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1、IQC职员测量教育2005.7 钱 红 卫概论测量与测量目的测量的方法测量单位测量精度观念误差量测不确定度结论测量与测量目的测量n n所谓所谓“测量测量”是人类对自然界中是人类对自然界中的物质或现象，予以量的掌握，的物质或现象，予以量的掌握，经由这个量化的过程，我们才能经由这个量化的过程，我们才能对此物质或现象得到较准确的认对此物质或现象得到较准确的认识，并能有较客观且准确的描述。识，并能有较客观且准确的描述。n n“测量测量”就是就是“一系列的操作，一系列的操作，为的是要决定对象某特性的数值为的是要决定对象某特性的数值”。测量与测量目的测量的目的n n保证质量：以测量所得结果，保证质量：以测
2、量所得结果，作为生产管理的依据，掌握现作为生产管理的依据，掌握现况，确保产品质量的一致性。况，确保产品质量的一致性。n n降低成本：由测量结果得到一降低成本：由测量结果得到一最佳制造条件，避免不必要的最佳制造条件，避免不必要的浪费，降低生产成本。浪费，降低生产成本。n n确保安全：由制造过程中变量确保安全：由制造过程中变量的测量，确认生产中的安全问的测量，确认生产中的安全问题（如压力过高将发生爆炸等）题（如压力过高将发生爆炸等），适时做好处理，以保障人员，适时做好处理，以保障人员及设备安全。及设备安全。测量的方法直接测量直接测量n n“直接量测直接量测”是指量具测量工件后，立是指量具测量工件后
3、，立即可得知量测结果的一种量测方式。又即可得知量测结果的一种量测方式。又可分为：可分为：直读式直读式由量具上指示刻划，可直接读出量由量具上指示刻划，可直接读出量测值。例如以光标尺量测长度，用电压表量测值。例如以光标尺量测长度，用电压表量测电压等。测电压等。区分式区分式藉由量具的应用来区分产品的特性藉由量具的应用来区分产品的特性是否在某特定范围内，藉此判定工件为合格是否在某特定范围内，藉此判定工件为合格或不合格。例如利用样规或传感器为量规，或不合格。例如利用样规或传感器为量规，作为工件判定的依据。作为工件判定的依据。比对式比对式利用样板比对，可立刻判定工件的利用样板比对，可立刻判定工件的等级。例
4、如利用表面粗度比较板作加工面表等级。例如利用表面粗度比较板作加工面表面粗度的比较等。面粗度的比较等。测量的方法间接量测间接量测是指量具无法直接量测工件，须先是指量具无法直接量测工件，须先以量具配合附件取得量测资料，再以量具配合附件取得量测资料，再经过转移、计算等方式，得知量测经过转移、计算等方式，得知量测的结果。一般可分为：的结果。一般可分为：n n转移式转移式利用转移式量具，先将被测物利用转移式量具，先将被测物的待量测值量出，再转移至直读式量具的待量测值量出，再转移至直读式量具得到实际测量值。例如利用内外卡钳作得到实际测量值。例如利用内外卡钳作加工件的量测，再移至刻度尺或卡尺得加工件的量测，
5、再移至刻度尺或卡尺得到实际的测量值。到实际的测量值。n n计算式计算式利用量具及附件将被测物相关利用量具及附件将被测物相关数值量测出后，再以公式间接推算出欲数值量测出后，再以公式间接推算出欲量测的功能值。如利用电表量出电流量测的功能值。如利用电表量出电流I I、电阻、电阻RR后，再利用公式后，再利用公式V=I RV=I R算出算出电压值电压值VV来。来。测量单位物理量的单位分为基本单位、辅助单位、导出单位等三种基本单位细分成七种，分别是：长度、质量、时间、电流、温度、物质量、光强度测量单位国际标准单位中之基本单位国际标准单位中之基本单位量量基本单位名称基本单位名称符号符号长度长度质量质量时间时
6、间电流电流温度温度物质物质量量米、公尺（米、公尺（metermeter）公斤（公斤（kilogramkilogram）秒（秒（secondsecond）安培（安培（AmpereAmpere）克耳文（克耳文（KelvinKelvin）莫耳（莫耳（molemole）烛光（烛光（candelacandela）mmkgkgs sA AK Kmolmolcdcd 测量精度观念精密度n n精密度是指量测仪器所能够区分精密度是指量测仪器所能够区分出的微量程度或最小距离，亦即出的微量程度或最小距离，亦即代表量测仪器对同一待测工件，代表量测仪器对同一待测工件，以相同量测过程作重复量测时，以相同量测过程作重复量测
7、时，其各量测结果的差异程度。以差其各量测结果的差异程度。以差异程度愈微小称为精密度佳，反异程度愈微小称为精密度佳，反之称为精密度差之称为精密度差测量精度观念精密度与准确度的关系n n就量测仪器的选用而言，并非精就量测仪器的选用而言，并非精度愈高愈好，必须视工件尺寸要度愈高愈好，必须视工件尺寸要求的程度而选用不同精度的量具。求的程度而选用不同精度的量具。例如用于钢材的下料工作，使用例如用于钢材的下料工作，使用钢尺量测即可，就不须选用游标钢尺量测即可，就不须选用游标卡尺；若用于精密的搪孔工作，卡尺；若用于精密的搪孔工作，则必须选用高精度的量测仪器。则必须选用高精度的量测仪器。如果一味选用高精度的量
8、测仪器，如果一味选用高精度的量测仪器，而忽略了工件尺寸精密程度的要而忽略了工件尺寸精密程度的要求，则会增加测量的成本，造成求，则会增加测量的成本，造成投资的浪费。投资的浪费。测量精度观念精密度与准确度的关系n n量测仪器可能有很高的精密度，量测仪器可能有很高的精密度，却未必具有很好的准确度，因为却未必具有很好的准确度，因为一般量测仪器均须经过校正后才一般量测仪器均须经过校正后才能确定其准确度。能确定其准确度。测量精度观念精密度与准确度的关系n n量测仪器的精密度在量具制造量测仪器的精密度在量具制造时即已固定，若于正常使用及时即已固定，若于正常使用及良好维护保养下，都能保持其良好维护保养下，都能
9、保持其精密度。精密度。n n而所谓仪器或机器的精度，是而所谓仪器或机器的精度，是以准确度和精密度综合来表示。以准确度和精密度综合来表示。一台高精度的机器设备或量规一台高精度的机器设备或量规仪器是指同时具有好的准确度仪器是指同时具有好的准确度及精密度。及精密度。误差量测时，实际量测值（或量测平均值）与真值之间的差异，称为误差。按发生源可分为：仪器误差、人为误差、环境误差和方法误差，这些因素都会造成量测值的偏离，而降低量测的准确性。若就误差的性质区分，一般又可分为：系统性误差、随机性误差和重大误差。误差人为疏忽气流辐射噪声尘埃仪器环境观察温度归零负载水平磨耗混用干扰振动压力湿度记忆力读取视差量具误
10、用标准件分辨率迟滞现象量测误差重大误差系统性误差随机性误差系统性误差“系统性误差”是指在相同条件下，重复多次量测同一受测物或量时，保持固定不变的误差；或在条件改变时，将会按某一明确定律变化的一种量测误差。依“系统性误差”可能发生的原因大致可分为下列三种误差：仪器误差、人为误差、环境误差。系统性误差仪器误差：系指因仪器本身的缺失而引起的误差。可归纳为：n n制造公差：量具本身在制造时，制造公差：量具本身在制造时，由于各零件的累积公差所造成的由于各零件的累积公差所造成的误差。误差。n n调整误差：量具因归零或调整的调整误差：量具因归零或调整的缺失所造成的误差。缺失所造成的误差。n n功能误差：量具
11、因磨损或不当使功能误差：量具因磨损或不当使用，功能失常，所造成的误差。用，功能失常，所造成的误差。系统性误差人为误差：系指人为的缺失所造成的误差，如视觉的误判、个人生理、心理因素、量测经验或量测训练不足等。系统性误差环境误差：系指量测环境未经妥善控制所造成的误差，例如温度、湿度、气压、振动、照明、干扰等测量环境变化所造成的误差。系统性误差以上误差是可以分析出误差产生以上误差是可以分析出误差产生的原因，并经由改正的措施而加的原因，并经由改正的措施而加以控制误差的发生。以控制误差的发生。n n仪器误差方面若属于功能误差，则实仪器误差方面若属于功能误差，则实施量具校正鉴定，如不合允收标准，施量具校正
12、鉴定，如不合允收标准，即予淘汰更新；若属调整误差，则实即予淘汰更新；若属调整误差，则实施量具归零调整。施量具归零调整。n n人为误差方面，则调整测量者的测量人为误差方面，则调整测量者的测量习惯、精神状况、量测方法或教育训习惯、精神状况、量测方法或教育训练等方面的改进，使测量者的个人所练等方面的改进，使测量者的个人所造成的误差降至最低。造成的误差降至最低。n n环境误差方面，则调整环境因素于限环境误差方面，则调整环境因素于限定的范围内，诸如温度、湿度、气压、定的范围内，诸如温度、湿度、气压、振动、照明、干扰等环境因素，均控振动、照明、干扰等环境因素，均控制于量测分级条件范围内，使量测环制于量测分
13、级条件范围内，使量测环境所造成的误差予以排除。境所造成的误差予以排除。随机性误差随机性误差指在相同条件下，重复多次量测同一受测物或量时，一些不可预期的、随机变化的量测误差。随机性误差又称为偶然性误差，凡无法归类到系统性误差者皆可称为随机性误差。随机性误差不像系统性误差可以解释其误差发生的原因，而经由改进加以控制，如气流、辐射、噪声等。重大误差重大误差：超出规定条件不预期的误差，即明显歪曲量测结果的误差。此部份通常是由人为操作疏失引起。量测不确定度由前面对误差的分类，我们得知：由前面对误差的分类，我们得知：n n随机误差有其不可修正的特性。随机误差有其不可修正的特性。n n系统误差虽可加以修正，
14、但修正因系统误差虽可加以修正，但修正因子或修正量的本身，亦可能隐含有不子或修正量的本身，亦可能隐含有不确定性。确定性。所以由以上两点我们引申出：量所以由以上两点我们引申出：量测误差必存在于每一量测作业中，测误差必存在于每一量测作业中，而此误差在评估及修正的过程中而此误差在评估及修正的过程中所衍生出来的不确定性，若加以所衍生出来的不确定性，若加以量化，即为量测不确定度。量化，即为量测不确定度。ISOISO对量测不确定度给了一个定义：对量测不确定度给了一个定义：是一个量测量的真值其存在范围是一个量测量的真值其存在范围的估计值。的估计值。结论量测品质对产品品质的重要性是无量测品质对产品品质的重要性是无庸置疑的，而量规仪器的校正与管庸置疑的，而量规仪器的校正与管理又是确保量测品质的不二法门。理又是确保量测品质的不二法门。在此仅以列四点与大家共勉之：在此仅以列四点与大家共勉之：n n提升量测方法的认知并建立适当之量规提升量测方法的认知并建立适当之量规仪器管理系统。仪器管理系统。n n落实量规仪器的校正管理以确保量规仪落实量规仪器的校正管理以确保量规仪器的正确性。器的正确性。n n建立应有量测环境的品质水准并有效维建立应有量测环境的品质水准并有效维持。持。n n培养量测人员专业的素养，从加强量测培养量测人员专业的素养，从加强量测者本身的品质做起。者本身的品质做起。