1、測量誤差的分類以及解決方法1、  系統誤差   能夠保持恒定不變或按照一定規律變化的測量誤差，稱為系統誤差。系統誤差主要是由于測量設備、測量方法的不完善和測量條件的不穩定而引起的。由于系統誤差表示了測量結果偏離其真實值的程度，即反映了測量結果的準確度，所以在誤差理論中，經常用準確度來表示系統誤差的大小。系統誤差越小，測量結果的準確度就越高。2、  偶然誤差    偶然誤差又稱隨機誤差，是一種大小和符號都不確定的誤差，即在同一條件下對同一被測量重復測量時，各次測量結果服從某種統計分布；這種誤差的處理依據概率統計方法。產生偶然誤

2、差的原因很多，如溫度、磁場、電源頻率等的偶然變化等都可能引起這種誤差；另一方面觀測者本身感官分辨能力的限制，也是偶然誤差的一個來源。偶然誤差反映了測量的精密度，偶然誤差越小，精密度就越高，反之則精密度越低。    系統誤差和偶然誤差是兩類性質完全不同的誤差。系統誤差反映在一定條件下誤差出現的必然性；而偶然則反映在一定條件下誤差出現的可能性。3、  疏失誤差    疏失誤差是測量過程中操作、讀數、記錄和計算等方面的錯誤所引起的誤差。顯然，凡是含有疏失誤差的測量結果都是應該擯棄的。解決方法： 測量誤差是不可能絕對消除的

3、，但要盡可能減小誤差對測量結果的影響，使其減小到允許的范圍內。消除測量誤差，應根據誤差的來源和性質，采取相應的措施和方法。必須指出，一個測量結果中既存在系統誤差，又存在偶然誤差，要截然區分兩者是不容易的。所以應根據測量的要求和兩者對測量結果的影響程度，選擇消除方法。一般情況下，在對精密度要求不高的工程測量中，主要考慮對系統誤差的消除；而在科研、計量等對測量準確度和精密度要求較高的測量中，必須同時考慮消除上述兩種誤差。1、  系統誤差的消除方法(1)      對測量儀表進行校正  在準確度要求較高的測量結果中，引入校正值進行

4、修正。(2)      消除產生誤差的根源  即正確選擇測量方法和測量儀器，盡量使測量儀表在規定的使用條件下工作，消除各種外界因素造成的影響。采用特殊的測量方法  如正負誤差補償法、替代法等。例如，用電流表測量電流時，考慮到外磁場對讀數的影響，可以把電流表轉動180度，進行兩次測量。在兩次測量中，必然出現一次讀數偏大，而另一次讀數偏小，取兩次讀數的平均值作為測量結果，其正負誤差抵消，可以有效地消除外磁場對測量的影響。2、  偶然誤差的消除方法消除偶然誤差可采用在同一條件下，對被測量進行足夠多次的重復測量，取其平均值

5、作為測量結果的方法。根據統計學原理可知，在足夠多次的重復測量中，正誤差和負誤差出現的可能性幾乎相同，因此偶然誤差的平均值幾乎為零。所以，在測量儀器儀表選定以后，測量次數是保證測量精密度的前提。.培訓內容： 單元名稱內容與重點單元目標一、測量術語1測量數據的質量2術語總結 真值3測量不確定度系統全面學習MSA基礎知識二、SPC統計過程控制1普通原因變差及特殊原因變差 過程能力與過程性能2.  對產品決策的影響3.  對過程決策的影響變差的分類和來源型錯誤  型錯誤 三、測量系統的統計特性1分辨率，準確度2. 重復性，再現性，穩定性，偏倚，線性測量

6、系統的基本特性四、測量系統變差的類型1 測量過程變差2 測量過程變差分析3 測量過程FMEA MSA分析計劃位置變差 寬度變差測量系統變差對產品決策的影響 產品特殊特性及顧客風險分析 對過程決策的影響GRR對能力指數Cp的影響測量系統預測性和預防性維護五、計量型測量系統研究1 確定測量系統偏倚的2 確定測量系統穩定性3 確定測量系統線性4 確定重復性和再現性1 測量過程控制圖2. 獨立樣本法3. 控制圖樣本法4. GRR分析5. Excel應用6. Minitab的應用六、計數型測量系統研究1.假設檢驗分析2.交叉表3. 量具性能曲線1. 交叉表方法2.  置信區間計算3. 復雜測量

7、系統實踐測量分析系統在測試數據分析中的應用      摘要 通過對測量數據產生偏差的原因進行分析，有針對性地描述了測量分析系統(MSA)在測試數據分析中的具體應用情況，說明MSA的應用可以減少實驗室在儀器設備、人員操作、環境、方法以及應樣品的差異造成的測試結果的偏差，從而有效提高實驗室的檢測能力和檢測精度。關鍵詞 誤差 測量 系統 分析 應用 1 引言              在一般實驗室中，檢測人員對得

8、出的實驗數據的處理通常是記錄下來，然后跟標準中的要求進行比較得出一個合格與否的結論。而所使用的設備和測量儀器的好壞僅依靠一年一次的校準、檢定或者定期的期間核查來做為判定依據，這樣就可能無法保證實驗數據的可靠性，其所代表的產品批次的質量也不能得到完全的證實。從而浪費了大量的實驗數據極其所包含的大量信息。而如果我們能應用測量系統分析(MSA)，也就是通過使用一些合適的統計技術對這些數據進行分析，就可以減少因設備引起的誤差，并得到測試中所隱含的信息，從而大大提高測試數據的可靠性。2 測試數據偏差分析對測試過程而言，產生測試數據偏差的因素一般有三種：隨機誤差、系統誤差和測試設備本身隨時間而產生的偏倚。

9、隨機誤差指在對同一測量的多次測量中，受偶然因素影響而以不可預知的方式變化的誤差，它由設備的精度決定。系統誤差指在對同一測量的多次測量中，它保持不變或按某種規律而變化的誤差，是除測量儀器精度以外的其他測量系統的因素所造成的。我們平時所說的產品質量特性的測試結果就是該產品由于受到隨機誤差和系統誤差的綜合影響而表現出質量的差異和波動。偏倚是由測試設備產生的另一種誤差，指設備本身產生變化而引起的測量值與真實值之間的不一致。也就是說隨時間變化設備的同一數據產生了漂移。針對上述三種因素，我們可以應用不同的測量統計分析技術來消除混沌的和不合理的誤差來源，現分述如下：隨機誤差通常用重復性變差(EV)表示，即由

10、一個評價人使用相同的測量儀器對同一個樣品上同一特征進行多次測試所得到的測量變差；它是設備本身所固有的，也叫設備變差。重復性產生的變差是隨機的，因此所測得數據是服從正態分布的，可以用EXCEL中提供的統計函數AVERAGE計算數據組的均值，用函數STDEV計算數據組的偏差，根據均值和偏差得出測量值的上下限值。將新測得的數值加入到以往的數據組中進行計算。看測得的數值是否在上下限即統計容許區間內就可判斷數據的正確性及可靠性即設備精度是否可靠。實驗室中對設備的期間核查就可應用這種方法來進行判斷。例如由同一個檢測人員定期用同一把數顯卡尺對一個基準件測量其尺寸，測得一組n=12個數據：5.99、5.98、

11、5.98、5.99、6.00、6.01、6.00、6.01、6.02、6.00、5.99、6.01，用AVERAGE計算數據組的均值為5.9983，STDEV計算數據組的偏差為0.0127，取1-a=0.95的容許區間即k（12，0.95，0.95）=2.12，可計算出上下區間×0.0116=5.9714、Ls=6.0008+2.12×0.0116=6.0252，由此可見這組數據均是落在區間內的，測得的數據是可信任的。系統誤差用再現性變差(AV)表示，指不同的評價人使用相同的測量儀器對同一個樣品上同一特征，進行測量所得的平均值的變差；也叫評價人變差。在再現性的計算中包括了重

12、復性。從更廣的定義上，再現性不僅可以用來判斷因評價人的不同而導致結果的不同程度，同時還可以判斷因：儀器設備、試驗方法、試驗室及環境（溫度、濕度）的不同，即實驗室與實驗室的差別，而導致結果的不同程度。可用于外部和內部的比對試驗以及作為試驗方法、環境等改進的依據。我們在進行產品質量分析，根據測試結果所得到的數據，在分析哪個或哪幾個因素對質量特性的差異影響顯著時，需要用方差分析的方法將兩種誤差分離后再進行比較。為減少計算量，一般利用EXCEL中工具欄提供的數據分析項就可直接得出結果。以下是單因素方差分析的具體計算方法：  令：R=全部數據的平方和；Q=各組數據之和的平方除于本組數據個數n后

13、再相加；P=全部數據之和的平方除于總的數據個數N。于是：總方差S總=R-P    隨機誤差Se=R-Q；    系統誤差SA=S總-Se= Q-P；統計量：MSA=SA/(組數-1)= Q-P/(組數-1)；        M Se=Se/(總的數據個數-組數)= R-Q/(總的數據個數-組數)；               &

14、#160;     F= MSA/ M Se= Q-P/(組數-1)/ R-Q/(總的數據個數-組數)統計量F服從自由度為(組數-1)，(總的數據個數-組數)的F分布，若計算的F值大于某一臨界值Fa  可認為系統誤差的影響是顯著的。一般以a=0.05做為顯著性判斷的臨界值，a=0.01為特別顯著。一般用GRR來表示量具的重復性和再現性。也就是說，GRR值等于系統內部變差和系統之間變差的和即GRR=(AV)2+(EV)20.5.通常用%GRR來判斷測量系統整體的可接受程度，%GRR <10%表示測量系統可接受, %GRR>30%表示測

15、量系統不可接受。%GRR=100GRR/TV=100 GRR/ (GRR)2+(PV)2 0.5，其中TV為總變差，PV為樣品特征值的變差由樣品特征值平均值的極差(RP)乘以一個常數所決定。偏倚(通常被稱為“準確度”)指對相同樣品上同一特征值與真值(參考值)的差異。偏倚等于測量的平均值減去參考值。造成過大的偏倚的可能原因有：儀器需要校準；儀器、設備或夾具磨損；基準的磨損或損壞，基準偏差；不適當的校準或使用基準設定；儀器質量不良；線性誤差；使用錯誤量具；不同的測量方法；測量的特性不對；環境(溫度、濕度等)；變形(量具或試樣)等。得出一組偏倚值，可以按區間的計算方法算出偏倚值附近的1-a置信區間，若0落在置信區間內，則偏倚在這a水準上是可接受的(一般采用95%的置信度)。偏倚不可接受時，應對測量系統進行仔細檢查，找出原因加以解決。如果測量系統的偏倚不等于零。若有可能，應該采用硬件修正法、軟件修正法或同時使用兩種方法對量具進行重新校準以達到零偏倚。如調整儀器零位和/或給設備添加修正值表對測量值進行修正。3 結束語針對產生誤差的不同原因，用不同的方法對測量數據進行整合統計分析，就可根據分析結論，從人、機、料、法、環各個環節對測量系統進行控制加以改進。對復雜的或不可重復的測量系統，還可