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测量误差、数据统计及分析 关键词：测量 误差 数据 数据统计及分析 1、 我们搞工业生产，工艺实验和产品开发都离不开员工用测量的仪、器、具进行直接或间接测量。以确定生产设备、工艺、环境等条件等各因素的状态，以便在相同或相近的条件，环境重演时，有一个好的稳定性、重复性。因此测量及其所得的数据的准确性、它的统计分布状况以及透过数据处理，信息分析而得出有意义的结果、结论，成为值得重视的环节。 针对一个参数、参量用仪、器、具进行测量。由专业人员进行操作读数（或由专业人员调试认定的自动读数记录仪、绘制图表）这些真实的读数，都已经包含着测量的“误差”。测量“误差”分为两大类：即系统误差和人为误差。系统误差又以本测量系统（仪、器、具）的灵敏度（或称感量）为精确度的极限。同时系统误差还包含了同一试样经系统重复测量，而产生的差异，这种差异是系统的概率误差。只有当测量重复数趋于极大时，系统的概率误差才能控制到极小值，但总不能达到系统测量“灵敏度”。而专业人员对测量系统进行认定过程或测量操作读数时，还带着操作性、判断性“误差”，称为人为误差。这种由于操作、判断、读数、记录等环节出现的误差，称为“人为误差”，“人为误差”实质上是概率性误差；因人而异，同一人重复操作、测量时又各有差异。因此测量误差的成因分析也是相当复杂的。我们在实践中，就测量这一环节的控制要做到完全一致几乎是不可能的。 特别是金属生产中的性能检测，有些性能检测是破坏性的检测，无法对同一样品进行重复测量（如成分分析，抗拉力测量等等）；有些性能是尺寸和组织结构敏感性的，对不同样品测量结果本身有一个较大的范围（如抗拉力，加工态室温电阻等）它超越测量误差值很大，这些数据只能在一定意义上加以使用和分析。 这里所说的概率是统计物理概念，数学中称几率，英美书上也称忽然率。 对一个参量进行测量，首先要了解这一参量（或性能指标）的内容含意，及可能的数值范围，以便选择恰当的测量方法、仪、器、具和决定如何进行等等。这样能使测量结果更精确和有效。测量中应做详细记录，和数据确认外，还应仔细观察，将正、异常情况记载分析。并做详细记录。 2、 测量误差及其分析 有关测量误差及其分析，我们以细钨丝的规格测量为例进行 叙述。细钨丝的直径规格，在粗、中丝段我们习惯用螺旋测微器（千分尺）进行。大致范围在 ≥ Φ100μm（30.3mg/200mm），而小于30.3mg/200mm时，一般用扭力天平或电子天平测量。 2.1. 细钨丝公称（标称）规格及其公差。 直径d | 200mm丝段称重 | 称重允许偏差% | 直径d允许偏差% | μm | Mg/200mm | 0级 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | | | | | | | | 12＜d≤18 | ＞0.44～0.98 | | ±3 | ±4 | | | 18＜d≤40 | ＞0.98～4.05 | | ±2.5 | ±3 | | | | | | | | | | 350＜d≤500 | | | | | ±1.5 | |
同样可以用此计算相应的百分比公差或数值公差。 D、有些场合不用公差表示，只规定规格范围，这时就不能强调规格的中心值。如 某一产品要求0.790～0.810 mg/200mm ，这并不表示这一产品的中心值是0.800mg/200mm ，0.800mg/200mm 也不是它的公称规格。 E、 细钨丝生产中，单根丝的头、尾（包括中间）的允许公差是±公差的一半，即“半差原则”。而在上述d、条款的表示中就不存在“半差原则”了。 2.2 上述几种公差的表述和相互换算中，应注意： a、 在级别公差或百分比公差换算为数值时，上限值只舍不进，而下限值只进不舍，这实际上是一种“就严不就松”的原则，这样才能有效的控制产品质量。 例：国标公差之规定如下： φμm | Mg/200mm | Mg/200mm% | 0级 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | 5≤d＜10 | 0.75≤~＜0.3 | | ±4 | ±5 | 10≤d＜18 | 0.30≤~＜0.98 | | ±3 | ±4 | 18≤d＜40 | 0.98≤~＜4.85 | ±2 | ±2.5 | ±3 | 40≤d＜80 | 4.85≤~＜19.39 | ±1.5 | ±2.0 | ±2.5 | 80≤d＜300 | 19.39≤~＜272.71 | ±1.0 | ±1.5 | ±2.0 | 300≤d＜350 | 272.71≤~＜371.19 | | ±1.0 | ±1.5 | φ% | 350≤d＜500 | | | ±1.5 | ±2 | 500≤d＜1800 | | | ±1.0 | ±1.5 |
对0.98、4.80、及9.8mg/200mm的细丝，生产规格控制范围对应计算如下： mg/200mm | Ⅰ级 | Ⅱ级 | 0.98 | ±3% 即0.9506~1.0094 | ±4% 即0.9408~1.0192 | 取：0.96~1.00 | 0.95~1.01 | | 4.80 | 0级 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | ±2% 4.704~4.896 | ±2.5% 4.68~4.92 | ±3% 4.656~4.944 | 取：4.71~4.89 | 取：4.68~4.92 | 取：4.66~4.94 | 9.80 | 0级 | Ⅰ级 | Ⅱ级 | ±1.5% 9.653~9.947 | ±2% 9.604~9.996 | ±2.5% 9.555~10.045 | 取：9.66~9.94 | 取：9.61~9.99 | 取：9.56~10.04 | | | | | |
b、 关于押差 押差是指测量值正好处于允许公差的上限值或下限值上，或非常逼近上限值或下限值。这时要求测量人员做重复测量，同一丝段重复测量，读数；及从丝盘上去除2~3米，再进行量丝、剪丝和重复测量，以便判断仪、器、具系统误差和操作者的人为误差是否出现异常。以确定押差是样品的真实读数，还是由于叠加了其它因素而造成的。以此辅助判断产品是否合格。实际判断中，押差要视其正接近或负接近：押差在上限之上，以负接近判为合格，反之则不合格；押差在下限值上，以正接近判为合格，反之则不合格。押差也视为某种警示，以改进我们的测量技能，提高这一性能的受控程度。 c、 这里值得重复强调的是公差与误差是有本质性区别的。公差是产品生产或使用中对某一性能指标所规定的允许范围。在这范围内，用户能满意的使用；而生产者有能在生产要素组合下，顺利的生产出合格品，达到相应的技术经济指标，取得良好的经济效益。误差是对某样品某种性能指标值测量中，测量读数值对该样品真实性能值的偏差（偏离值），这种偏差是系统误差和人为误差引起的。系统误差主要是指测量仪、器、具所固有的量程、灵敏度等引起的，同时包含着它的精度（准确度）、环境等因素造成的；而人为误差包含着操作者的操作性和判断性偏差，同时还包含着数据处理中数值的取、舍及计算中出现的偏差。 d、 测量误差实例分析： 库存厦门HLW-91 φ0.390±0.015mm粗钨丝复检如下： a、 根重： | Kg/根 | 7.109 | 4.949 | 5.149 | 5.22 | 3.872 | 5.27 | 5.138 | 5.315 | 3.149 | 5.037 | 4.729 | 4.788 | 5.362 | |
Kg/根 =4.339 b、 从根重为5.362Kg丝上取下3米，作规格测量。 直径测量，使用量具为千分尺，测得d单位为mm的数据如下： dmm | 0.396 | 0.394 | 0.394 | 0.395 | 0.395 | 0.393 | 0.395 | 0.396 | 0.394 | 0.396 | 0.394 | 0.393 | 0.394 | 0.396 | 0.394 | 0.393 | 0.392 | 0.393 | 0.395 | 0.394 | 0.394 |
上述数据极差0.004mm。 算术平均值：dmm=0.394286（~0.3943） c、 取200mm丝段用电子小天平重复测量10次得到mg/200mm数据： mg/200mm | 461.643 | 461.465 | 461.462 | 461.465 | 461.467 | 461.461 | 461.466 | 461.463 | 461.459 | 461.461 |
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发表于 2013-5-30 09:14
