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1、计 量 管 理校正资格认定制度教程（ 1）2006 年 3 月 31 日星电公司技术?质量中心质量保证部质量保证科精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 23 页- 1 - / 23 目录前言?术语释义?计量管理?3.1 器具管理?3.2 精度管理? ISO9001:2000 标准的要求?星电公司的计量管理?计量的可信性? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?10 6.1 计量的误差、精度与不确定度? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 10 6.2 尺寸测量时产生误差的
2、主要原因? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 12 6.3 电量测量时产生误差的主要原因? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 15 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 23 页- 2 - / 23 1前言对于生产企业来说，在零件和产品的设计、生产、质量保证、可信性保证等的各个阶段，为评定性能等所进行的某些的计量不可或缺。为此，针对所使用计量设备的精度及通过使用该计量设备所获得的测量结果的可信性，为了能够经常向包括公司外部在内的其他部门提供建议并保证，建立与计量标准相联系的精度管理体系及可以持续作为日常
3、业务进行的体制十分重要。本教程材就计量管理特别是精度保证方面的必要事项以及星电公司的举措概要进行了描述。2. 术语释义No. 术语释义校正(calibration) 为确定计量设备或测量系统所指示的量值，或实物量具或标准物质所代表的量值，与对应的由标准所实现的量值之间关系的一系列作业。备注：校正不包括通过调整计量设备修正误差。溯源性(traceability) 通过表明所有不确定度的不间断的比较链，使测量结果或计量标准的值能够与规定的标准相联系起来的特性，标准通常是国家标准或国际标准。标准器(standard) 具体表现给定单位所代表的量值，用作测量的标准。在（测量）标准中指计量设备和实物量具
4、。备注：在法定检定或生产厂商实施的检验中用作计量标准的称为标准器。误差(error) 从测量值中减去真值后的值。真值(true value) 与给定的特定量的定义相一致的值。备注：除非特殊情况，作为概念上的值，实际中无法获得。（约定）真值(conventional true value)约定采用的对于给定目的具有适当不确定度的值。备注：就标准器来说，它是现实存在的值。不确定度(uncertainty) 合理地赋予与测量结果相联系之值的波动特征的参数。附加注明在测量结果上。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 23 页- 3 -
5、 / 23 3计量管理计量管理是指“对计量活动的体系实施管理”，而生产企业活动中的计量管理、可以称作是“在从研究开发到设计、生产、检验的生产全部过程中，通过合理地引入计量方法、计量设备，对计量活动进行系统地管理，以便有效地实现生产目的”。实施计量设备的管理，必须完善计量设备校正所需的标准器及校正装置，在确定这些校正系统的同时，要为进行校正制定程序以及为使校正工作顺利进行设立相应架构。3-1器具管理器具管理是指使计量设备的采购计划、预算申请、采购、登记、使用方法的掌握、人员管理、精度管理、维修等直到报废的整个周期有效（经济）地运行的行为。需要重新确认它是计量管理中最重要的工程，是我们应该最先着手
6、的工作之一。在“产品生产”中有各种各样的生产形态，以此为依据的计量设备管理方法也应切实可行，需要对其经济性、精度确保等进行综合讨论并予以确定。3-2精度管理为使计量设备经常保持随时可以使用的状态，需要定期的进行精度保证工作。为确保精度而进行的定期校正，应针对其失准的进行情况，在某种程度上预测的周期内，按合理的周期实施，并判断是否属于允许范围。(1) 校正校正是指“为确定计量设备或测量系统所指示的量值，或实物量具或标准物质所代表的量值，与对应的由标准所实现的量值之间关系的一系列作业”。实际上，是指对被校正计量设备的示值与标准器的已知值的差所进行的测量。例如：如果使用高等级标准校正的标称值1.00
7、 (mm) 的量块（标准器）对外侧千分尺进行校正，其校正结果如下：当与1.00 (mm) 的量块进行比对的千分尺的读数显示为1.02 (mm) 时，校正值（千分尺读数量块值）则为：1.02 (mm) 1.00 (mm) 0.02 (mm) (2) 校正周期应充分认识到计量设备时刻会发生变化，测量精度的证明是必不可少的，为了经常保持良好的状态，必须确定周期，切实地进行定期性校正。计量设备所发生的各种变化可以认为有以下因素。）使用导致的变化精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 23 页- 4 - / 23 因测量作业 ? 使用方法
8、引起的变化、磨损造成的变化等。）保管造成的变化保管过程中的出现的生锈及结露、落灰、润滑剂凝固、温湿度等自然环境造成的变化等。）移动造成的变化振动、搬运方法、灰尘等。对于上述原因造成的变化，最好确定周期，以便在计量设备发生超出规定范围的变化之前进行校正。实际上，除了法定计量设备之外，针对校正周期并没有正式的官方规定，而是由各公司考虑到生产厂商的建议、要求精度、使用频度、设备的稳定性、使用环境、保管状态等因素确定的。而且根据确定的周期实施校正，并依照由此获得的信息对周期进行调整。虽然在确定校正周期时，出于校正成本、计量设备单价以及与相应计量的重要程度的平衡的原因，也会尽量使设定的周期变长，但是如果
9、没有技术性依据，在精度保证上则不具备说服力。( 3) 合格与否的判定标准与校正周期相同，对于校正结果的合格判定标准也没有正式的官方规定（法定计量设备除外）。由此，各公司根据需要的测量精度（要求精度），制定计量设备应保持的精度标准（校正标准）并加以管理。 JIS规格等官方标准，只是用于计量设备生产厂商的产品开发和出货，也就是指生产的计量设备是否符合JIS 等标准，是新品的标准。计量设备一经使用，就无法避免出现精度失准。为此，通常是参考JIS 等官方标准及计量设备生产厂商设定的规格等，对照本公司的要求精度确定判定标准。(4) 标准器根据 JIS Z 8103:2000的定义，标准器是指“具体地表现
10、给定单位所代表的量值，用作测量的标准”。例如：标准电阻是以（欧姆）为单位，具体地表示电阻的大小，并用作测量的标准。此外，量块也可以说是长度的标准器。(5) 溯源性溯源性，是指计量设备追溯到其校正标准的标准器，进而追溯至上一级校正的标准具，然后再往更高等级? ? ? ，通过与国家或者国际性计量标准的关联性，来证明计量的可信性，显示校正的正统性，是精度保证中的重要因素。如此这般，从世界标准开始逐级比照，使精度得到保持的状态，换言之，身边的计量设备与世界标准的关联即称之为溯源性，在进行精度保证时，需要可以追溯精度的设备群（标准器）。图就日本的溯源性现状表示了计量标准的设定和校正的结构。精选学习资料
11、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 23 页- 5 - / 23 ( ) 一致性与正确测量的必要条件相比上述溯源性，一致性是指不同企业间（企业标准之间）的测量结果显示一致。一致性追求企业间的测量结果一致，就有必要对涉及测量结果的设施、设备、担当者、环境条件进行综合评价。进行计量、校正时，只凭确立溯源性并不能保证是否获得正确的结果。溯源性正如其定义所表明的，只保证标准器和计量设备的正确度而并不直接确保测图计量标准的设定与校正的结构精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 23
12、页- 6 - / 23 量结果的正确。它是获得正确的测量结果的必要条件，但不是充足条件。准确的测量结果即误差小的测量结果、不确定度小的测量结果是充分排除误差或不确定度的测量结果。反过来说，获得准确的测量结果的条件就是将产生误差或不确定度的条件减到最小。图显示了正确测量所必要的条件。大致分为3 项，设 4 个小工程。a) 正确的测量设备：通过确保溯源性，保证给定的不确定度范围内的正确度。b) 正确的测量方法：必须采用能够保持测定结果所预期的不确定度的测量方法。要求具备使确定的测量方法得以进行的技术和手段，这是依存于测量者的重要因素。为了获得目标的不确定度，还必须对测量方法进行开发。c) 正确的测
13、量条件：包括以下2项。环境条件由于实施测量的环境原因，使测量結果出现不确定度。温度、湿度、压力、电磁、振动、尘埃等因素。必须排除这些因素，直到对测量結果（预期的不确定度）不构成影响。对象物的状态测量对象物具备适合把不确定度降到最小的测量状态。在测量环境中适应温度直至达到测量温度的金属零件；波动和漂移弱的电流；波形形变率小的交流；保持低湿度的粉状物体，等等。有关计量的误差及不确定度请见第项。图 正确的测量设备 正确的测量方法 正确的测量条件(2) 对象物的状态溯源性一致性(1) 环境条件正确测量的必要条件精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第
14、 7 页，共 23 页- 7 - / 23 4：标准的要求针对计量设备的管理，ISO9001 标准的要求事项以及实行的要点如下所示：要求的内容首先是确定应进行的监视和测量，其次是明确所需要的设备，然后是要求建立监视和测量的过程。只有有关测量设备的部分，列出了为保证设备的有效性而实施校正等工程的要求。 7.6 监视和测量设备的管理为了验证产品符合规定的要求，组织应明确需进行的监视和测量，以及明确所需的监视和测量设备（见7.2.1 ）。组织应建立能够以确保与监视和测量的要求相一致的方式切实进行监视和测量的过程。当有必要确保测量值的有效性时，测量设备应满足下列事项：a) 按照规定的时间间隔或在使用前
15、，对照能溯源到国际或国家计量标准的测量标准进行校正或验证。当不存在上述标准时，应记录用于校正或验证的标准。b) 对设备进行调整，或根据需要进行重新调整。c) 进行标识，使校正状态明确。d) 防止可能使测量结果失准的操作。e) 在使用操作、维护和保管期间，保护不受损坏及失准。此外，当发现测量设备不符合要求时，组织应对以往使用该测量设备测量的结果的妥当性进行评价和记录。组织应对该设备和受影响的产品采取适当的措施。同时对校正和验证结果的记录进行维护（见4.2.4 ）。当使用计算机软件进行规定要求的监视和测量时，应对该计算机软件能否满足预期的监视及测量予以确认。确认应在初次使用前进行，并在必要时予以重
16、新确认。 参考 参见 ISO10012 1 及 ISO100122。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 23 页- 8 - / 23 2000 年版标准的要求要点要求如下：为保证产品的符合性，应明确各过程实施的监视和测量以及使用的监视和测量设备。组织应建立能够以确保符合监视和测定要求的方法实施监视和测定的过程。当有必要确保测量值的有效性时，应进行校正或验证，调整设备或进行重新调整，识别校正状态，防止损坏和失准，记录校正或验证结果。此外，当发现校正失准时，应对以往的测量结果的有效性进行评价和记录。并对该设备和受影响的产品进行适
17、当的处理。用于监视和测量的计算机软件应在使用前确认妥当性，必要时进行重新确认。应对指南、应对示例1 监视和测量设备的明确化及过程的建立为了验证产品的符合性，应在明确在哪个过程进行何种监视和测量之后，对监视和测量对象指定具有充分能力（精度）的设备。并且需要将保持其能力的使用方法和管理办法作为过程予以建立。这是2000 年版的基本要求。2 保持监视和测量设备精度的管理方法有必要确保测量值的有效性的场合是指用交付出货规格单及产品目录等形式向顾客保证（或公布）的性能和特性值。也相当于用于计量法上规定的商业和证明用的测量的测量设备。如果是顾客指定管理值，由于有可能脱离上述范畴，所以必须认真讨论。为了确保
18、监视和测量设备的有效性，要求和可以比较的标准之间具有溯源性。标准中规定要将该标准与可以溯源到国际或国家计量标准的计量标准相比照进行校正或验证，但并没有涉及到其程度问题。组织可以根据所要求的精度及重要性决定校正或验证方法。例如：如果是重要性不太高的测量设备，可以使用在外部检定机构取得确保了溯源性的校正证明的设备作为公司内标准器，进行校正。或者，可以购置天平等带有检定标志的设备，以确认可以在允许误差范围内进行测量。校正状态的标识不仅是单纯表示有效期。应在明确校正所需要的设备及校正和精度管理水平的基础上对校正状态进行标识。必要时可以标示测量设备本身的误差程度及标准器的编号等。对各设备进行编号，在台帐
19、上对相关事项进行管理，在每次校正和点检时可以发挥作用。校正结果的记录只表示OK/NG不能说可以充分保证测量的有效性。最好将校正的测量点和测量值、与标准器的误差等一并记录。3 关于 参考 ISO10012 组织必要时，可以参照作为参考的ISO10012，但这并不意味着ISO10012 成为 ISO90001 的要求事项。5星电公司的计量管理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 23 页- 9 - / 23 在星电公司，计量设备由各所属部门（使用部门）负责管理。为此，各计量设备分别由所属部门（使用部门）管理。但是，有关通用性计量设
20、备，考虑到校正作业的效率化等问题，由质量保证科内的担当部门/ 担当者作为校正管理部门保有相应标准器并进行管理，同时负责使用该标准器进行校正等的运用工作，以保证能够在公司内进行校正。图显示了校正管理部门及相应计量设备所属部门的关系和分工的概要。图 4 显示了有关计量管理的程序标准书及记录。如上所述，实际上由于计量管理由各计量设备所属部门负责实施，所以详细的管理办法委以各所属部门，但是公司内有关可以校正的计量设备的溯源性、校正方式、计量培训以及公司内通用的计量管理方法的文件化工作由计量管理部门负责。制定程序和标准书等文件对于图图使用部门长计量设备校正资格者质量保证部质量保证科 相应部门 ： 校正管
21、理部门 ：编制校正体系标准器的管理计划并实施统一校正校正业务的支援活动采购、管理计量设备管理校正状态进行校正担当者计量设备管理责任者（培训用教材、资料 ）计量设备管理程序校正资格认定制度程序校正作业办法定期校正实施办法计量设备校正及点检周期标准计量设备管理编号标准计量设备管理台帐校正实验成绩表标准器管理办法校正范围一览表溯源性体系图标准器校正标准标准器送交标准书精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 23 页- 10 - / 23 明确计量管理方法且使之具有透明性很重要。质量体系认证等也是必要的要求。下一张图显示了星电公司内部
22、标准的溯源性，据此表明了经由怎样的途径与日本的国家标准相关连。6计量的可信性6-1计量的误差、精度和不确定度（）误差与精度关于计量结果的可信程度如何，一直使用精度和误差这一术语。这里所说的误差是指“ 测量值减去真值之值”；精度的定义为：“包括测量结果的正确性（偏倚小）和精密度（波动小）在内的、与测量值的真值相一致的程度”。真值是概念上的值，严格讲是不可获知值。为此，在实际校正操作中，经适当的高等级标准校正的标准器的值视为真值。按性质对计量的误差进行分类，大致可划分以下三类。而且分别还是由一些原因造成的误差成分所合成。这种包含所有误差成分的综合性误差称作综合误差。）系统误差（偏倚）图精选学习资料
23、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 23 页- 11 - / 23 “测量结果由于偏倚的原因而引起的误差”称为系统误差。系统误差被认为具有固定值，但一般很难测量其大小。另外，视场合不同，每次测量偏倚均发生变化。例如：计量设备因年久老化带来的显示不正常会随着时间的推移发生变化。虽然同时存在波动，但测量设备的误差、人员误差等属于系统误差。因系统误差产生的总体平均值与真值的差就是偏倚。这种误差可以通过校正计量设备，改进计量方法，使之减小（修正）。并且可以通过观测者的用心、熟练操作或计算，予以消除。）偶然误差（波动）即便完全消除系统误差，测量
24、值仍然存在误差。在相同条件下重复测量时，每个测量值不统一正是由于存在这种误差。这种误差作为“由无法追究的原因引起，测量值波动显示的误差”，称之为偶然误差。）失误造成的误差是指由于测量程序失误，测量值读取错误及记录错误等因测量者的明显失误造成的误差。这种误差获取的值怎样的数值都有可能，且不具备统计意义上的性质。这种误差与系统误差不同，原本不应该存在，或者说可以消除。为使测量者不出差错，应格外用心仔细，进行充分的训练，另外可以通过设计并配置产生读取差错可能性小的计量设备加以避免。（）不确定度正如（）项所述，所谓“误差”及“精度”的概念一直以来用以表示计量的可信性。但是，由于各技术领域及国家所使用的
25、方法不统一，在国际度量衡委员会的主导下，采取对计量数据的可信性进行评价和表示方法趋向统一的举措，“不确定度”这一新的尺度从进入1990 年代起开始得到运用。不确定度的术语也出现在相关的规格中，有时也作为表示结果的可信性之值写入精密测量设备的规格单及外部机构出具的校正证明书等文件中。不确定度是指用数值表示对测量结果的怀疑程度。与此相比，误差是指对于将要测量的对象的测量值与“真值”之差。然而，这里所说的真值由于是不可获知值，因此要停止这种以与未知值比照为标准的误差这一模糊概念是引进“不确定度”的发端。为此，不确定度通常以概率论的形式、针对测量值使用统计上的及通过其他信息获得的波动的范围、标准偏差等
26、来表现。例如 : 当“一根棍的长度为厘M上下 1 厘 M ，置信程度，”时，该测量结果可以写为 : cm cm （置信程度95）这种表示意味着对棍的长度位于厘M至厘M之间具有的自信。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 23 页- 12 - / 23 但是，关于这种计量不确定度，虽说进入一般的普及阶段，但本公司目前尚未有定量性评价标准。6-2尺寸测量中误差的主要原因以上，论述了一般性误差，下面针对精密尺寸测量中应该注意的误差原因进行说明。（）温度的影响）热膨胀物体随温度变化发生胀缩。膨胀收缩的比例是构成物体的物质所固有的，称
27、作物质的热膨胀系数。一般情况下，如仅有温度t发生变化，热膨胀系数（）的物体长度（）的变化是：LL t 即变化量 L与尺寸、热膨胀系数及温度的变化量成比例。）温度适应精密测量设备通常用钢制造。这是因为产品的大部分是钢制的。当我们在工厂或实验室进行精密测量时，由于被测量物和标准器及测量设备的温度不可能准确地保持在，因此进行温度适应，即便是在偏离的温度下进行测量，也能减少热膨胀影响。“被测量物因温度出现伸缩，如果测量设备也按相同比例伸缩，则误差为零”。此时的重要条件是被测量物与测量设备的温度相同。实际操作时将被测量物与测量设备放在测量平台等上面进行充分温度适应。）体温影响对于热膨胀必须注意的是体温的
28、影响。图显示了有关千分尺因体温造成的尺寸变化的示例。（）变形图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 23 页- 13 - / 23 排在温度之后的第大误差原因是变形。即因测量力造成的变形、因被测量物的支承方式造成的变形以及因测量设备自身的姿势造成的变形等等多样的变形。）因压缩和收缩产生的变形（虎克定律变形）当对被测量物施加其弹性限度内的测量力进行测量时，被测量物会因测量力引起变形。根据虎克（Hooke）法则，按以下公式给出的量是： L ：拉伸弹性模量/ ，：测量力：截面积，：被测量物的长度）因弯曲面接触造成的变形（赫兹定律变
29、形）当两个弯曲面接触时，即便测量力不大也会发生变形。当测量力小且低于弹性限度时，在接触面发生弹性变形；当测量力超过弹性限度时，则出现塑性变形。如 图所示，用千分尺测量带有圆柱外形等弯曲面的被测量物时形成的误差。在假定几个赫兹（）下计算弹性变形量。当平面、柱面、球面进行各种组合挤压时，表示弹性限度内的两面之间渐进量的公式，是了解测量时测量力造成变形量的必要公式。）支承方式造成的变形当把千分尺的标准杆及标准尺等直接放在类同测量平台的平面上，由于接触面的形状误差，完全不知道由哪个位置支承物体。当面弯曲时，必然变成以与某种程度仿形状態的放置。所以在这种情况下，可以使用刀刃或圆柱，由对称点支承进行测量。
30、艾利点当水平支承标准杆及杆形内侧千分尺时，因自重产生挠曲。艾利点是指在2 点支承上，两测量面形成最平行的支承点。贝塞尔点是指在点支承时，全长的误差降到最小的支承点。使用块规之类的端度标准器，必须保持两端面之间的平行，如果2点支承，0.5774 ，即支承距两端 0.2113 的点即可。图图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 23 页- 14 - / 23 贝塞尔点是 2 点支承时使杆形零件中心轴长度的缩量最少的支承方式，适于将中心轴的标度用作标准尺时。此点称贝塞尔点，如图所示， 0.5594 ，距两端0.2203的点。）测量
31、头支承部位的变形当千分表及电动测微仪等的支架被加上测量力，支臂和支柱上就会产生挠曲。但是，如果测量力固定不变，就不会成为测量误差的原因。测量力造成的挠曲产生的指示值的变化，分别影响到支臂距离的平方、立方，所以用千分表支架伸长支臂进行测量是危险的。（）视差（ parallax）是指将两个有高低差的刻度面相对，从刻度线吻合处读取数值时，吻合的程度会因眼睛的位置而出现差异。正像普通结构的游标卡尺和千分尺一样，如果两个刻度面相互有一定的间隔，因观察方法不同而容易产生误差。即当刻度相互具有一定间隔时，需要单眼从刻度线的正上方观察。（）阿贝原理是指“标准尺与被测量物必须在测量方向上处在同一直线上”，例如：
32、如图所示，如果测头从特殊的千分尺的刻度轴线上离开（），则容易产生误差（ ），所以，特别需要对测量力格外加以注意。（）接触误差现以外侧千分尺为例加以说明。设想是使用测量面平行度不好的外侧千分尺测量圆柱形零件。零点对照两测量面进行调整。然后，夹住圆柱形零件进行测量。此时，产生测量误差，称之为接触误差。为了防止接触误差，可考虑以下两种办法。使用与零件形状相同的标准图 11图 10图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 23 页- 15 - / 23 使用与被测量物相同形状的标准，进行比较测量。使用平行度好的测量设备。能够调整测量面
33、平行度的测量设备要将平行度调整到最小后使用。不能调整的，可选用平行度好的测量设备。（）磨损计量设备经长期使用，会因磨损产生误差。磨损有以下方面：测量面的磨损因直接接触被测量物产生磨损滑动部位的磨损由于测量设备的机械装置部位的动作，会因摩擦造成磨损。譬如可以举出千分尺螺丝部位的磨损、千分表轴套内侧的磨损。6-3电量测量中误差的主要原因（）电压测量的误差原因理想的电压表具有无限大的输入电阻，被测量电路完全没有电流通过。但是，实际上由于测量设备的输入电阻是有限的，在从高阻抗源进行测量时会出现问题。再有由电路的其他部分生成的许多误差电压会对电压的准确度造成影响。）输入电流载荷因电压表自身产生的输入电流
34、生成与源电阻成比例的误差电压。此时，电压表测量的实际电压会低有一个误差电压的量。为了将输入电流载荷降到最低，使用输入电流规格低的电压表。）分流电阻载荷与测试信号并列的电阻与源电阻一同形成电压分流电路，衰减输入信号。分流电阻的主要原因除了电压表的输入电阻，还包括电线、连接器及测试夹具的绝缘电阻。图 12电压表输入电 流精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 23 页- 16 - / 23 可以通过以下方法降低分流电阻的影响。? 尽量使用输入电阻高的测量设备。? 确认所有电线、连接器及测试夹具具有足够高的绝缘电阻。? 为了实效增大
35、分流电阻，要使用防护。）热电动势热电动势是在不同种类金属的结合部产生微小电压。热电动势的大小不仅取决于使用的金属种类，还取决于结合部的温度差。预期信号加上这种因热而生成的电压，使测量设备产生误差。热电动势可以通过以下方法降到最低。? 只使用洁净的压接式铜- 铜连接。? 所有的结合部保持同一温度。）磁耦合在流经测试电路回线的磁场作用下产生的感应电动势（电压）与磁场的强度、回线的面积以及这些因素的变化速度成比例。可以采取下列方法将磁场影响降到最低。? 测试电路要尽量远离马达、变压器以及磁铁等磁场。? 避免部分测试电路在磁场内移动。? 尽量缩短导线，通过做成绞线，使回线面积最小。（）电流测量的误差原
36、因理想的电流表是输入电阻为零，并且输入端子产生的电压也是零。但实际上，电流表存在很小的输入电阻，因此从具有特别低的开路电压的电压源进行的测量会使读数不准。再有，由于电路的其他部分产生的许多的误差电流，会使电流测量的准确度受到影响。）电压降误差几乎所有的电流表都是通过测量分流电阻的电压或者使用- 转换器等有功电路测图 14热电动势图 13分流电 阻 载荷精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 23 页- 17 - / 23 图 16发生电 流量电流。无论是采用哪种方式，由于电流表的输入电阻，输入端子之间都会出现小的电压下降现象。
37、该电压叫作电压降。使用分流电阻的电流表的电压降最大有几百毫伏（代表值），使用-转换器的电流表的电压降低于（代表值）。可以通过以下方法消弱电压降的影响。? 开路测试电压低于时，电流功用选择使用有功- 转换器的电流表。?当使用分流式电流表限制输入电阻时，只要能够得到足够的分辨率，要尽量选择高量程。尽管使用高量程会使综合分辨率降低，但相比保持高分辨率，使用此方法减弱电压降还是利大于弊。）发生电流由任意测试电路生成的浮游电流与预期的信号电流相加，会降低测量准确度。可从电流表读取生成的无用电流与预期的源电流相叠加的值。可以通过注意测试环境，隔离测试电路的重要部分，将这些浮游电流的影响降到最低。下面针对这
38、种无用电流在电路内多发生的情况以及降低其影响的方法进行说明。振动由于电线导体等各种物质的摩擦而产生静电，其结果生成浮游电流。振动产生的电流可以通过以下方式降到最低。? 防止测试系统的各种零件相互振动。图 15电压降精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 23 页- 18 - / 23 ? 从测试电路隔离振动源。? 只使用为将这种生成电流降到最低而设计的低干扰电线。? 捆绑电线或用胶带加以固定，且避免使用柔软性的电线。绝缘体变形绝缘材料很多具有压电特性或者是积蓄电荷式。无论何种情况，当这种绝缘体出现变形，就会产生小的误差电流。这
39、种误差电流可以通过以下方法加以防止。? 防止绝缘端子的变形。? 只使用为将这种生成电流降到最低而设计的低干扰电线。污染和湿度皮脂及焊锡等物质的污染和湿度或经与水分结合发生的电化学反应，会产生微微安培左右或更高的误差电流。这种误差电流可以通过以下方法加以防止。? 所有的重要绝缘体保持清洁状态，保护不受污染。? 绝缘体若被污染，应使用纯清洁剂，进行清洁，并确认污染是否完全从高灵敏度区域清除。静电耦合当印加有电压的金属线或带电物体靠近测试电路时会发生静电耦合。浮游电流通过改变电压或使金属线及带电物体出现移动或振动，与电路发生耦合。因静电耦合产生的误差电流可以通过以下方法加以防止。? 应使所有的带电物
40、体（包括人）及导体远离测试电路的高灵敏度部分。? 测试领域附近避免移动或振动。? 测量低于 nA 的电流时，在周围配置金属箱屏蔽试料，该箱与测试电路的公用端子电连接。试料的分流电阻用以固定试料的插座及支架的绝缘电阻必须绝对大于试料本身的绝缘电阻。否则，通过绝缘电阻的电流将会使测量电流增加大的误差。为了防止这类电流误差，应使用具有足够绝缘电阻的绝缘体。电流表的偏置电流因电流表自身的输入电路会加上微小的偏置电流，其结果会使高灵敏度测量产生很大误差。应确认该测量设备规格，并确认输入偏置电流在特定的测量情况中是否非常低。稳定的静止偏置电流、在信号电流处于off的状态下，可以通过测量设备的抑制功能或使相
41、对功能有效来加以限制。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 23 页- 19 - / 23 （） 电阻测量的误差原因源及测量设备采用双线制或4 线制连接方式与试料连接。采用这种配置可以组成3 种测量结构。双线制电流印加、电压测量（）方式这种方式是将电流强制流向试料，用电压表测量该设备的电压。电阻由求得。 4 线制电流印加、电压测量方式线制方式是使用1 对导线，强制将电流流向试料，然后用另1 对导线测量试料的电压。多数情况下，该连接方式称作开尔芬连接，主要是用于微小电阻测量应用中为将导线电阻的影响降到最低的目的。双线制电压印加
42、、电流测量（）方式方式是指在测量电阻上印加电压，用电流表测量最终得到的电流。电流表可以用接地结构连接，也可以采用浮动结构连接。图 17双线制电 阻测量 ：电流印加 电压测量图 184 线制电 阻测量 ： 电流印加 电压测量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 23 页- 20 - / 23 与特定的应用最匹配的电阻测量方式取决于测试包络的位置。基于预测的电阻级别及其他参数的推荐测量方式如图20 所示。（）设备连接产生的误差为了防止测试系统引入错误源，必须格外小心谨慎，对被测量设备进行正确连接。测试导线的电阻会对微小电阻测量产
43、生影响，并且因绝缘电阻会使高的电阻测量灵敏度下降。导线电阻如图所示，测试导线的电阻与试料的电阻相加，会对微小电阻测量的灵敏度造成影响。导线电阻的影响可以通过以下方法加以防止。? 尽可能采用线制连接。? 尽量缩短测试导线。绝缘电阻实施高电阻测量时，将分流电阻与试料并联，由此测量到的电阻也降低。分流电阻的影响可以通过以下方法降到最低。图 20选择最佳的电阻测量方式图 19通过电压印加 电流测量方式测量电阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页，共 23 页- 21 - / 23 ? 尽量提高信号通道的所有绝缘电阻( 例如：，电线及安装
44、插座的电阻等) 。? 采用方式时，使用输入电阻非常高的电压表。? 为了防止电压表的载荷，当试料电阻非常高时，使用方式。（）微小电压及电流误差视电阻测量的不同，需要采用非常微小的电压及电流级别的测量方式进行测量。在这些级别中，如果不采取排除错误信号的措施，某种不需要的信号会对测量产生坏的影响。热电动势测量电阻时，试料的电压一般非常小，有可能因热电动势产生很大误差。这些误差可以通过采用测试电流的脉冲化或测量的偏置补偿方式降到最低。采用这些方法，通过反复进行测试电流的on/off使之脉冲化，或在测量时改变电流的极性。虽然试料的电压与测试电流成比例，但是由于热电动势的大小没有变化，由此可以轻易消除热电
45、动势电压。生成电流采用方式进行高电阻测量时，通过进行次单独的电流测量，可以降低或消除漏电阻及电流的影响。测量这种电流时，第1 次电压off ，第 2 次电压on。从第2 次的电流减去最初的电流，可以获得流向试料的实际电流。另有一种方式也是进行2 次电流测量。第1 次在电路内部不加入设备，第2 次按通常做法连接设备进行测量。最初的电流是基线系统洩漏电流，将此从测量的试料电流中减去后，由电压及电流值计算电阻。参考文献）镰田三雄适应制造业的计量管理实施方法，溯源性研究协会）JIS Z 8103:2000 计量用语，日本标准协会图 22绝缘电 阻图 21导线电 阻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 22 页，共 23 页- 22 - / 23 ） ISO9001：年修订应用指南星电公司信息管理科）精密测量设备小常识（股） Mitutoyo 5）高灵敏度测量手册Kiethley Instruments（股）初版：2006 年 3 月 31 日发行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 23 页
