测试计量基础知识

  jcgscbj ·  2008-05-04 10:58  ·  112748 次点击
1.2测量基准
测量基准是复现和保存计量单位并具有规定计量单位特性的计量器具。
在几何量计量领域内,测量基准可分为长度基准和角度基准两类。
长度基准:1983年第十七届国际计量大会根据国际计量委员会的报告,批准了米的新定义:即“一米是光在真空中在1/299792458秒时间间隔内的行程图1-1长度计量检定系统表(简化)
长度”。根据米的定义建立的国家基准、副基准和工作基准,一般都不能在生产中直接用于对零件进行测量。为了确保量值的合理和统一,必须按《国家计量检定系统》的规定,将具有最高计量特性的国家基准逐级进行传递,直至用于对产品进行测量的各种测量器具。图1-1为长度(端度)计量检定系统表(简化)。
角度基准:角度量与长度量不同。由于常用角度单位(度)是由圆周角定义的,即圆周角等于360°,而弧度与度、分、秒又有确定的换算关系,因此无需建立角度的自然基准。

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jcgscbj  2008-05-04 11:15
1.7 基本测量原则
在实际测量中,对于同一被测量往往可以采用多种测量方法。为减小测量不确定度,应尽可能遵守以下基本测量原则:
阿贝原则:要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。若被测长度与基准长度并排放置,在测量比较过程中由于制造误差的存在,移动方向的偏移,两长度之间出现夹角而产生较大的误差。误差的大小除与两长度之间夹角大小有关外,还与其之间距离大小有关,距离越大,误差也越大。
基准统一原则:测量基准要与加工基准和使用基准统一。即工序测量应以工艺基准作为测量基准,终检测量应以设计基准作为测量基准。
jcgscbj  2008-05-04 11:14
②间接测量的合成标准不确定度:间接测量时,测量结果需经各间接测量值按事先设计好的函数关系计算后求得。由于各间接测量值的标准不确定度对测量结果的影响程度不同,在估算测量结果的不确定度时,要先分别对函数中各测量值求偏导数,算出其不确定度的传播系数。各测量值的标准不确定度乘以相应的传播系数后,取平方和的正平方根得到测量结果的不确定度。
jcgscbj  2008-05-04 11:13
①直接测量的合成标准不确定度:取各类独立误差源的标准不确定度的平方和的正平方根,即
u=√∑u i2 + ∑uj2
jcgscbj  2008-05-04 11:13
B类评定:在多数实际测量工作中,不能或不需进行多次重复测量,则其不确定度只能用非统计分析的方法进行B类评定。B类评定需要依据有关的资料作出科学的判断。这些资料的来源有:以前的测量数据,测量器具的产品说明书,检定证书,技术手册等。如由产品说明书查得某测量器具的不确定度为6μm,若期望得到按正态分布规律中3倍标准差的置信水准(99.73﹪),则按B类评定时标准不确定度应取u = 6/3 =2μm。
合成标准不确定度的估算:测量过程中一般都会有多个独立的误差源共同对测量的不确定度产生影响,因测量方法的不同,各误差源的影响程度也不相同。各误差源标准不确定度的合成按测量方法的不同可分为以下两类:
jcgscbj  2008-05-04 11:12
x = ∑ x i∕n
该组测得值的标准差的估算值S为
S=√∑(x i-x )2∕(n-1)=√∑ui2∕(n-1)
若以其算术平均值作为结果时,其标准不确定度为
S _ X = S∕√n
测量结果可表达为 x = x ±S _ X
jcgscbj  2008-05-04 11:11
1.6 测量数据的处理
在修正了已定系统误差和剔除了粗大误差以后,测得值中仍含有随机误差和部分系统误差,还需估算其测量误差的大小,评定测得值的不确定度,知道测得值及该测得值的变化范围(可信程度),才能获得完整的测量结果。
测量不确定度的评定:用标准偏差表示测量结果的不确定度,称为标准不确定度,按照评定方法不同,它可分为两类:用对一系列重复观测值进行统计分析以计算标准不确定度的方法,称为A类评定;用不同于统计分析的其他方法来评定标准不确定度,称为B类评定。
A类评定:由统计理论可知,随机变量期望值的最佳估计值是n次测得值xi的算术平均值x 。
jcgscbj  2008-05-04 11:11
③粗大误差:明显超出规定条件下预期的误差,称为粗大误差。粗大误差是由某种非正常的原因造成的。如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。该误差可根据误差理论,按一定规则予以剔除。
jcgscbj  2008-05-04 11:10
②随机误差:在规定条件下,绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差,称为随机误差。就某一次测量而言,随机误差的出现无规律可循,因而无法消除。但若进行多次等精度重复测量,则与其它随机事件一样具有统计规律的基本特性,可以通过分析,估算出随机误差值的范围。随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、视差等各种随机因素造成,虽然无法消除,但只要认真、仔细地分析产生的原因,还是能减少其对测量结果的影响。
jcgscbj  2008-05-04 11:09
①系统误差:在规定条件下,绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差,称为系统误差。其中绝对值和符号不变的系统误差为定值系统误差,按一定规律变化的系统误差为变值系统误差。如量块的误差、刻线尺的误差、度盘偏心的误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。
jcgscbj  2008-05-04 11:08
③测量环境:测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中,温度是最重要的因素。测量温度对标准温度(+20℃)的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。
④测量人员:测量人员引起的误差主要有视差、估读误差、调整误差等引起,它的大小取决于测量人员的操作技术和其它主观因素。
误差分类:测量误差按其产生的原因、出现的规律、及其对测量结果的影响,可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。

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