aaj_MSA培训教材--测量系统分析

,单击此处编辑母版文本样式,#,单击此处编辑母版文本样式,#,测量系统分析,Measurement Systems Analysis,MSA,培训教材,目,录,录,一、术,语,语和定,义,义,二、测,量,量数据,的,的质量,三、测,量,量系统,的,的统计,特,特性,四、测量系,统,统分析,一、术,语,语和定,义,义,测量、,量,量具与,测,测量系,统,统,测量赋值给,具,具体事,物,物以表,示,示它们,之,之间关,于,于特殊,特,特性的,关,关系,赋值过,程,程定义,为,为测量,过,过程,赋予的,值,值定义,为,为测量,值,值,量具任何用,来,来获得,测,测量结,果,果的装,置,置,测量系,统,统用来对,被,被测特,性,性赋值,的,的操作,、,、程序,、,、量具,、,、设备,、,、软件,以,以及操,作,作人员,的,的集合,；,；用来,获,获得测,量,量结果,的,的整个,过,过程,偏倚,偏倚是测量,结,结果的,观,观测平,均,均值与,基,基准值,的,的差值,。,。偏倚,常,常被称,为,为“准确度”。基准,值,值，也,称,称为可,接,接受的,基,基准值,或,或标准,值,值。,重复性,重复性,是,是由一,个,个评价,人,人，采,用,用一种,测,测量仪,器,器，多,次,次测量,同,同一零,件,件的同,一,一特性,时,时获得,的,的测量,值,值变差,再现性,再现性,是,是由不,同,同的评,价,价人，,采,采用相,同,同的测,量,量仪器,，,，测量,同,同一零,件,件的同,一,一特性,时,时测量,平,平均值,的,的变差,。,。,稳定性,稳定性,（,（或飘,移,移），,是,是测量,系,系统在,某,某持续,时,时间内,测,测量同,一,一基准,或,或零件,的,的单一,特,特性时,获,获得的,测,测量值,总,总变差,。,。,二、测,量,量数据,的,的质量,测量数,据,据质量,与,与稳定,条,条件下,运,运行的,某,某一侧,量,量系统,得,得到的,多,多次测,量,量结果,的,的统计,特,特性有,关,关。,例如：,假,假定用,在,在稳定,条,条件下,运,运行的,某,某测量,系,系统，,得,得到某,一,一特性,的,的多次,测,测量结,果,果。如,果,果这些,测,测量数,据,据与这,一,一特性,的,的标准,值,值都很“接近”，那么,可,可以说,这,这些测,量,量数据,的,的质量“高”。,三、测,量,量系统,的,的统计,特,特性-1,理想的,测,测量系,统,统在每,次,次使用,时,时，应,只,只产生“正确”的测量,结,结果。,每,每次测,量,量结果,总,总应该,与,与一个,标,标准值,相,相符。,一,一个能,产,产生理,想,想测量,结,结果的,测,测量系,统,统。应,具,具有零,方,方差、,零,零偏倚,和,和对所,测,测的任,何,何产品,错,错误分,类,类为零,概,概率的,统,统计特,性,性。,遗憾的,是,是，具,有,有这样,理,理想的,统,统计特,性,性的测,量,量系统,几,几乎不,存,存在，,因,因此过,程,程管理,者,者必须,采,采用具,有,有不太,理,理想的,统,统计特,性,性的测,量,量系统,。,。,三、测,量,量系统,的,的统计,特,特性-2,测量系,统,统共有,的,的特性,：,：,测量系,统,统中的,变,变差只,能,能是由,于,于普通,原,原因而,不,不是由,于,于特殊,原,原因造,成,成的。,这,这可称,为,为统计,稳,稳定性,；,；,测量系,统,统的变,异,异必须,比,比制造,过,过程的,变,变异小,；,；,变异应,小,小于公,差,差带；,测量精,度,度应高,于,于过程,变,变异和,公,公差带,两,两者中,精,精度较,高,高者；,测量系,统,统统计,特,特性可,能,能随被,测,测项目,的,的改变,而,而变化,。,。若真,的,的如此,，,，测量,系,系统最,大,大的（,最,最坏）,变,变差应,小,小于过,程,程变差,和,和公差,带,带两者,中,中的较,小,小者。,四、测,量,量系统,分,分析,对测量,系,系统进,行,行分析,可,可使我,们,们能定,量,量表示,和,和传递,特,特定的,测,测量系,统,统的局,限,限性。,象每个,过,过程一,样,样，对,用,用来描,述,述测量,系,系统变,差,差的分,布,布可以,赋,赋予下,列,列特性,：,：,1）位置,：,：稳定,性,性、偏,倚,倚、线,性,性；,2）宽度,或,或范围,：,：重复,性,性、再,现,现性。,重复性-1,测量过,程,程的重,复,复性意,味,味着测,量,量系统,自,自身的,变,变异是,一,一致的,。,。由于,仪,仪器自,身,身以及,零,零件在,仪,仪器中,位,位置变,化,化导致,的,的测量,变,变差是,重,重复性,误,误差的,两,两个一,般,般原因,。,。由于,子,子组重,复,复测量,的,的极差,代,代表了,这,这两种,变,变差，,极,极差图,将,将显示,测,测量过,程,程的一,致,致性。,如,如果极,差,差图失,控,控，通,常,常测量,过,过程的,一,一致性,有,有问题,。,。如果,极,极差受,控,控，则,仪,仪器变,差,差及测,量,量过程,在,在研究,期,期间是,一,一致的,。,。,重复性-2,重复性,标,标准偏,差,差或仪,器,器变差,的,的,估,估计为,，,，,式中,为重复,测,测量的,平,平均极,差,差。仪,器,器变差,或,或重复,性,性(假定为,两,两次重,复,复,测量，,评,评价人,数,数乘以,零,零件数,量,量大于15)将为,或,或4.65，,代表正态,分,分布测,量,量结果,的,的99%。d,2,*等于1.128，可从,表,表2中查出,。,。,重复性-3,重复性,示,示例：,从生产,过,过程中,选,选取5件样品,。,。选择,两,两名经,常,常进行,该,该测量,的,的评价,人,人参与,研,研究。,每,每一位,评,评价人,对,对每个,零,零件测,量,量三次,，,，测量,结,结果记,录,录在数,据,据表格,上,上。（,见,见表1）,通过计,算,算每个,子,子组的,均,均值（X）及极,差,差（R）来分,析,析数据,。,。极差,值,值标绘,在,在极差,控,控制图,上,上并计,算,算平均,极,极差（R）。根,据,据试验,次,次数（3）得出,的,的D,3,及D,4,因子（,见,见表3）用来,计,计算极,差,差图的,控,控制限,值,值。画,出,出控制,限,限值来,确,确定所,有,有数值,是,是否受,控,控。如,同,同这里,显,显示的,如,如果所,有,有极差,都,都受控,，,，则所,有,有评价,人,人看起,来,来“相同”。如果,一,一名评,价,价人失,控,控，那,么,么他的,方,方法与,其,其他人,的,的不同,。,。,重复性-4,评价人1评价人2,零件,1234512345,试验,1,217220217214216216216216216220,2216216216212219219216215212220,3,216218216212220220220216212220,XX,均值,216,.,.3218.0216.3212,.,.7218.3216.3218.3217.3215,.,.7213.3220.0216.9,极差,1.04,.,.01.02.04.04.04.01.04,.,.00.0,表1数据表,重复性-5,重复性-6,R图控制,限,限：R=25/10=2,.,.5,D,3,=0.000D,4,=2.575,(,(见表3）,UCL,R,=R,D,4,=2.52,.,.575,LCL,R,=R,D,3,=0.000,重复性,或,或量具,变,变差的,估,估计：,式中d,2,*从表2中查得,，,，它是,依,依赖于,试,试验次,数,数(m=3)及零件,数,数量乘,以评价,人,人数量(g=5 2=10)。,本次研,究,究得出,的,的重复,性,性计算,为,为5.15,e=5.15,1.45=7.5，式中,5.15代表正,态,态分布,的,的99%测量结,果,果。,重复性-7,表三,控,控制,图,图常数,子组内,观察次,数,数A,2,D,3,D,4,21.88003.267,31.02302.575,40.72902.282,50.57702.115,60.48302.004,70.4190.0761.924,80.3730.1361.864,90.3370.1841.816,100.3080.2231.777,110.2850.2561.744,120.2660.2841.716,130.2490.3081.692,140.2350.3291.671,150.2230.3481.652,再现性-1,测量过,程,程的再,现,现性表,明,明评价,人,人的变,异,异性是,一,一致的,。,。考虑,评,评价人,变,变异性,的,的一种,方,方法是,认,认识变,异,异性代,表,表每位,评,评价人,造,造成的,递,递增偏,倚,倚。如,果,果这种,偏,偏倚或,评,评价人,的,的变异,性,性真正,存,存在，,每,每位评,价,价人的,所,所有平,均,均值将,会,会不同,，,，这可,以,以通过,比,比较评,价,价人对,每,每个零,件,件的平,均,均值，,在,在均值,控,控制图,上,上看出,。,。,评价人,的,的变异,性,性或再,现,现性可,通,通过确,定,定每一,评,评价人,所,所有平,均,均值，,然,然后从,评,评价人,最,最大平,均,均值减,去,去最小,的,的得到,极,极差（R,0,）来估,计,计。再,现,现性的,标,标准偏,差,差（,0,）估计,为,为R,0,/d,2,*。再现,性,性（假,定,定2名评价,人,人）为5.15R,0,/d,2,*或3.65R。代表,正,正态分,布,布测量,结,结果的99%，d,2,*等于1.41（见表2）,再现性-2,再现性,示,示例,根据表1所示数,据,据，通,过,过平均,每,每位评,价,价人获,得,得的所,有,有样品,值,值来计,算,算各位,评,评价人,平,平均值,，,，确定,评,评价人,平,平均值,的,的极差,（,（R,0,）由最,大,大减去,最,最小值,得,得出。,R,0,=216.9,-,-216.3,=,=0.6,估计的,评,评价人,标,标准偏,差,差=R,0,/d,2,*=0,.,.6/1.41=0,.,.4,式中d,2,*从表2查出，,它,它取决,于,于评价,人,人的人,数,数（m-2,),)和g，这里g为1，因为,只,只有1个极差,计,计算。,再现性-3,再现性,2.2,由于量,具,具变差,影,影响了,该,该估计,值,值，必,须,须通过,减,减去重,复,复性部,分,分来校,正,正。,校正过,的,的再现,性,性=,1.0,式中：n零件,数,数量，r试验,次,次数。,校正的,评,评价人,标,标准偏,差,差,均值和,极,极差法-1,均值和,极,极差法(,-,-R)是确定,测,测量系,统,统的重,复,复性和,再,再现性,的,的一种,数,数学方,法,法。,均值和,极,极差法-,2,如果重,复,复性比,再,再现性,大,大，原,因,因可能,是,是：,量具需,要,要维修,；,；,应重新,设,设计量,具,具使其,更,更精密,；,；,应改进,量,量具的,夹,夹紧或,定,定位装,置,置；,零件内,变,变差太,大,大。,均值和,极,极差法-3,如果再,现,现性大,于,于重复,性,性，原,因,因可能,是,是：,需要对,操,操作员,进,进行如,何,何使用,量,量具和,读,读数的,培,培训；,量具表,盘,盘上的,刻,刻度值,不,不清楚,；,；,可能需,要,要某种,形,形式的,夹,夹具来,帮,帮助操,作,作者更,为,为一致,地,地使用,量,量具。,均值和,极,极差法-4,按下式,计,计算评,价,价人变,差,差（AV）：,AV=,式中：n=零件的,个,个数，r=试验的,次,次数。,如,如果根,号,号内的,值,值为负,值,值，则,取,取AV0,重复性,和,和再现,性,性（RR）计算公,式,式,测量系,统,统重复,性,性和再,现,现性变,差,差（RR或m）等于,设,设备