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測(cè)量是不可避免的會(huì)有誤差,任何測(cè)量都不會(huì)絕對(duì)準(zhǔn)確。所謂測(cè)量準(zhǔn)確,是指測(cè)得的實(shí)際數(shù)值很接近與它的真實(shí)值。測(cè)量誤差是指測(cè)得值和被測(cè)量的真實(shí)值之差。測(cè)量誤差的大小,決定著測(cè)量的精準(zhǔn)度,測(cè)量誤差愈小,說(shuō)明測(cè)得值愈接近與它的真實(shí)值,因而測(cè)量的精確度愈高;反之測(cè)量的精確度愈低。
因此,測(cè)量誤差按其性質(zhì)與特征分為三大類:一是系統(tǒng)誤差;二是偶然誤差;三是過(guò)失誤差(或稱偶然誤差)。
一、系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差是指在重復(fù)測(cè)量同一個(gè)量時(shí),誤差的大小與方向(正或負(fù))保持不變或按一定的規(guī)律變化的誤差。所以系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因主要有以下幾點(diǎn):
1.量具本身的誤差。量具的誤差主要包括量具設(shè)計(jì)不合理、量具零件的制造偏差和量具裝配誤差等。例如不符合阿貝原則所引起的誤差;刻度盤的刻度誤差。
2.量具的使用與調(diào)整不當(dāng)所引起的誤差。例如千分尺未調(diào)整好零位而引起的誤差。
3.基準(zhǔn)件的誤差。例如量塊的實(shí)際值和公稱尺寸之差。
4.測(cè)量方法不完善而引起的誤差。例如不正確地放置工件(沒(méi)調(diào)平)所引起的誤差;不正確支承細(xì)長(zhǎng)工件而引起的變形誤差等。
如何來(lái)消除系統(tǒng)誤差呢?
1.首先應(yīng)針對(duì)生產(chǎn)誤差的原因從根本上消除系統(tǒng)誤差,它是在找出產(chǎn)生系統(tǒng)誤差原因的前提下,從產(chǎn)生的根源上加以消除。例如,千分尺測(cè)微螺桿的螺距誤差所引起的系統(tǒng)誤差,可通過(guò)提高該零件的制造精度來(lái)消除;量具零位不準(zhǔn)而引起的誤差,可通過(guò)調(diào)準(zhǔn)零位的方法來(lái)消除;工件的安置誤差,可通過(guò)調(diào)平及正確支承來(lái)消除;為了消除溫度誤差,可進(jìn)行等溫和避免局部熱變化來(lái)消除。
2.用修正的方法。該方法是針對(duì)某些固定的系統(tǒng)誤差而言,若能事先將其誤差精確地檢定出來(lái),并列出相應(yīng)的修整圖表對(duì)其加以修正,則可消除該誤差。例如,某一量塊的公稱尺寸為20mm,而它的真實(shí)值為19.999mm,即系統(tǒng)誤差為+0.001mm,當(dāng)使用該量塊公稱尺寸進(jìn)行測(cè)量時(shí),則測(cè)量結(jié)果中加入大小與系統(tǒng)誤差相等,符號(hào)相反的修正量,這樣可以將該系統(tǒng)誤差消除。
3.用二次讀數(shù)法。該方法是根據(jù)誤差再現(xiàn)的符號(hào)不同和相互補(bǔ)償?shù)脑聿捎枚巫x數(shù)業(yè)消除系統(tǒng)誤差的方法。例如:對(duì)長(zhǎng)絲杠的測(cè)量中,可取正反測(cè)量中相應(yīng)的再次讀數(shù)的算術(shù)平均值來(lái)消除安裝不精準(zhǔn)及溫度等所引起的累積誤差。
二、偶然誤差
偶然誤差,是指在相同條件下,對(duì)同一量進(jìn)行多次測(cè)量出現(xiàn)的一種大小和方向都變動(dòng)的誤差。以千分尺螺桿的螺距誤差所引起的誤差為例:對(duì)一把千分尺來(lái)說(shuō),它是系統(tǒng)誤差;但對(duì)一批千分尺來(lái)說(shuō),由于加工方法的的差異,不同的螺桿螺距誤差大小與符號(hào)也不同,故字母表現(xiàn)為偶然誤差。
偶然誤差在多次重復(fù)測(cè)量中,雖然每次的大小和方向不一樣,但總的出現(xiàn)規(guī)律卻是符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。也就是說(shuō),偶然誤差的分布通常是符合正太分布的(對(duì)稱分布)規(guī)律的。因此,可以得出偶然誤差的基本性質(zhì)如下:
1.絕對(duì)值相同的正負(fù)偶然誤差發(fā)生的機(jī)會(huì)相同。
2.絕對(duì)值小的誤差要比絕對(duì)值大誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多。
3.在一定的測(cè)量條件下偶然誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過(guò)一定的限度,超過(guò)一定數(shù)值的誤差即為過(guò)失誤差。
4.測(cè)量的次數(shù)增多時(shí)(指對(duì)一同量的測(cè)量),偶然誤差的算術(shù)平均值趨近于零。
偶然誤差產(chǎn)生的原因是多方面的,主要是由量具零件的磨損、量具機(jī)構(gòu)的間隙和摩擦、測(cè)力的變化,連接件的彈性變形,測(cè)量條件的變動(dòng)、讀數(shù)的不準(zhǔn)、操作的熟練程度以及潤(rùn)滑油粘度過(guò)大帶來(lái)的停滯現(xiàn)象等因素所造成。
偶然誤差是無(wú)法完全避免的,只有通過(guò)其大量的觀測(cè),運(yùn)用統(tǒng)計(jì)的方法,找出偶然誤差的分布規(guī)律和變動(dòng)范圍,從而可以控制它對(duì)測(cè)量的影響,以提高測(cè)量結(jié)果的精度。
三、過(guò)失誤差
過(guò)失誤差,是指測(cè)量結(jié)果發(fā)生顯著錯(cuò)誤的誤差,也可以說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一定限額的偶然誤差。
產(chǎn)生過(guò)失誤差的原因有以下兩方面:
1.由于操作者缺乏經(jīng)驗(yàn)、出粗心大意以及疲乏等純屬人為造成的。如將讀數(shù)讀錯(cuò)、記錯(cuò)、算錯(cuò)、量塊組合錯(cuò)誤和工件安置得不正確等。
2.由于測(cè)量條件瞬間激烈變化而引起的。如偶然的碰撞、振動(dòng)、溫度的改變、量?jī)x的停滯現(xiàn)象等。
消除過(guò)失誤差的方法,是針對(duì)產(chǎn)生誤差的原因,從根源上加以消除。如在測(cè)量中認(rèn)真操作,精心測(cè)量,實(shí)行互檢;如精神狀況欠佳,工作過(guò)久,過(guò)于疲勞,應(yīng)適當(dāng)休息后進(jìn)行;如測(cè)量條件變化,可重新調(diào)整和穩(wěn)定后進(jìn)行。
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