關于如何正確的選擇量具

dnwyl1990 發表于 2015-5-26 11:21
版主，你好！
  您說的兩個方法我讓我受益匪淺，但在實際操作時略煩瑣，我在朋友的建議下閱讀了MSA（相關 ...

　　老外的語言直譯為我國的專業語言的確是不好理解。你提供的“量具的選擇”4條，以及你的兩個問題，我的看法如下：
　　1）在我國JJF1001-2011中并無術語“可視解析度”，可視解析度就是我國的“分辨力”，也就是JJF1001的7.14條給的定義，對于數字式儀器也就是7.15條，是儀器數字讀數裝置最后一位數跳一個字代表的量值，對于模擬式儀器一般是最小一個格代表的量值的1/5到1/10，最高不超過1/10，因此模擬式儀器的分辨力又往往稱為“估讀誤差”。因此，此條所說的意思就是測量設備的分辨力應該不大于被測參數相應測量過程控制限（公差）的1/10，從而儀器分辨力可以將“公差劃分成10等分或者更多”。
　　2）GB/T19022明確要求要確保測量結果的準確性和可信性，必需對測量過程進行控制，而采用統計分析方法的“控制圖”是測量過程得到持續有效控制的“最佳”控制方法，因此本條強調了控制圖和統計方法。用統計分析方法和控制圖可以及時發現測量過程的失控以及失控的趨勢，有利于查明失控原因，及時采取措施加以糾正或預防。
　　3）“為了產品控制”，即為了控制產品合格與否的判定不出現誤判，用測量系統分析（簡稱MSA）分析得到的“測量系統的變差”（實際是指%GRR）“必需小于規范限值”（＞30%不可接受，＞10%～30%基本可接受，＜10%可接受）。
　　4）為了控制測量過程的可信性（可靠性），測量系統的有效“解析度”（即分辨力）必需滿足測量要求，分辨力能否滿足要求可以用測量系統變差（%GRR）和/或過程變差6σ加以證明。為了證明分辨力滿足要求“可視解析度”（分辨力）足夠，“建議（分辨力）最多可以到總過程的6σ標準偏差的十分之一”，“以取代傳統上設定”儀器分辨力“最多為公差范圍的1/10的規則”。儀器分辨力最多為公差范圍的1/10是我們以前的測量設備選擇原則之一，這個原則可以用6σ的1/10來表述。其中6σ相當于隨機誤差的全寬，半寬為3σ。原國家計量局推薦的測量設備選擇要求是Mcp＝T/(6σ)=T/(2U)＝T/(3U1)≥1.5，其中T/(2U)≥1.5即可推導出U≤T/3，這就是“1/3原則的來源”。

1.關于術語
　　術語的定義應該以JJF1001-2011為準。
　　“精度”在JJF1001中并不存在，只有一個“精密度”。過去曾經有精密度、正確度、精確度，往往簡稱為“精度”時搞不清到底是精密度還是精確度，因此2011版JJF1001沒有術語“精度”的合法地位，只給出了“精密度”、“正確度”和“準確度”。
　　“分辨率”在JJF1001-2011中同樣不存在，只有“分辨力”和“顯示裝置的分辨力”。“分辨力”是測量設備“可覺察到”的被測量最小變化量，無論模擬式儀器還是數字式儀器都存在著分辨力這個“計量特性”。“顯示裝置的分辨力”只用于數字式儀器，“分度值”只用于模擬式儀器，“顯示裝置的分辨力”和“分度值”表示測量設備的一個“零部件”，數字式儀器只有“顯示裝置的分辨力”這個“零件”，模擬式儀器只有“分度值”這個“零件”，零件是在設計制造中已經形成的，一旦形成產品即固定不變。計量特性“分辨力”是測量設備使用中視具體情況變化的，因此往往需要通過檢定獲得。因此要特別注意區分測量儀器的分辨力與顯示裝置的分辨力完全不同，對數字式儀器而言往往前者是后者的一半。對模擬式儀器而言往往是儀器的分辨力是其分度值的1/2、1/5或1/10，與每個測量者的肉眼估讀能力以及儀器自身的讀數機構關系密切，再有經驗的測量者最多只能估讀千分尺分度值的1/10，對游標量具只能估讀分度值的1/2。
　　“示值誤差”的定義是非常清楚的，可能就用不著解釋了吧。
2.關于測量設備的選擇
　　可以參照JJF1094的公式：U≤MPEV/3，其中U為校準方法的不確定度，MPEV為被檢儀器的最大允差絕對值。這個公式針對校準和檢定，就是你的1/3原則取了比值1/6，如果換成一般測量活動，設被測參數控制限（或公差帶寬度）為T，則T＝最大值－最小值＝上偏差－下偏差＝2MPEV，上式變為U≤T/3。也就是說你選擇的測量方法不確定度U不能大于被測參數控制限T的1/3。
　　當然，你還可以用測量能力指數Mcp來選擇測量方法和測量設備，對于準確度中等的一般檢驗和監控測量活動而言，原國家計量局推薦的是Mcp≥1.5。其中Mcp＝T/(2U)或T/(3U1)，U1是所選測量設備計量特性給測量結果引入的不確定度分量，其大小近似等于規程規定的測量設備的最大允許示值誤差。
3.關于你的案例
　　被測參數控制限T＝0－(-0.014)＝0.014mm。查JJG26-2011杠桿千分尺、杠桿卡規檢定規程表4，分度值0.002mm的杠桿千分尺允差0.002mm，即U1≈0.002mm。則：
　　Mcp＝T/(3U1)＝0.014÷(3×0.002)＝2.3＞1.5。
　　結論：用分度值0.002mm的杠桿千分尺檢測公稱直徑25mm，上偏差0mm，下偏差-0.014mm的工件，測量能力指數Mcp＝2.3＞1.5，測量能力足夠，因此滿足測量要求。

dnwyl1990 發表于 2015-5-19 15:43
非常感謝版主的回帖，受寵若驚，還有有一些疑問，等我整理好再回復您一下，看到好多新名詞和標準，頭有點 ...

　　呵呵，不必客氣，我也是一個普通計量工作者，大家共同探討共同學習，我的意見僅供你參考。

學習了，非常感謝

一般的幾何量測量，樓主說的二個原則結合起來用應該就成了。
關于MSA的，只提了一下分辨率與公差占比的1比10 原則，關于量具的準確度問題沒有直接提及，比較間接，是要通過實驗來驗證的，反映到MSA就是雙性分析中的設備變差（EV）與總變差（TV）的占比，如果EV占比過大，會間接導致零件變差（PV）點比很低，GRR%指標不會達標，間接說明所量具準確度不夠。反復改進后，才能得到測量系統所要求的量具的計量特性要求。
如果是復雜的測量系統，會有更多的選型要求，比如說線性指標、重復性指標、測量能力指數指標等等，不一而足也。

dnwyl1990 發表于 2015-5-27 13:43
“原國家計量局推薦的測量設備選擇要求是Mcp＝T/(6σ)=T/(2U)＝T/(3U1)≥1.5，其中T/(2U)≥1.5即可推導出 ...

　　我說“原國家計量局推薦的測量設備選擇要求是Mcp＝T/(6σ)=T/(2U)＝T/(3U1)≥1.5，其中T/(2U)≥1.5即可推導出U≤T/3，這就是“1/3原則的來源”，是因為由T/(2U)≥1.5可得T≥1.5×(2U)，T≥3U，即可推導出U≤T/3。
　　“U—測量過程或校準過程的不確定度”，但不可以得出“量具的分辯力與量具的不確定度是等同的”這個結論。U是測量過程或校準過程的不確定度，主要來源是測量設備（包括量具）的計量特性引入的不確定度分量U1。
　　統計數據顯示，設其它所有剩余因素引入的不確定度分量合成為U2，一般U1≥U2。以U1的最小情況U1=U2計，因U是U1、U2平方和再開方，則U1和U2均為U的71%。測量能力指數Mcp計算公式使用了2U＝3U1，U1＝(2/3)U，則U1≈0.7U。而U1的主要來源又是測量設備的計量特性（主要是示值最大允差絕對值Δ）造成，在數值的大小上Δ≈U1，所以人們才會認為Δ≈U。但這并不等于說Δ就是U，它們定義不同，大小也只是近似相等，并非完全相等。Δ與U1不是一回事，何況測量設備的分辨力與Δ也不是一回事，就更不能得到“量具的分辯力與量具的不確定度U1是等同的”結論了。

學習了，非常感謝

學習了，有助于工作。

學習了，受教啦，非常感謝！！！

對于你提供的方法一，一般來講，精度可理解為計量器具的準確度等級或示值誤差要求，在選取計量器具時，計量器具的示值誤差應小于等于被測要是公差帶的三分之一到十分之一。即：若某一尺寸為10±0.1，公差帶為0.2，取十分之一為0.02，你選取的計量器具的示值誤差不得超過0.02.
對于方法二：應包含了選擇的計量器具的準確度及測量方法所帶來的誤差影響。舉例為：若某一尺寸為10±0.02，公差帶為0.04，取十分之一為0.004，在沒有合適的計量器具的情況下，選用0-25mm外徑千分尺，該尺示值誤差0.003，采用直接測量時，該量具不可用，但如果配合量塊采用間接測量法時，則可以使用。
示值誤差反映的是計量器具的準確程度通常都習慣用精度來口頭描述，如：0-125mm游標卡尺的精度是0.04mm，其實應為該尺的示值誤差為0.04mm（沒有查規程僅參考），
分辨率一般是計量器具的最小刻度，如0-125mm游標卡尺，其最小刻度是0.02，
分辨力是對采用帶刻度，如百分表分辨率是0.01mm/格，實際可以估讀到0.005,甚至0.002，一般認為分辨力是分辨率的一半。外徑千分尺讀數也是如此。

規矩灣錦苑 發表于 2015-5-27 23:20
　　我說“原國家計量局推薦的測量設備選擇要求是Mcp＝T/(6σ)=T/(2U)＝T/(3U1)≥1.5，其中T/(2U)≥1.5即 ...

請教一下國家計量局推薦的測量設備選擇要求MCP>1.5的出處以及MCP的具體定義是來自哪個國際/國家標準或者哪個規程？

想具體看一看，謝謝！

Punkey 發表于 2016-6-13 14:59
請教一下國家計量局推薦的測量設備選擇要求MCP>1.5的出處以及MCP的具體定義是來自哪個國際/國家標準或者 ...

上世紀八十年代國家計量局關于企業計量定升級的相關文件，以及后續出版的計量檢測點網絡圖設計和測量能力指數計算均可看一看，書籍是有陳渭和梁春裕主編。由趙若江等主編的中國計量測試學會測量管理體系的運行方面的書籍《現代企業計量管理》也有Mcp的介紹。

方法二
在閱讀《常用機械式量具量儀使用問答》時，其表示：按零件公差來選擇測量器具，使測量器具允許的測量方法 極限誤差 不大于零件公差的1/3到1/10。
測量方法的極限誤差可等效為擴展不確定度嗎？

最近剛好要給別人做培訓，受教了

規矩灣錦苑 發表于 2015-5-27 00:05
　　老外的語言直譯為我國的專業語言的確是不好理解。你提供的“量具的選擇”4條，以及你的兩個問題，我 ...

請問一下，什么樣的量具需要估讀，什么樣的不需要估讀，原因是什么。一直困擾了我很久。

　　8樓詢問，Mcp＝T/(6σ)=T/(2U)＝T/(3U1)≥1.5，其中T/(2U)≥1.5即可推導出U≤T/3，這就是1/3原則的來源，其中U為測量過程或校準過程的不確定度，這是不是可得出一個結論“量具的分辯力與量具的不確定度”是等同的？回答是否定的，量具特性有“分辨力”無“不確定度”。所謂量具的不確定度是指量具的計量特性給測得值或測量方法引入的不確定度，“不確定度”屬于測得值或測量方法，是因量具的特性而產生，但不屬于量具。
　　18樓說的“按零件公差來選擇測量器具，使測量器具允許的測量方法 極限誤差 不大于零件公差的1/3到1/10”，就是我所說的U/T≤1/3，一般比值取1/3～1/10。1/3是最低要求或顧客要求的底線，1/10是測量機構測量成本承受的最高限（風險特別高的測量例外）。T稱為“控制限”，是允許的最大值與允許的最小值之差，幾何量計量中稱為“公差”，其它計量領域沒有公差的概念，但有允許的上限和下限，最大值和最小值，其實上限減下限，最大值減最小值得到的差與幾何量計量的公差含義相同。
　　20樓問，什么樣的量具需要估讀，什么樣的不需要估讀，原因是什么？首先我們要區分量具和量儀，理論上實物量具叫量具，實物量具的定義見JJF1001的6.5條，關鍵詞是“以固定形態提供”量值的測量設備，量儀一定會帶有量值轉換或放大系統，因此我們習慣稱呼的“萬能量具”卡尺、千分尺、百分表等，嚴格意義上說是一種錯誤，它們屬于“量儀”而不屬于“量具”。這個問題清楚了，就可以回答20樓的問題了。凡模擬式量儀必有讀數裝置，一定可以估讀，一般可估讀到分度值的1/10、1/5、1/2等，游標放大原理的量儀估讀能力最差。實物量具中單一量值的量具無法估讀，如量塊、塞尺、光滑塞規、螺紋量規等，只有多量值的實物量具（如鋼直尺、鋼卷尺等）必要時才可以估讀，但成套多值量具由多個單值量具組成，也不能估讀，例如砝碼組、標準電阻組、量塊組等。

頂一下。  支持。

非常不錯， 學習了。

滿足十分之一原則，考慮經濟性就好了！