影像測量儀 :誤差、精度的定義,對測量造成的影響
誤差的定義:所測得的數值與其真值(標稱值)之間的差。理論真值(名義值):設計時給定,或者計算得到的值,如零件的名義尺寸,也可以理解為圖紙上標注的值;約定真值:一些幾何量和物理量的公認值。例如,由國際數據委員會推薦的真空光速、阿伏加德羅常量等特定量的最新值。相對真值:更高測量精度等級的標準儀器測量出來的值。
無論測量精度多高,誤差是客觀存在的,真值通常是未知的,因此誤差通常是未知的。這里的真值與理論真值不是一個概念。
產生隨機誤差的原因:測量裝置方面的因素:零部件變形、信號處理電路的隨機噪聲等。環(huán)境方面的因素:溫度、濕度、氣壓的變化,光照強度、電磁場的變化等。人為方面的因素:瞄準、讀數不穩(wěn)定,人為操作不當等。可以證明:當測量次數趨向無限時,算術平均值必然趨近于真值。
系統(tǒng)誤差:是指在確定的測量條件下,某種測量方法和裝置,在測量之前就已存在誤差,并始終以必然性規(guī)律影響測量結果的正確度。
實際的測量過程往往存在系統(tǒng)誤差,有時系統(tǒng)誤差數值還比較大。系統(tǒng)誤差不易被發(fā)現,多次重復測量又不能減小它對測量結果的影響。系統(tǒng)誤差比隨機誤差具有更大的危險性,必須認真研究系統(tǒng)誤差的特征與規(guī)律,發(fā)現、減小或消除系統(tǒng)誤差。
系統(tǒng)誤差由固定不變的或者按確定規(guī)律變化的因素造成,在條件充分的情況下這些因素是可以掌握的。主要來源于:
測量裝置方面的因素:計量校準后發(fā)現的偏差、儀器設計原理缺陷、儀器制造和安裝的不正確等。環(huán)境方面的因素:測量時的實際溫度對標準溫度的偏差、測量過程中的溫度、濕度按一定規(guī)律變化的誤差。測量方法的因素:采用近似的測量方法或計算公式引起的誤差等。測量人員的因素:測量人員固有的測量習性引起的誤差等。
因此,測量裝置要請專業(yè)工程師定期進行校準,測量室的環(huán)境要按建議布置,控制溫度、濕度、振動等因素。測量人員需要經過專業(yè)的培訓指導,測量時的操作必須規(guī)范。
如何發(fā)現系統(tǒng)誤差,即何時需要請工程師來進行校準?一般建議機器半年進行一次校準維護保養(yǎng),還有一個簡單的方法推薦,可以配一個精度較高(一般比測量儀器高一到兩級)的標準器,用儀器來測量標準器,如果發(fā)現與標準器的標稱值偏差超過可接受的范圍,就需要進行校準。
消除系統(tǒng)誤差最理想的方法:消除誤差源。要求測量人員對測量過程中可能產生系統(tǒng)誤差的各個環(huán)節(jié)作仔細分析。所用基準件、標準件是否準確。所用儀器是否處于正常工作狀態(tài),是否經過檢定。儀器的調整、測件的安裝定位和支承裝卡是否正確合理。所采用的測量方法和計算方法是否正確,有無理論誤差。測量的環(huán)境條件是否符合要求,如溫度、震動等。
精度(不確定度)的含義:1)準確度它是系統(tǒng)誤差大小的反映,表征測量結果穩(wěn)定地接近真值的程度。2)精密度它是隨機誤差大小的反映,表征測量結果的一致性或誤差的分散性。3)精確度它是系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩者的綜合的反映。表征測量結果與真值之間的一致程度。
影像測量儀精度
重復精度:同一測量方法和測試條件,在一個不太長的時間間隔內,連續(xù)多次測量同一物理參數所得到的數據分散程度,反應了誤差的精密度。很多設備都有重復定位精度指標。復現精度:用不同測量方法、測試儀器等,在較長的時間間隔對同一物理參數做多次測量,所得數據相一致的接近程度。一般復現精度低于重復精度。若重復精度和復現精度都很高,說明設備精度穩(wěn)定,測量結果準確可信。分辨率:儀器設備能感受、識別或探測的輸入量的最小值。例如:游標卡尺的分辨率是0.01mm,千分尺的分辨率為0.0005mm。
要使得測量精確度高,分辨率必須高,而分辨率高測量精度未必高。
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