的 数 值 是 否 在 上 下 限 即 统 计 容 许 区 间 内 就 可 判 断数 据 的 正 确 性 及 可 靠 性 即 设 备 精 度 是 否 可 靠 。 实 验 室 中 对 设 备 的 期 间 核查 就 可 应 用 这 种 方 法 来 进 行 判 断 。 例 如 由 同 一 个 检 测 人 员 定 期 用 同 一 把数 显 卡 尺 对 一 个 基 准 件 测 量 其 尺 寸 ， 测 得 一 组 n=12 个 数 据 ：5.99、 5.98、 5.98、 5.99、 6.00、 6.01、

13、 6.00、 6.01、 6.02、 6.00、 5.99、 6.01， 用 AVERAGE 计 算 数 据 组 的 均 值 为 5.9983， STDEV 计 算 数 据组 的 偏 差 为 0.0127， 取 1-a=0.95 的 容 许 区 间 即 k（ 12， 0.95， 0.95）=2.12， 可 计 算 出 上 下 区 间 Li=6.0008-2.120.0116=5.9714、 Ls=6.0008+2.120.0116=6.0252， 由 此 可 见 这组 数 据 均 是 落 在 区 间 内 的 ， 测 得 的 数 据 是 可 信 任 的 。2.2 系统误差系 统 误 差 用 再

14、现 性 变 差 (AV)表 示 ， 指 不 同 的 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 测 量 所 得 的 平 均 值 的 变 差 ； 也 叫 评价 人 变 差 。 在 再 现 性 的 计 算 中 包 括 了 重 复 性 。 从 更 广 的 定 义 上 ， 再 现 性不 仅 可 以 用 来 判 断 因 评 价 人 的 不 同 而 导 致 结 果 的 不 同 程 度 ， 同 时 还 可 以判 断 因 ： 仪 器 设 备 、 试 验 方 法 、 试 验 室 及 环 境 （ 温 度 、 湿 度 ） 的 不 同 ，即 实 验 室 与 实

15、 验 室 的 差 别 ， 而 导 致 结 果 的 不 同 程 度 。 可 用 于 外 部 和 内 部的 比 对 试 验 以 及 作 为 试 验 方 法 、 环 境 等 改 进 的 依 据 。我 们 在 进 行 产 品 质 量 分 析 ， 根 据 测 试 结 果 所 得 到 的 数 据 ， 在 分 析 哪个 或 哪 几 个 因 素 对 质 量 特 性 的 差 异 影 响 显 著 时 ， 需 要 用 方 差 分 析 的 方 法将 两 种 误 差 分 离 后 再 进 行 比 较 。 为 减 少 计 算 量 ， 一 般 利 用 EXCEL 中工 具 栏 提 供 的 数 据 分 析 项 就 可 直 接

16、得 出 结 果 。 以 下 是 单 因 素 方 差 分 析 的具 体 计 算 方 法 ： 令 ： R=全 部 数 据 的 平 方 和 ；Q=各 组 数 据 之 和 的 平 方 除 于 本 组 数 据 个 数 n 后 再 相 加 ；P=全 部 数 据 之 和 的 平 方 除 于 总 的 数 据 个 数 N。于 是 ： 总 方 差 S 总 =R-P随 机 误 差 Se=R-Q；系 统 误 差 SA=S 总 -Se= Q-P；统 计 量 ： MSA=SA/(组 数 -1)= Q-P/(组 数 -1)；M Se=Se/(总 的 数 据 个 数 -组 数 )= R-Q/(总 的 数 据 个 数 -组数 )；F= MSA/ M Se= Q-P/(组 数 -1)/ R-Q/(总 的 数 据 个 数 -组 数 )统 计 量 F 服 从 自 由 度 为 (组 数 -1)， (总 的 数 据 个