测量误差的来源分析

测量误差的来源分析

作者：高军妮

来源：《价值工程》2011年第01期

摘要：在测量过程中，无论是直接测量还是间接测量，都无法做到完全消除测量误差。测量误差的来源是多方面的，本文通过对测量误差主要来源的分析，以有效的对其产生来源进行控制，以减少测量误差的产生。

Abstract: In the measurement process, Whether it is direct measurement or indirect measurement, it can not be completely eliminated measurement error. There are many sources of measurement error, and this paper analysises the main source of measurement error to effectively control the sources of its production to reduce the measurement error generated.

关键词：测量误差；方法；环境

Key words: measurement error；method；environment

中图分类号：TH12 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）01-0032-01

1测量误差的定义

在测量过程中，由于测量器具本身的误差以及测量方法、测量环境等因素制约，导致测得值与被测真值之间存在一定的差异，这种差异称为测量误差。

2测量误差来源分析及措施

测量误差的来源是多方面的，影响测量误差的产生，主要有下几个方面因素：

2.1 测量器具误差测量器具误差包括测量器具本身的原理误差和制造误差。①原理误差。测量器具在设计时，经常采用近似的实际工作原理代替理论的工作原理所造成的测量误差，称为原理误差。为了减少测量误差，一般在仪器设计时都进行了修正。②制造误差。测量器具一般是由多个零部件组成的，在制造和安装中不可避免的存在误差，这种误差即为制造误差。因此在测量工件时，要选择测量误差小的测量器具或带有修正值的测量器具，以减少测量误差。

2.2 测量方法误差测量方法误差主要包括对准误差、测量力误差、阿贝误差及定位安装方法误差四个方面。

2.2.1 对准误差对准误差分为被测量对准误差和读数对准误差两种。①被测量对准误差主要是因定位不准确，测量方向偏离被测尺寸所造成的误差。例如：测量方向倾斜，侧头偏移

等，对准误差的大小主要取决于测量人员的技术水平。②读数对准误差主要是因读数时，人的视线与测量器具刻度不垂直所引起的偏视误差。因此操作者在目视测量读数时，要尽可能做到在垂直位置读数，以减少测量误差。

2.2.2 测量力误差采用接触测量时，为保证可靠的接触，必须给测头施加一定的测量力，测量力使被测工件和测量器具产生弹性变形而引起的测量误差。对于一些细长工件，如：细长轴、1米以上的刻线尺、长丝杠等，由于测量力的作用和本身自重而产生的弯曲变形，引起的测量误差。通过合理的选择支承点位置，可以减少弯曲变形所引起的那部分测量误差。因此在测量中可选择适当的支点位置以减小自重变形对测量结果的影响。

例如：长度为L的细长杆，采用两点自由支撑，其变形最小的支点位置有以下几种类型：a=0.22031L，杆的长度变化量最小；a=0.2113L，杆的两端平行度变化量最小；a=0.2336L，杆的中间弯曲量最小；a=0.2232L，杆的中间与两端的变形（挠度）相等。[3]

2.2.3 阿贝误差被测工件的测量轴线与测量仪器的测量轴线重合或在其延长线上，称为阿贝原则。违反阿贝原则产生的误差称为阿贝误差。

2.2.4 定位安装方法误差由于被测工件测量基准面的选定和安装方式造成的误差，包括由于测量基准面和设计基准或工艺基准不一致造成的定位误差，也包括由于安装方式造成的测量误差。因此在测量过程中，遵守基准同一原则，即设计、工艺、装配和检验等基准尽可能的一致，以减少误差的产生。

2.3 环境误差在测量工件时通常会因受到不同的温度、湿度、气压、振动、噪声等诸多因素的影响，工件在不同的测量环境下，测量值都存在变化，这种变化即为环境误差。在环境误差中，温度是主要的影响因素。在几何测量过程中，标准测量温度为20℃。当测量温度偏离标准温度或变动时，或测量器具与被测工件存在温差时，都会产生测量误差。

工业中规定以20℃为标准温度。任何温度对标准温度引起的尺寸变化量为：△L=L?鄢α（t-20°）[2]。

式中：L为物体长度；α为物体材料膨胀系数（1/℃）；t为测量时的物体温度。

绝对测量中，用量具或仪器中的标尺与被测工件作比较；相对测量中用标准件与被测工件作比较，如果它们之间的线膨胀系数不同，引起尺寸变化量为：

△L=L[α1（t1-20）-α2（t2-20）][1]

式中α1为量具的线膨胀系数；α2为被测工件的线膨胀系数；t1为量具的温度；t2为被测工件的温度。

消除温度误差的措施：

2.3.1 定温法把量具或仪器与被测工件置于同一温度条件下，使两者与周围温度相同，然后进行测量。定温后，对标准温度引起的变化量为：△L=L[（α1-α2）（t-20）]=L[（α1-α2）?鄢t-20?鄢（α1-α2）]（1）

式中 t为定温后两者的温差。

2.3.2 尽可能使被测工件与量具或仪器材料的线膨胀系数相同：根据公式（1）可以得出，在定温后，被测件与量具或仪器就算偏离了标准温度，也不会引起测量误差。

2.3.3 尽可能避免其它因素造成的误差，如阳光、灯光等直接长时间照射以及手传递热量等造成的误差。

2.4 测量人员除完全自动测量外，测量总离不开人的操作。测量人员的工作责任心、技术水平、操作的熟练程度以及测量习惯等因素都可能造成测量误差的产生。因此，加强测量人员的业务素质和技能培训也是减少测量误差的一种有用途径。

3结束语

在实际的工作中，测量误差不可能完全消除，但通过对其产生来源进行分析，在实际操作中尽可能避免和减少这些因素的影响，可以有效的控制和减少测量误差的产生。

参考文献：

[1]何永熹.机械精度设计与检测[M].国防工业出版社，2006.

[2]孟少农.机械加工工艺手册第三卷[M].机械工业出版社，1992.

[3]罗南星.测量误差及数据处理[M].计量出版社，1984.