测量系统
测量系统的分类与结构特点
测量系统的分类与结构特点测量系统是指经过组合和连接的测量仪器、测量装置、测量元件以及数据处理和控制装置等组成的整体。
测量系统的分类和结构特点与实际测量的目的和要求有关，下面将从这两个方面对测量系统的分类与结构特点进行详细介绍。
一、按照测量目的和要求的分类：1.全量程测量系统：全量程测量系统是指能够测量全部可能的量程范围的测量系统。
例如，温度的全量程是-273℃~+2000℃，压力的全量程是0~1000MPa。
全量程测量系统要求测量仪器和装置能够满足各种不同量程的测量要求。
2.分段测量系统：分段测量系统是指将整个量程分成若干相对独立的测量段，将不同段的信号进行切换，从而实现测量不同范围的物理量。
分段测量系统一般包括切换电路和多组测量仪表。
3.多通道测量系统：多通道测量系统是指同时测量多个相同或不同物理量的系统。
例如，在工业自动化控制中，经常需要同时测量温度、压力、液位等多个物理量。
多通道测量系统一般包括多个独立的测量仪表和信号采集装置。
4.多参数测量系统：多参数测量系统是指在一个测量系统中同时测量多个相关参数的系统。
例如，在地震勘探中，需要同时测量地震波的振幅、频率等参数。
多参数测量系统一般包括多个传感器和数据采集系统。
二、按照结构特点的分类：1.开环测量系统：开环测量系统是指测量过程中没有反馈控制的系统。
测量结果仅由输入信号决定。
开环测量系统结构简单、成本低，但对环境变化敏感，容易受到干扰。
2.闭环测量系统：闭环测量系统是指测量过程中有反馈控制的系统。
测量结果不仅由输入信号决定，还受到反馈信号的影响。
闭环测量系统具有较高的准确性和稳定性，能抑制干扰，但结构相对复杂，成本较高。
3.数字测量系统：数字测量系统是指采用数字技术进行信号处理和数据处理的测量系统。
数字测量系统具有高精度、高抗干扰能力和较强的可编程能力，能实现信号的数字存储和远程传输，适用于现代信息化测量系统。
4.模拟测量系统：模拟测量系统是指采用模拟技术进行信号处理和数据处理的测量系统。
测量系统分析
随机误差和系统误差：
随机误差——突然发生、不可预测、可通
过重复测量避免
可能源于：环境因素的波动
测量位置的不同
人员作业的偶然性
仪器、设备的重复特性
Reproducibility）
不同的测量人员、使用不同设备、在不同
X¯¯b
X¯¯a
X¯¯c
重复性与再现性——R&R
Gage Repeatability & Reproducibility）
测量趋势图
测量线性和准确度研究测量重复性和再现性测量重复性和再现性属性测量
考虑人与部件的交互作用，选方差分析法（ANOVA），不考虑时，选Xbar& R分析法判断交互作用α值
适用于破坏性测试，每一个操作者针对的零件都是唯一的，所以不存在operator by part的交互作用
测量人员各自的可重复性测量人员各自的正确性漏判率& 错判率
测量系统的可重复性测量系统的正确性。
第八章测量系统分析-1
第八章测量系统分析（Measurement Systems Analysis，MSA）一、有关术语及定义1、测量系统——一套组装的并适用于特定量在规定区间内给出测得值信息的一台或多台测量仪器，通常还包括其他装置，诸如试剂和电源。
1）一个测量系统可以仅包括一台测量仪器。
注：测量系统——是用来获得测量结果的整个过程。
▲2、测量仪器（计量器具）——单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置。
1）一台可单独使用的测量仪器是一个测量系统。
2）测量仪器可以是指示式测量仪器，也可以是实物量具。
3、测量设备——为实现测量过程所必需的测量仪器、软件、测量标准、标准物质、辅助设备或其组合。
4、示值——由测量仪器或测量系统给出的量值。
5、示值误差——测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。
6、分辨力——引起相应示值产生可察觉到变化的被测量的最小变化。
7、显示装置的分辨力——能有效辨别的显示示值间的最小差值。
8、仪器偏移——重复测量示值的平均值减去参考量值。
9、测量仪器的稳定性——测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
简称稳定性。
稳定性可用几种方式量化：1）用计量特性变化到某个规定的量所经过的时间间隔表示。
2）用计量特性在规定时间间隔内发生的变化表示。
10、仪器漂移——由于测量仪器计量特性的变化引起的示值在一段时间内的连续或增量变化。
1）仪器漂移既与被测量的变化无关，也与任何认识到的影响量的变化无关。
11、影响量引起的变差——当影响量依次呈现两个不同的量值时，给定被测量的示值差或实物量具提供的量值差。
1）对实物量具，影响量引起的变差是影响量呈现两个不同值时其提供量值间的差值。
12、影响量——在直接测量中不影响实际被测的量，但会影响示值与测量结果之间关系的量。
例：1）用安培计直接测量交流电流恒定幅度时的频率。
2）测量某杆长度时测微计（千分尺）的温度。
13、测量重复性——在一组重复性测量条件下的测量精密度。
简称重复性。
测量系统分析报告
测量系统分析报告1. 引言在科学研究、工业生产和日常生活中，测量系统被广泛应用。
测量系统是通过采集、处理和分析数据来获取物理量的系统。
在本文中，我们将对一个特定的测量系统进行分析，探讨其性能、优缺点以及可能的改进方向。
2. 测量系统概述2.1 系统结构该测量系统由传感器、信号调理器、数据采集器和数据处理器组成。
传感器负责将待测量的物理量转化为电信号，传输给信号调理器进行放大和滤波处理。
处理后的信号被传输到数据采集器，再由数据处理器通过算法对数据进行分析和存储。
2.2 主要功能该测量系统的主要功能包括测量和记录待测量物理量的数值、实时监测系统状态、提供数据分析报告等。
该系统在工业领域常用于质量控制、生产过程监测以及数据分析。
3. 系统性能分析3.1 精度和准确度精度是指测量系统输出的结果与真实值之间的偏差，而准确度是指多次测量系统输出结果的一致性。
通过对该测量系统进行测试，我们发现其精度较高，相对误差不超过0.5%。
然而，系统的准确度有待进一步提升，存在一定的重复性误差。
3.2 响应时间测量系统的响应时间是指系统从输入变化到输出反应的时间间隔。
经过测试，该系统的响应时间较短，可以满足实时监测的需求。
然而，在特殊情况下，系统响应时间会略有延迟，这可能对某些应用场景造成影响。
3.3 稳定性和可靠性稳定性是指测量系统输出结果的波动程度，而可靠性是指系统在长时间运行中的稳定性能。
经过持续运行测试，该系统表现出较好的稳定性和可靠性，输出结果波动较小且系统在连续运行中未出现故障情况。
4. 优缺点分析4.1 优点该测量系统具有以下几个优点：•高精度：系统输出结果的精度较高，满足大多数测量需求。
•快速响应：系统响应时间短，适用于需要实时监测的场景。
•稳定可靠：系统表现出良好的稳定性和可靠性，长时间运行无故障。
4.2 缺点然而，该测量系统也存在以下几个缺点：•准确度待提高：系统输出结果的准确度有待进一步提升，特别是在重复性误差方面。
测量系统概念
测量系统——用来获得和评价测量结果的整个过程(可视为制造过程)测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合。
标准——用于比较的可接受的基准或准则量具——任何用来获得测量结果的装置，包括用来测量合格/不合格的装置。
稳定性——测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。
偏倚——测量结果的观察平均值与基准的差值。
重复性——由一个评价人采用一种测量器具，多次测量同一零件的同一特性时获得的差值。
再现性——由不同评价人采用相同测量器具测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。
线性——在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
计数型量具——把各个零件与某些指定限值相比较，如果满足限值则接受该零件否则拒收。
如：环规、塞规分辨力,分辨率,可读性——最小读数单位。
有效分辨率——测量系统对过程变差的灵敏性。
基准值——人为规定的可接受值。
真值——测量物品的实际值。
准确度——“接近”真值或可接受的基准值精密度——重复读数彼此之间的“接近度”。
测量系统的随机误差分量G R R——测量系统重复性和再现性合成评估量具R&R——量具重复性和再现性测量系统能力——测量系统变差的短期评估测量系统性能——测量系统变差的长期评估灵敏度——最小的输入产生可探测的输出信号一致性——重复性随时间的变化程度均一性——整个正常操作范围重复性的变化(重复性一致)能力——短期获取读数的变异性性能——长期获取读数的变异性不确定度——关于测量值的数值估计范围，相信真值包括在此范围内标准——根据普遍认同的意见使之作为比较的基础,是一个可以接受的模型参考标准——一般在给定位置可得到的最高计量质量标准,在这个位置进行的测量,都是以此标准为最终参照。
测量和试验设备(M&T E)——完成一次测量所必需的所有测量仪器,标准,基准材料,辅助设备。
校准标准——在进行的定期校准中作为基准的标准。
传递标准——用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的标准。
测量系统分析
六、MSA所涉及的一些专业术语
1、分辨力---- 又称最小可读单位，是测量分辨率、刻度限值 或测量装置和标准的最小可探测单位。
2、有效分辨率---- 考虑整个测量系统变差时的数据分级大小
3、基准值---- 被承认的一个被测体的数值。
4、准确度---- 测量的观测平均值和基准值之间的差值。
5、重复性（EV） ----当一个人使用同一测量仪器多次测量同 一部件时所产生的误差，也称为：设备变差。 6、再现性（AV） ---- 在一个稳定环境下，应用相同的测 量仪器和方法，相同零件、不同评价人之间测量值 均值的变差，也称为：评价变差。
七、测量系统的基本要求
1、足够的分辨率和灵敏度---- 通常为：仪器的分辨率应把 过程变差和产品公差最少分为10等份。 2、测量系统应该是统计受控的---- 测量系统的变差只能是 有偶因而无异因造成。 3、对于产品控制---- 测量系统的变异性与公差相比必须很 小。 4、对于过程控制----测量系统的变异性应该显示有效分辨 率 并且与制造过程变差相比很小。
任何观测数据的误差都是被测部品的实际误差和测量系统 误差的总和。即：σ2总＝σ2产品＋σ2测量
三、测量系统分析（MSA）：
定义：是检测测量系统以便更。
目的：提供一种分析测量系统的有效性的客观方法。
目标： 1. 确认并理解测量误差的组成因素。 2. 借助Minitab，运用方差分析法(ANOVA)进行连续数据 的Gage R&R 分析。 - 使用ANOVA 结果来确定测量系统需要改进的部分。 - 理解调查百分比与公差百分比之间的不同。 3. 了解离散数据的Gage R&R分析。 4. 理解如何确认非测量数据。 5. 确认改进的机会。
四、测量系统分析的作用：
测量系统分析
1.00
0.75
0.50
1
2
3ple
Range图M e应as u该r e显me n示t h一O个pe受ra t控o r 过
程。 1.00
0.75 如果有一点落在UCL上方, 操
0.50 作员在进行一致的测量时将
会有1问题。
2
3
Range图可以帮O p e助r a识t o r别不足的
A
A = 2.25
B = 2.00 B
1
2
3
第二个刻度的分辨率比两个被 测对象之间的差异要小，被测 对象将产生不同的测量结果， 分辨力为0.01。
测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的10%。
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准确性
测量的准确性（又称为偏倚）是测量所得的平均值与真实值 的差别。
基准值
9 10
0.75
0.50
1
2
3
Operator
Operator 乘 Sample 交互作用
1.00 0.75 0.50
Operator 1 2 3
平均
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sample
样本均值
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变异分量
% 贡献
Gage R&R X / R 图 200
% 研究变异
(TV )2 (PV )2 ( AV )2 (EV )2
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连续数据测量系统分析
数据收集原则
测量者
1
2
3
被测对象 1 2 ......
10
测量次数 1 2
12
2~3个测量者
测量系统分析(MSA)
观测平均 Observed Average
偏倚
图2 偏倚变差示意图
三、测量系统变差的种类与定义释
2.精密度（Precision）
精密度或称变差（Variation），是指利用同一量具，重复 测量相同工件同一质量特性，所得数据之变异性。这里的变 差主要分为两种：一种是重复性变差，另一种是再现性变差。 精密度变差越小越好。
改善的着力点，确定是进行人员培训，还是调整测量方法或调 整仪器。
一、测量系统分析（MSA）
4.MSA评估的仪器和责任人员 ☆测量系统一般由仪校人Βιβλιοθήκη 或品质部的负责人来主导，由参与检测或
试验人员来测量，以提供测量数值。不可以由品质部领导或仪校人 员来测量和提供数值，需要特别注意的是：测量人员不可知道自己 上次测量结果和别人测量结果，要保证盲测。MSA要识别的误差是 测量人员、设备、环境、方法、标准值导致的误差，品质部领导和 仪校人员一般不亲自测量产品，所以分析他们的测量数据基本没有
二、为什么要进行测量系统分析
1.标准要求
☆ IATF16949第7.1.5.1.1条：测量系统分析 应进行统计研究，分析每种测量和测试设备系统的结果中
出现的变差。本要求适用于控制计划中引用的测量系统。分 析方法和验收标准应符合测量系统分析参考手册。如果顾客 认可，其他分析方法和接受标准也可以使用。记录应保持顾 客接受替代方法。
许出现，但超过规范就不能接受。 7.稳定性变差
随着时间的推移，偏倚变差的波动。如下图所示。如果随 着时间推移偏倚值越大，稳定性差不可接受。
稳定性
时间1
图6 稳定性变差示意图
时间2
三、测量系统变差的种类与定义
8.线性变差 线性变差即偏倚值，是用来测量基准值存在的线性关系。
第二章测量系统
可以记为
Y (s) y(t)est dt 0
Y( s ) L[ y( t )] y( t ) L1[Y( s )]
式中 s 是复变量 y(t) 1 jwy(s)est ds
2j jw
s j 是收敛因子，为角频率
若系统的初始条件均为零，对式(2.1)作拉氏变换得
Y s an s n an1s n1 a1s a0 X s bm s m bm1s m1 b1s b0
本章主要讨论测量系统及其与输入、输出的关 系，掌握测量系统静态、动态特性的评价和特性参 数的测定方法，尤其是测量系统的频率响应函数的 物理意义；熟悉测量系统在典型输入下的响应和实 现不失真测试的条件；正确地选用仪器设备来组成 合理的测量系统。
重点、难点：测量系统的传递函数与频率响应函 数的定义及一、二阶系统对典型输入的响应；不失 真测试条件；测量系统动态特性的测试。
线性系统性质：
1、叠加性
系统对各输入之和的输出等于各单个输入的输出之
和，即
若 x1(t) → y1(t)，x2(t) → y2(t)
则
x1(t)±x2(t) → y1(t)±y2(t)
2、比例性
常数倍输入所得的输出等于原输入所得输出的常数倍，
即:
若
x(t) → y(t)
则
kx(t) → ky(t)
输出将为同一频率的谐波信号，即
若
x(t)=Acos(ωt+φx)
则
y(t)=Bcos(ωt+φy)
线性系统的这些主要特性，特别是 符合叠加原理和频率保持性，在测量工 作中具有重要作用。
2．2测量系统的静态特性
测量系统的特性分为静态特性和动态特性。如果测 量系统的输人和输出不随时间变化或变化极慢时称为静 态特性。微分方程式(2.1)中输入和输出的各阶导数均为 零，于是,有
测量系统分析报告
测量系统分析报告一、引言测量系统在各个领域中发挥着重要的作用，包括工业制造、科学研究、医疗诊断等。
测量系统分析报告旨在对某一特定测量系统进行全面的评估和分析，以评估其性能、可靠性以及存在的问题，并提出相应的建议和改进措施，以提高测量系统的准确性和可靠性。
二、测量系统概述测量系统是指用于检测和测量某种物理量的设备或方法。
一个综合的测量系统一般由测量对象、测量方法、测量装置和测量结果组成。
测量系统旨在获取准确的测量结果，以便用于决策、控制和改进过程。
三、测量系统性能评估1. 精确度评估：测量系统的精确度是指测量结果与真实值之间的偏差程度。
通过与已知标准样本进行对比测量，可以评估测量系统的精确度。
精确度评估结果可由误差、偏差和可追溯性等参数来衡量。
2. 稳定性评估：测量系统的稳定性是指测量结果在一连串的测量中的变化程度。
通过重复测量同一样本，并比较结果的一致性，可以评估测量系统的稳定性。
稳定性评估结果可由测量的标准差、方差和变异系数等参数来衡量。
3. 重复性评估：测量系统的重复性是指在相同测量条件下，重复测量同一样本所得结果之间的变化程度。
通过多次重复测量同一样本，并比较结果的一致性，可以评估测量系统的重复性。
重复性评估结果可由重复测量数据的方差或标准偏差来衡量。
四、测量系统存在的问题在对测量系统进行分析时，通常会发现以下问题：1. 仪器误差：测量仪器精度不高、仪器故障、测量仪器校准不准确等问题会导致测量系统误差的产生，降低测量结果的准确性。
2. 操作误差：人为因素引起的操作误差，如操作不规范、数据记录错误等，会导致测量结果的偏差。
3. 环境干扰：外界环境因素对测量系统的影响，如温度、湿度、电磁辐射等的变化，都会对测量结果产生干扰。
4. 数据处理错误：在测量数据的采集、处理和分析过程中，可能存在数据处理错误或算法不准确的情况，导致测量结果的偏差。
五、改进措施和建议1. 仪器校准和维护：定期对测量仪器进行校准和维护，确保其精度和可靠性。
测量系统分析(MSA)
测量系统分析（MSA）一、什么是测量系统分析？测量系统是指由测量仪器（设备）、测量软件、测量操作人员和被测量物所组成的三个整体。
MSA（Measurement System Analysis）是指检测测量系统以便更好地了解影响测量结果的变异来源及其分布的一种方法。
通过测量系统分析可把握当前所用的测量系统有无问题和主要问题出在哪里，以便及时纠正偏差，使测量精度满足要求。
重复性也叫设备变差。
用同一评价者在同一测量设备上多次测量同一部件，可评价测量设备的变差有多大。
再现性也叫人为变差。
用不同的评价者在同一测量设备上多次测量同一部件，可分析人为因素的影响有多大。
二、GRR评价方法（GRR变异等于系统内部和系统之间变异之和）1．首先界定此测量系统用于何处，如产品检验或工序控制2．选出10个可代表覆盖整个工序变化范围的样品3．从测试人员中选择2～3人对每个样品进行2～3次随机测量4．记录测量结果并用重复性和再现性表进行运算5．用判别标准进行判断，确定此系统是否合格6．对不合格之测量系统进行适当处理三、测量系统分析标准1．测量系统的精度（分辨率）需比被测量体要求精度高一个数量级，即如要求测量精度是0.001，测量仪器的精度要求须是0.0001。
2．如果GRR小于所测零件公差的10%，则此系统无问题。
3．如果GRR大于所测零件公差的10%而小于20%，那么此测量系统是可以接受的。
4．如果GRR大于所测零件公差的20%而小于30%，则接受的依据是数据测量系统的重要程度和商业成本。
5．如果GRR大于所测零件公差的30%，那么此测量系统不能接受，并且需要进行改善。
四、测量系统的控制测量系统控制需要注意以下几点：1．定期对测量系统进行评估，看GRR是否超出标准范围。
2．定期对仪器设备进行检定使其符合标准要求。
3．对测量系统要有规范的仪器校正标识卡和最后使用期限。
4．要有专人负责和管理仪器软硬件，并定期加以维护，确保其工作在正常状态。
测量系统分析
与其他测量系统的比较
将两个或多个测量系统进行比较，可以评估它们之间的差异 和一致性。
比较的内容包括测量范围、误差大小、测量时间、稳定性、 可靠性等。
量具的效度分析
量具的效度是指测量系统在特定测量目的下反映被测对象 真实特性的准确程度。
量具的适用性
根据被测对象的特性，选择适用的 量具，以提高测量效率。
量具的校准和维护
定期对量具进行校准和维护，以保 证其测量准确性和稳定性。
量具的优化建议
根据实际应用中遇到的问题，对量 具进行改进和优化，提高其使用性 能和效率。
THANKS
感谢观看
03
误差的传递和合成会影响最终测量结果的不确定度，必须采取
措施进行控制和减小不确定度。
04
测量系统的可靠性分析
可靠性定义及评估方法
可靠性定义
测量系统的可靠性是指测量结果的一致性和稳定性，即测量系统在相同条件下重 复测量同一对象时，所得结果的一致程度和可信程度。
评估方法
评估测量系统的可靠性通常采用方差分析、稳定性分析、重复性和再现性分析等 方法。
它包括用于评估测量系统的精度、重复性、线性、稳定性等 特性的方法和工具。
测量系统分析的重要性
1
测量系统分析有助于确定测量系统的误差大小 和变异程度。
2
它有助于识别测量系统对产品质量和过程控制 的影响，并采取相应的改进措施。
3
测量系统分析是实现全面质量管理的重要环节 之一。
测量系统分析的流程
确定测量对象
根据产品或过程的要求，确定需要测量的 特性。
测量系统分析详述
参考值
参考值也称为可被接受的参考值或基准值。 它是一个人工制品值或总效果值用作约定的比较基 准值。该参考值基于下列各值而定：
由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备）的测 量设备得到的几个测量平均值确定。
法定值：由法律定义和强制执行。
参考值（续） 理论值：根据科学原理而得。
给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由 可靠的理论支持）而得。
真值的总结
√物品的实际值
√未知的和不可知的
分辨力（DISCRIMINATION） 指一个测量仪器对标准测量单位可再分的程度 1：10经验法则
鉴别力（RESOLUTION） 指一个测量仪器监测出被测量量的变差的能力
分辨力（续）
1：10经验法则
测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测量范围的 十分之一。
偏倚是对同样的 零件的同样特性， 真值（基准值） 和观测到的测量 平均值的差值。
稳定性（或漂移）是测量系统在某一 阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获
得的
测量总变差。换句
话说，稳定性是偏
倚随时间的变化。
线性 在设备的预期操作（测量）范围内偏倚
的不同被称为线性。线性可以被认为是关于偏倚 大小的变化。 线性的总结 √整个正常操作范围的偏倚改变 √整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互 关系 √测量系统的系统误差分量
期望包括一个参数的真值的值的范围(在希望的概 率情况下叫置信水平)。
统计检定时，常常取用置信水平=95%时，表示 ±1.96的范围。
GRR或量具R﹠R
√量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性合 成的估计，换句话说，GRR等于系统内部和系统之 间的方差的总和。
σ σ σ GRR ²= 再现性²+ 重复性²
什么是测量系统
测量系统是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合，也就是说用来获得测量结果的过程。
理想的测量系统在每次使用时应只产生正确的测量结果：与一个标准值相符。
在现实生活中，理想的测量系几乎是不存在的：用一把校准好的卡尺，不同的人测量同一件零件都会产生不同的结果。
不良的测量系统产生的测量结果往往本身就有较大的偏差，从而可能掩盖被分析过程的偏差，这种结果用于质量验证、质量改进和过程控制分析显然是不恰当的。
测量系统的质量经常使用其测得数据的统计特性来确定，测量系统必须处于统计控制中，也就说测量系统产生的偏差只能是由普通原因造成，而不应由于特殊原因导致。
测量系统分析就是用统计的方法分析测量系统所测数据的统计特性，而确定其质量水平。
通常，我们用下述五个指标来评价测量系统的统计特性：1）偏倚: 测量观察平均值与该零部件采用精密仪器测量的标准平均值的差值；2）线性:表征量具预期工作范围内偏倚值的差别；3）稳定性：表征测量系统对于给定的零部件或标准件随时间变化系统便倚中的总偏差量，与通常意义上的统计稳定性是有区别的；4）重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的偏差。
5）再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的偏差。
通常，前三种指标用于评价测量系统的准确性，后两种指标用于评价测量系统的精确性。
测量系统的准确性可以通过对设备的校准等对测量系统进行维护、监控，也就是说，通过对测量系统的分辨率、偏倚、线性和稳定性进行分析后进行校准后可以解决其准确性问题。
工程上通常用测量系统的精确性亦即其重复性和再现性来研究其统计特性，就是通常所说的“GR&R研究”。
测量系统分析流程及方法测量系统分析是一项重要的系统工程。
通常需要根据测量过程的可重复性（破坏性或非破坏性）、测量结果性质（计数型数据或计量型数据）、待测单元的数量大小、过程的成本、仪器或量具的状态及测量过程输出的重要性等因素来确定分析的方法和流程。
测量系统的定义与误差认识
操作员 引起的误差
准确性
可重复性
稳定性
线性
可再现性
我们即将了解的的测量系统分析方法将提供对总体测量误差、由于测量仪器可重复性引起的 误差、由于测量者引起的误差的估计。
测量系统的波动通过对测量系统的可重复性和可再现性进行分析确定
3、如何“减小”误差？
- 多次测量取平均值
—避免失误
- 多人测量取平均值
定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所 预计的准确度是适宜的。
2、测量不确定度和MSA的主要区别：
MSA测量的不确定度和MSA的重点是了解测量过程，确定 在测量过程中的误差总量，及评估（测量系统分析）用于生 产和过程控制中的测量系统的充分性。
MSA促进了解和改进（减少变差）。不确定度是测量值的 一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并希望包括测 量的真值。
评价人不应知道哪个被编号的零件正在被检查，以避免可能的认识偏倚。 但是进行研究的人应知道正在检查哪一零件，并相应记下数据，即评价人A， 零件1，第一次试验；评价人B，零件4，第二次试验等。
2> 在设备读数中，测量值应记录到仪器分辨率的实际限度。
机械装置必须读到和记录到最小的刻度单位。对于电子读数，测量计划必 须为记录所显示的最右有效数位建立一个通用的原则。模拟装置应记录到最 小刻度的一半或灵敏度和分辨力的极限。对于模拟装置，如果最小刻度为 0.0001”,则测量结果应记录到0.00005”。
测量系统的分析过程
测量系统的分析过程引言测量系统是指一组用于测量物理量的设备和方法的集合。
在工程领域中，测量系统非常重要，因为准确的测量数据是设计、制造和控制过程中必不可少的。
为了确保测量系统的准确性和可靠性，需要对测量系统进行分析。
本文将介绍测量系统的分析过程。
测量系统分析的目的测量系统分析的目的是评估测量系统的性能，并确定可能存在的误差。
通过分析测量系统，我们可以了解测量结果的准确性、重复性和稳定性。
此外，对测量系统进行分析还可以帮助我们找出系统中的问题，并采取相应的措施进行修复或改进。
测量系统分析的步骤1. 确定测量目标在开始测量系统分析之前，首先需要明确测量的目标和要测量的物理量。
不同的测量目标和物理量可能需要不同的分析方法和指标。
因此，在进行测量系统分析之前，我们必须明确我们的测量目标。
2. 收集测量数据为了进行测量系统分析，我们需要收集大量的测量数据。
可以通过实验、调查或者实际应用中的测量来获取数据。
收集的数据应该尽可能地覆盖不同的条件和范围，以便于对测量系统进行全面的分析。
3. 确定测量系统的特性在进行测量系统分析之前，我们需要确定测量系统的各种特性。
这些特性包括准确性、精度、分辨力、重复性、稳定性等。
根据不同的测量目标，可能还需要特定的特性指标。
4. 进行数据处理在收集到测量数据后，需要对数据进行处理。
数据处理的目的是去除异常值、计算统计量、绘制图表等。
通过数据处理，我们可以获得测量数据的分布特征和变化情况，从而更好地了解测量系统的性能。
5. 分析测量误差来源在测量过程中，误差是无法避免的。
对测量系统进行分析的一个重要任务是确定测量误差的来源。
测量误差可能来自于设备、环境、操作者、方法等。
通过分析误差来源，我们可以找出造成测量误差的根本原因，并采取相应的措施进行改进。
6. 评估测量系统的性能通过对测量数据和误差来源的分析，可以评估测量系统的性能。
评估的指标包括准确度、精度、重复性、稳定性等。
根据评估结果，可以判断测量系统是否满足目标要求，从而确定是否需要进行修复或改进。
测量系统名词解释
测量系统名词解释嘿，朋友们！今天咱来聊聊测量系统这个听起来有点专业的玩意儿。
你说啥是测量系统呢？就好比你要知道自己有多高，那尺子就是一个简单的测量系统呀！它能给你个准数儿。
那在更复杂的领域呢，比如工厂里生产零件，那可就不是一把尺子能搞定的事儿啦。
测量系统就像是一个神奇的裁判，它得公正、准确地给出结果。
想象一下，如果这个裁判一会儿偏袒这边，一会儿又向着那边，那不乱套啦？所以啊，测量系统得稳定可靠才行。
比如说，你每次用同一个测量工具去量一个东西，结果都不一样，那你不得抓狂啊？这就好比你每天称体重，结果一会儿重十斤，一会儿又轻十斤，你还不得怀疑人生呐！所以测量系统的重复性得好呀，要能给出差不多一样的结果才行。
还有啊，准确性也特别重要。
要是你量出来的长度比实际的长了或者短了，那不就出大问题啦！就像你要去买一米的布，结果人家给你的布实际上只有八十厘米，你亏不亏呀！测量系统还得灵敏呢！就跟人的感觉似的，稍微有点变化它就能察觉出来。
要是迟钝得很，那很多细微的差别可就被忽略掉啦。
再举个例子吧，就像医生给病人量血压。
血压计就是一个测量系统呀，如果它不准确、不灵敏，那医生怎么能判断病人的身体状况呢？这可关系到病人的健康甚至生命呢！而且哦，测量系统可不是一成不变的。
它也得随着时间、环境啥的变化而调整。
就跟人一样，天冷了要加衣服，天热了要脱衣服，得适应不同的情况呀。
咱平时生活中也到处都有测量系统的影子呢。
你看，温度计测量温度，秤测量重量，时钟测量时间。
没有它们，咱的生活还真不知道会变成啥样。
总之呢，测量系统虽然听起来有点玄乎，但其实就在我们身边，而且特别重要。
它就像一个默默工作的小助手，帮我们准确地了解各种事物的状态和数值。
咱可得好好对待它，让它发挥最大的作用呀！不然，那可真就乱套啦！所以啊，可别小瞧了这测量系统哟！。
测量系统课程设计
测量系统课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习测量系统的基本概念、原理和方法，使学生掌握测量系统的基本构成、工作原理和应用方法，培养学生运用测量系统解决实际问题的能力。
具体教学目标如下：1.知识目标：（1）了解测量系统的定义、分类和基本构成；（2）掌握测量系统的主要性能指标，如精度、稳定性、可靠性等；（3）熟悉测量系统在各领域中的应用，如工业生产、科学研究等。
2.技能目标：（1）能够正确选择和使用测量仪器仪表；（2）能够进行测量数据的采集、处理和分析；（3）具备运用测量系统解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对测量系统的兴趣，提高学生学习的积极性；（2）培养学生严谨的科学态度，提高学生动手实践的能力；（3）培养学生团队协作意识，提高学生沟通与交流的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括测量系统的基本概念、原理和方法。
具体安排如下：1.测量系统的基本概念：介绍测量系统的定义、分类和基本构成；2.测量系统的工作原理：讲解测量系统的主要性能指标，如精度、稳定性、可靠性等；3.测量系统的应用：介绍测量系统在各领域中的应用，如工业生产、科学研究等；4.测量仪器仪表的选择与使用：讲解如何正确选择和使用测量仪器仪表；5.测量数据的采集、处理和分析：教授测量数据的采集、处理和分析方法；6.测量系统在实际问题中的应用：通过案例分析，使学生掌握运用测量系统解决实际问题的方法。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
具体应用如下：1.讲授法：用于讲解测量系统的基本概念、原理和方法；2.讨论法：通过小组讨论，使学生深入理解测量系统的性能指标和应用；3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生掌握测量系统在各个领域的应用；4.实验法：让学生亲自动手进行测量实验，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的测量系统教材，为学生提供系统、全面的知识体系；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣；4.实验设备：准备充足的实验设备，确保学生能够进行实践活动。
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第一章绪论1.1 测量的对象及意义测量—就是把被测对象中的某种信息检测出来，并加以量度, 以确定被测对象的属性和量值为目的的一组操作。
被测对象：宇宙万物（固体、液体、气体、动物、植物、天体…）被测信息：物理量（光、电、力、热、磁、声…）化学量（PH、化学成份…）生物量（酶、葡萄糖、…）全部操作：检测器具：传感器、检测仪器、检测装置、检测系统。
检测过程：信号采集、信号处理、信号显示、信号输出。
机械量测量的目的和意义可归纳为四类：(1)监测控制生产过程中的运行状态；(2)检定产品的质量；(3)对设计提供实验结果和有效的经验数据；(4)其它领域应用。
1.2 机械量测量的一般方法机械量的种类繁多，一般从不同的角度出发，机械量测量有不同的分类方法。
1. 按照测量过程中是否需要对被测对象施加能量分为：(1)主动式：测量过程中需要从外部对被测对象施加能量。
(2)被动式：测量过程中不需要从外部对被测对象施加能量。
2. 按照测量过程中是否接触分为：(1)接触式：测量过程中容易对被测对象产生干扰；(2)非接触式：测量过程中不对被测对象产生干扰，但是容易受到外界因素的干扰。
4. 按测量方式分类；测量的基本概念是把一个未知的被测量和一个已知的标准量相比较，按照比较的方法可分为两类，即直接比较法和间接比较法。
(1)直接测量 (2)间接测量5. 按照测量过程是否在生产现场分为： (1)离线测量(2)在线测量6. 按仪器操作方法分类。
从测量仪器或测量系统的操作方法来说，可分为：直读法；零位法；偏差法；替代法；计算法等。
1.3 测量系统的一般结构检测技术：检测是意义更为广泛的测量。
测量、试验(以定性或定量方式获取被测对象的某种信息）。
工程检测技术就是对生产过程和运动对象实施定性检查和定量测量的技术。
一个完整的检测过程一般包括：(1) 信息的提取；(2) 信号的转换存储与传输；(3) 信号的显示与记录；(4) 信号的处理与分析。
(1)信息的提取：用传感器来完成。
信号是信息的载体。
一般将被测信息转换成电信号。
(2)信号的转换存储与传输：用中间转换装置来完成。
一般是把信号转换成传输方便、功率足够，可以传输、存储和记录，并具有驱动能力的电压量。
(3)信号的显示与记录：用显示器、指示器和记录仪完成。
(4)信号的处理与分析：用数据分析仪、频谱分析仪、计算机等来完成。
找出被测信息的规律，为研究和鉴定工作提供有效依据，为控制提供信号。
一般说来，检测系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。
传感器将被测物理量(如噪声,温度) 检出并转换为电量，中间变换装置对接收到的电信号用硬件电路进行分析处理或经A/D变换后用软件进行信号分析，显示记录装置则将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。
1.4 测量仪器的特性测量仪器的一般性能可分为两种特性，即静态特性和动态特性。
测量过程中被测量保持恒定不变的测量，称为静态测量。
静态测量时，测试系统的技术指标称为静态特性。
另外一些仪器要测量变化很快的量，这就必须考虑仪器输入与输出之间的动态关系。
这种关系一般用线性微分方程式来研究，根据动态关系得出的准则称为动态特性。
第二章位移的测量2.1 长度的测量4. 长度测量的标准量测量是将被测量与标准量进行比较的过程。
标准量是体现测量单位的某种物质形式，它具有较高的精确度和稳定性。
长度测量中常用的标准量有：（1）光波波长：激光、氪86光源、单色光等波长。
(2)量块的长度量块是长度测量中应用最广的实物基准之一。
形状：金属长方体或三角块等。
材料：线膨胀系数小、性质稳定、耐磨以及不易变形的合金钢材料。
量值：两个工作面的距离，可以组合。
量块按制造精度分6级，即00、0、K、1、2、3级，其中00级精度最高，3级最低，K级为校准级。
量块按其检定精度分为6等，即1、2、3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精度最低。
(3) 光栅与容栅的栅距、磁栅的节距和感应同步器的线距。
5.阿贝原则——长度测量应遵循的原则测量实例：利用卡尺测量零件尺寸理论：L = D 实际：L ≠ D ?原因：导轨不直→测量线与基准线不平行→量爪不平行→偏差误差的大小与夹角大小有关，还与测量线与基准线之间距离有关。
阿贝原则：长度测量时，被测量的尺寸线段应与标准量的尺寸线段重合或在其延长线上。
2.2线位移的测量2. 大位移量的测量•大位移的量值范围指数米至数千米，目前最有效的测量方法为激光测量法。
基于不同的原理，激光测量可分为非相干测量和相干测量。
(1)非相干测量法也称为飞行时间测量法，主要有脉冲测距法和相位差测距法。
•脉冲测距法是由测量仪器发出一个短脉冲信号，该信号经目标点反射返回，在经过了两倍的被测距离后被测量仪器重新接收。
通过测量同一脉冲信号从发射到接收的时间间隔，即可算得被测距离值L=ct/2，其中c为光速。
•相位差测量法是测距仪对激光进行调制，通过测量调制光波往返被测距离一次所产生的相位延迟来确定往返时间t，计算得到这一相位延迟所代表的距离值。
非相干测量法具有毫米量级的分辨力。
(2)相干测量法的种类也很多，如：偏振干涉法、外差干涉法、双频激光干涉法等等。
•普通光源发出的不同波长的光波相位是随机的，因此必须是波长相同的光束才能产生干涉。
而激光由于时间、空间相干性好，所以波长稍有差异的两种激光也能形成干涉，这种特殊的干涉称为拍。
双频激光干涉法（非相干测量法）•将一个单频的氦氖激光器置于一轴向磁场中，由塞曼效应使激光的谱线分裂成为两个旋转方向相反的左、右圆偏振光，两束光振幅相同，相互垂直，频率f1和f2约相差2MHz。
光束被分光器分成两束：2.3 角度及角位移的测量1.角度的单位和自然基准（1）角度的单位：国际单位制：弧度(rad) →分析、计算非国际单位：度(°)、分(´)、秒(") →实际应用（加工、测试）换算：1°= 60´, 1´= 60", 1rad = 180 /π°≈ 57.296°(2）角度的自然基准：角度自然基准： 360°圆周（没有误差）圆周封闭原则：整圆周上所有角分度的误差之和等于零在圆分度测量中，利用圆周封闭原则，可以提高测量精度。
2.角度的实物基准能够以高精确度等分360o的圆分度器件作为角度实物基准。
传统：角度块规形状：三角形（1个角度）长方形（4个角度）材料：与量块相同（稳定、耐磨）基准：工作面的夹角应用：测量零件角度，相对测量基准常用：（1）高精度度盘:在圆盘的某一圆周上刻有一系列的等分刻线以实现圆周等分的器件称为度盘。
度盘的角间隔一般为5´、10´、 20´、 30´、 1O 等。
多用于角度及圆分度误差的静态测量。
（2）圆光栅（光栅尺）组成：一对光栅盘（定光栅、动光栅）直径、栅距相同。
原理：偏心叠合在一起，产生莫尔条纹；当光栅盘相对转动时，莫尔条纹同步移动。
精度：±0.2″（误差平均效应）。
分辨力：±10 ″、±20 ″分类：径向光栅、切向光栅、环形光栅（3）圆感应同步器组成：定子(a)：激励绕组，连续绕组转子(b)：感应绕组（正弦绕组、余弦绕组）原理：转盘相对定盘转动，在绕组中产生感应电势；经过电路处理，可获得转角信号。
精度：低于圆光栅。
应用：抗干扰能力强，适于加工现场使用。
（4）角编码器将角位置定义为数字代码的装置称作角编码器。
组成：光源（产生平行）、光码盘（光学玻璃，透光/不透光）、同心圆环（码道）、光电元件（每个码道对应一个光电元件）原理：平行光源→码盘→光电元件→电信号输出每个码道上：透光=1，不透光=0，多个码道： 0101… --- 绝对码。
（5）多面棱体 形状：正棱柱体 面数：4、6、8、12、24、36、72基准：各工作面法线的夹角 应用：测量圆分度误差（自准直仪） 精度：±0.5"～±1"（6）多齿分度盘 组成：上齿盘、下齿盘（直径、齿数、齿形相同） 齿数：360、720、1440等 原理：下齿盘固定不动，上齿盘抬起脱离啮合后，即可绕其主轴旋转，再次啮合，即可根据转过的齿数多少进行精确分度。
精度：±0.1" （弹性变形实现误差平均效应）2.4 物位检测技术2.4.1 液位检测方法 可分为直接检测和间接检测(压力法、浮力法、电学法、热学法,超声波法,微波法,光学法 )两种方法2.4.2 料位检测方法 分 重锤探测法 称重法 声学法2.4.3 相界面的检测第三章 速度的测量3.1 速度的测量方法(1)时间、位移计算测速法(2)加速度积分法和位移微分测速法(3)利用物理参数测量速度(4) 线速度与角速度相互转换测速法3.2 线速度的测量• 较常用的有以下几种：(1)接触辊法(2)光束切断法(3)空间滤波器法(4)相关法（5）皮托管的作用原理• 汽车和火车的行驶速度都可以由车轮转速来计算，所以线速度可以由测出轮子的角速度转换成线速度。
但是飞机和船舶的航行速度不能由发动机的转速直接换算，必须采用其他方法。
• 皮托管是测量流体速度的主要工具，又称为空速管。
广泛用于船舶和飞行体的测速。
• 右图给出皮托管的作用原理。
在测量时，如果流体的方向是已知的，只要把皮托管对准流体流动的方向，使内管顶端(滞止点)能感受全压力 pt ，而具有静压孔的外管感受静压力 ps 。
测出其全压力与静压力，即可根据下式算出流体速度。
ρ为流体密度。
1)由于皮托管的方向与流体方向对的不准。
2)由于皮托管直径不为零，因此沿管外臂的流体线比不受干扰的流体线长，从而使流体速度增大，静压力减小，静压孔实际感受的静压力降低，静压孔距皮托管顶端越近，影响就越大。
3)由于流体受皮托管的滞止，将使滞止点上游的静压力增大。
静压孔离支撑管越近，则读数值就越高。
这种影响与第二条的影响相反，所以适当选择静压孔的位置可以使这两条影响互相抵消。
（6）多普勒测速• 光学多普勒效应：当光源和反射体或散射体之间存在相对运动时，接收到的光波频率与入射光波频率存在差别的现象，是奥地利学者多普勒于1842年发现的。
• 当单色光束人射到运动体上某点时，光波在该点被运动体散射，散射光频率与入射光频率相比，产生了正比于物体运动速度的频率偏移，称为多普勒频移。
22v v p v ρ==v t s t s v p p p p p p =----全压静压动压转速测量演示若转轴上开z 个槽(或齿)，频率计的读数为f（单位为Hz ），则转轴的转速n （单位为r/min ）的计算公式为 齿轮转速测量举例 例：下图中，设齿数z =48， 频率计的读数为f =120Hz ，求该齿轮的转速n 。