量规仪器校正管理及测量系统分析技术.pptx

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1、撰稿撰稿/ /主讲：主讲：宋志军课程内容介绍第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識 1.1 計量學相關名詞介紹 1.2 計量技術的專業分類 1.3 計量單位和單位制第四章第四章 企業常見量規儀器校正案例企業常見量規儀器校正案例 4.1 案例分析5類 4.2 校正要求與校正成績書第三章第三章 量規儀器校正量規儀器校正 3.1 量規儀器校正與管理流程 3.2 校正方法的選擇與使用 3.3 儀器校正周期的確定 3.4 不確定度的計算第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理 2.1 IS09000之儀器管理要求說明 2.2 量規儀器管理全過程 2.3 測量系統分析技術(MSA)介紹1.1 計量學相關

2、名詞介紹計量學相關名詞介紹 特定的量-一段電線的長度一根電線的電阻廣義的量-長度時間質量溫度電阻等 量: 現象物体或物質的可以定性區別和定量确定的一种屬性。量值 由數值和計量單位的乘積所表示的量的大小。例如 5.3m 12kg -40實現單位統一和量值准确可靠的測量。 計量計量:測量以确定量值為目的的一組操作例如用卡尺度零件尺寸用秤稱重量为什么说“半斤=八两”？第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識測試：具有試驗性質的測量或試驗和測量的綜合 計量基准能夠复現保存和傳遞量值并經國家鑒定作為統一全國量值依据的計量器具。 國家基准副基准工作基准是国家校准基准的简称，因为全国只有一个，所以对它必须

3、特别爱护。只在非常情况下才可使用。 副基准是通过与国家基准比对或校准来确定其量值、并经国家鉴定、批准的仪器。一旦国家基准有损坏，副基准可用来替代国家基准。 是经与国家基准或副基准校准或比对，并经国家鉴定，实际用于校准工作的标准器。设工作基准的目的是使国家基准和副基准不因频繁使用而降低其校准特性或遭受损坏。 国家基准、副基准工作基准仪器校准仪器过程测量器具第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識 計量標准按國家計量檢定系統表規定的准确度等級用于檢定較低等級計量標准或工作計量器具的計量器具。（包含校准調整修理封印標記等）計量确認為确保測量設備處于滿足預期使用要求的狀態所需要的一組操作。JJG 1

4、-89 钢直尺检定规定JJG 2001-87 线纹计量器具检定系统第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識通過具有規定不确定度的不間斷的比較鏈使測量結果或標准的量值能夠与規定的計量標准(通常是國際或國家計量基准)聯系起來的特性。溯源性(量值溯值)碘吸收稳定的氦氖激光光谱灯（管）校准量块工作量块（校准实验室）1109不确定度1l07不确定度1l06不确定度1l05不确定度现场使用的测微计1l04不确定度可單獨地或与輔助設備一起用以直接或間接确定被測對象量值的器具或裝置。為确定被測量值所必需的計量器具和輔助設備的總稱。-將測量值換成可直接觀察的示值或等效信息的計量器具。 例如電流表溫度計數字頻率

5、計記錄式光譜儀等-可复現或提供給定量的一個或多個已知量值的器具。 例如砝碼量塊標准電阻等A)實物量具B) 計量儀器(儀表)C) 計量裝置儀器(測量設備)第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識检测设备的分类控制检测设备的分类控制 按实际生产中的用途。各类检测设备、仪表、量具、装置等，可分为以下三类：(1)检验校准用(A类) 凡属用于评定产品质量的检验设备、仪表、量具必须按规定的校准周期进行校准，以确保检验的有效性。凡参与量值传递的校准用仪表、量具必须进行周期校准。(2)工艺参数监控用(B类) 许多过程，尤其是特殊过程，常用一些仪表(如焊接和电镀用电流表、电压表、压铸和注塑用压力表、温度表冲，

6、术监控或调整工艺参数以符合工艺文件规定。这类仪表的准确度影响到工艺参数的正确性，因为一般工艺参数都允许在一定范围内变动，工艺参数微小的变化一般不会对产品质量造成严重影响。因此对这类仪表按规定的周期(一般为一年)校准即可。对这种仪表，往往可以来用比对的办法，在线进行校准，以免影响生产。(3)指示用(C类) 有些仪表仅有指示性功能，如有的电流表和电压表仅指示有电与否。对这类仪表只需进行一次性校准，购进时应检查有无计量管理部门授权发放的检定合格证或相应标记。对属于法定强制检定的计量器具(企业的最高标准仪器、影响安全和健康的仪器、环境监测用仪表、贸易结算用衡器)，应按期送交计量部门检定。第一章第一章

7、計量學基礎知識計量學基礎知識 檢定為評定計量器具的計量特性确定其是否符合法定要求(即合格)所進行的全部工作。 校准在規定條件下為确定計量器具或測量系統所指示的量值或實物量具或標准物質所代表的量值与對應的由標准所复現的量值之間關系的一組操作。注 1)校准結果既可賦予被測量以示值又可确定示值的修正值2)校准也可确定其他計量特性3)校准結果可以記錄在校准証書或校准報告上4)有時可用校准曲線表述校准結果。我国的“计量法”对于量具只要求进行检定(定性或定量评定) 第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識 比對在規定條件下對相同准确度等級的同种計量基准標准或工作計量器具之間的量值進行比較。第一章第一章

8、計量學基礎知識計量學基礎知識 不确定度与測量結果關聯的參數它表征可合理地認作(賦予)被測量之值的分散性。或指對測量結果的正确性和准确度的可疑程度。误差：测量结果与被测量量(真)值间的差异，称为(测量)误差。測量誤差測量不确定度是一個有正或負符號的量值其值為測量結果減去被測量的真值是一個無符號的參數值用標准偏差或標准偏差的倍數表示該參數的值誤差表明測量結果偏离真值測量不确定度与表明測量值的分散性誤差是客觀存在的不以人的認識程度而改變誤差和系統誤差測量不确定度与人們對被測量影響量及測量過程的認識有關由于真值未知往往不能准确得到測量誤差的值。當用約定真值代替真值時可以得到測量誤差的估計值測量不确定度

9、可以由人們根据實驗資料經驗等信息進行評定從而可以定量确定測量不确定度的值測量誤差按性質可分為隨机誤差和系統誤差和系統誤差都是無窮多次測量時的理想概念測量不确定度評定時一般不區分其性質若需說明時表述為由隨机影響引入的不确定度分量由系統影響引入的不确定度分量。不能叫隨机不确定度或系統不确定度。已知系統誤差的估計值時可以對測量結果進行修正得到已修正的測量結果不能用測量不确定度對測量結果進行修正已修正的測量結果的測量不确定主或應考慮修正不完善引入的測量不确定度分量。第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識 准确度表示測量結果与被測量的(約定)真值之間的一致程度。 精密度重复量測時其量測數据間差异的程

10、度。低精密度低准确度高精密度低准确度高精密度高准确度第一章第一章 計量學基礎知識計量學基礎知識确确定定提供辅辅助助设设备备监监视视与与测测量量装装量量装装置置过程监视与测量活动组织组织验证产品符合性的检测活动选选定定测量仪器测量仪器软件软件产品符合要求的证据测量标准测量标准监监视视与与测测量量装装量量要要求求满足满足标准标准物质物质ISO 9001:2000之 “7.6监视和测量装置的控制” 组织应确定需实施的监视和测量以及所需的监视和测量装置，组织应确定需实施的监视和测量以及所需的监视和测量装置，为产品符合确定的要求（见为产品符合确定的要求（见7.2.1）提供证据）提供证据.第二章第二章 量

11、規儀器管理量規儀器管理ISO 9001:2000之 “7.6监视和测量装置的控制” 组织应建立过程组织应建立过程,以确保监视和测量活动可行并以及监视和测以确保监视和测量活动可行并以及监视和测量的要求相一致的方式实施量的要求相一致的方式实施.采购登记校准标识使用维护报废控制过程监测活动测量活动测量精度？监测方式？考虑测量范围？监测对象？考虑频率/数量方法/条件实施定期保养仪器确认进行QC工程表校正要求产品要求过程要求第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理ISO 9001:2000之 “7.6监视和测量装置的控制” 为确保结果有效为确保结果有效,必要时必要时,测量设备应测量设备应: a)对照能溯源

12、到国际或国家标准的对照能溯源到国际或国家标准的测量标准测量标准,按照规定的时间间隔或在按照规定的时间间隔或在使用前进行校准或检定使用前进行校准或检定.当不存在上当不存在上述标准时述标准时,应记录校准或检定的依据应记录校准或检定的依据;b)进行调整或必要时再调整进行调整或必要时再调整;c)得到识别得到识别,以确定其校准状态以确定其校准状态; d)防止可能使测量结果失效的调整防止可能使测量结果失效的调整.e)在搬运、维护和贮存期间防止损在搬运、维护和贮存期间防止损失或失效。失或失效。JJG检定标准校准依据检定校正使用前确认周期规定标识调整/再调整封缄防护搬运维护贮存防止失效识别状态第二章第二章 量

13、規儀器管理量規儀器管理ISO 9001:2000之 “7.6监视和测量装置的控制” 此外，当发现设备不符合要求时，组织应对以往测量结果的有此外，当发现设备不符合要求时，组织应对以往测量结果的有效性进行评价和记录。组织对该设备和任何受影响的产品采取适效性进行评价和记录。组织对该设备和任何受影响的产品采取适当措施。当措施。校准和验证结果的记录应予保持校准和验证结果的记录应予保持（见（见4.2.4）。）。测量仪器测量仪器制造测量.制造测量制造测量OK?NG记录记录评价记录已生产之产品在库重测通知客户追回重测调整/修理/校准检定报告校准成绩书R&R维修履历 当计算机软件用于规定要求的监视和当计算机软件

14、用于规定要求的监视和测量时，应确认其满足预期用途的能力。测量时，应确认其满足预期用途的能力。确认应在初次使用前进行，必要时再确认。确认应在初次使用前进行，必要时再确认。软件软件第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理测量系统测量系统=操作员操作员 +量规仪器量规仪器+测量方法测量方法+ 测量对象测量对象+测量环境测量环境操作程度精密程度使用程度可操作性测量精度温度湿度振动影响基准界定产品公差观察能力 象每個過程一樣，對用來描述測量系統變差的分佈可以賦予下列特性： 1）位置： 穩定性; 偏倚; 線性; 2）寬度或範圍: 重復性; 再現性;测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器

15、管理测量系统分析测量系统分析Measurement System Analysis影响测量结果的因素影响测量结果的因素n 适用于所有列入控制计划的测量系统适用于所有列入控制计划的测量系统v计量型计量型 (Variable)v计数型计数型 (Attribute)測量系統在某一持續時間內測量同一基準或測量系統在某一持續時間內測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差零件的單一特性時獲得的測量值總變差测量系统测量系统持續時間持續時間9周周人员张小三仪器X-Y坐標儀 方法WI/IN-03-A产品51.41+0.3mm 环境固定穩定性穩定性(或飄移或飄移) (Stability) 周次123456

16、789测量值51.20 51.2251.19 51.23 51.21 51.20 51.26 51.24 51.23X = (X) n = 51.22(X- X i) 2n(n-1)= 0.022仪= 0.3-(-0.3)6= 0.1制结论结论:量測程序標準差小於制程標準差則代表該量具穩定性適合量測該制程. 测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理是測量結果的觀測平均值与基準值的差值是測量結果的觀測平均值与基準值的差值.测量系统测量系统单次单次重复测量重复测量人员张小三仪器卡尺方法WI/IN-01-A产品51.41+0.3mm 用X-Y坐標儀测得真值为51.217 环境

17、固定偏倚偏倚(Bias) 周次123456789测量值51.20 51.2251.19 51.23 51.21 51.20 51.26 51.24 51.23X = (X) n = 51.22= 0.3-(-0.3) = 0.66制偏性偏性=真值真值-觀測平均值觀測平均值 =51.217-51.22 =-0.03%偏性偏性=偏性偏性/6制 =0.03/0.6 =5%基準值基準值,也稱為可接受的基準值或標準值,是充當測量值的一個一致認可的基準,一個基準值可以通過採用更高級別的測量設備(如:計量實驗室或全尺寸檢驗設備)進行多次測量,取其平均值來確定.测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器

18、管理量規儀器管理偏倚偏倚分析:如果偏倚較大,查找以下可能的原因l 標準或基準值誤差,檢驗校準程式;l 儀器磨損.主要表現在穩定性分析上,應制 定維護或重新修理的計劃;l 製造的儀器尺寸不對;l 儀器測量了錯誤的特性;l 儀器校準不正確.復查校準方法;l 評價人操作設備不當.復查檢驗說明書;l 儀器修正計算不正確;判定:一般要求%偏倚在5%以下视为接收, 15%以上视为偏倚较大.测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理線性線性(Linearity) 在量具預期的工作量程內,偏倚值的差值 无偏倚有偏倚测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理線性線性

19、在測量儀器的工作範圍內選擇一些零件线性的指数计算线性的指数计算线性的稳定性线性的稳定性线性不良的可能原因线性不良的可能原因分析技術建議採用帶最佳擬合直線的散布圖.计算这些零件的偏倚線性的指數=直線的斜率 零件的過程變差(或公差)求最佳擬合偏倚平均值與基準值的直線的斜率1) 在工作範圍上限和下限內儀器沒有正確校準;2) 最小或最大值校準量具的誤差;3) 磨損的儀器;4) 儀器固有的設計特性.测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理l 重復性-由同一評價人,採用一種測量儀器一種測量儀器,多次測量同一同一零件零件的同一特性時獲得的測量值變差.l再現性-由不同評價人,採用相同有

20、的測量儀器測量儀器,測量同一同一零件零件的同一特性時獲得的測量值變差.测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理(Repeatability)(Reproducibility)量具重復性和再現性(R&R )的可接受性準則是:l 低於10%的誤差-測量系統可接受;l 10%至30%的誤差-根據應用的重要性,量具成本.維修的費用等可能是可以接受的;l 大於30%的誤差-測量系統需要改進.進行各種努力發現問題並改正.第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理测量系统分析技术（MSA）量具重复性和再现性量具重复性和再现性Gage R&R (repeatability and repr

21、oducibility)如果再現性比重復性大,那麽可能的原因有;1) 評價人需要更好的培訓如何使用量具儀器和讀數;2) 量具刻度盤上的刻度不清楚;3) 需要某種夾具幫助評價人提高使用量具的一致性.例如,如果重復性比再現性大,原因可能是;1) 儀器需要維護;2) 量具應重新設計來提高剛度;3) 夾緊和檢驗點需要改進;4) 存在過大的零件內變差.测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理l 計數型量具研究(小樣法)所謂計數型量具就是把各個零件與某些指定限值相比較.如果滿足限值則接受該零件否則拒收.絕大多數這樣的計數型量具用來接受或拒收一套基準件.不象計量型量具. 計數型量具不

22、能指示一個零件多麽好或多麽壞.它只指示該零件被接受還是拒絕. 小樣研究是通過選取20個零件來進行的.然後兩位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件.在選取20個零件中,一些零件會稍低於或高於規範限值.如果所有的測量結果(每個零件四次)一致則接受該量具,否則應改進或重新評價該量具.如果不能改進該量具.則不能被接受並且應找到一個可接受的替代測量系統.序A評價人B評價人12121234567891011121314151617181920GGNGNGGGNGNGGGGGGGGGGGGGGGGNGGGNGNGGGGGNGGGGGGGGGGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGGGGGNGGGNGGGGGGGGGGGGGG测量系统分析技术（MSA）第二章第二章 量規儀器管理量規儀器管理