室溫條件
要實現高可靠性的測量,必須考慮到實施測量地點的環境。對於測量地點而言,溫度與清潔度是最為關鍵的因素。關於溫度及溼度,ISO規定標準環境應滿足"溫度20℃"的條件。加工材料會因溫度變化而發生熱膨脹,因此必須在需要進行精密測量的房間,對室溫進行嚴格管理。某些機械加工製造商甚至會以0.1°C為單位,對室溫進行嚴密的管控。
溫度管理在精密測量中必不可少
☞ 環境清潔度
測量環境的清潔度也是實現精密測量的重要條件。如果空氣中的塵埃進入測量儀器內部,可能會導致可動部位磨損。一旦灰塵被夾入測量目標物與測量儀器之間,或許會妨礙準確測量的開展。會出現在生產現場的灰塵種類,包括加工產生的砂粒、金屬粉、作業服上脫落的纖維、毛髮等。這些灰塵可能會導致次微米等級以上的誤差,因此必須在日常作業中儘量保持環境的清潔。
☞ 溫度與測量
物體的體積會因為熱膨脹而發生改變,溫度波動還會導致長度的變化。因此,即使是同樣規格的物體,其長度也會因測量時的溫度變化而產生差異。如下表所示,熱膨脹的比例因材質而異。
材質與熱膨脹係數示例:
在測量物體的長度時,必須考慮溫度條件。根據國際標準化組織的規定,測量時的"標準溫度"為20°C。測量物件來自室溫不同的房間時,溫度不會迅速發生變化,因此通常需要靜置1小時以上,使溫度達到平衡。此外,當測量時的溫度並非20°C時,必須計算誤差,進行校正。熱膨脹不僅會影響測量目標物,還會發生在測量儀器上,因此無論如何都必須維持標準溫度。
必須使溫度達到平衡
☞ 物體的剛性
在對物體施加外力時,物體抵抗變形的性質被稱為"剛性"。而當外力消失後,物體恢復原狀的變形則被稱為"彈性變形"。外力與彈性變形之比,就被稱為"楊氏模量"。
材質與楊氏模量的示例:
楊氏模量越小,剛性越低,越容易發生變形。例如,用千分尺測量楊氏模量較小的物體時,過度緊固螺絲會導致變形,可能無法進行準確測量。
楊氏模量較小的物體在過度緊固時會發生變形
☞ 測量值的評估
評估測得的值,並不是一件簡單的事情。測量值並不等同於真值,必定會包含誤差,因此在評估其可靠性時存在一定的難度。過去,在評估可靠性時都會以真值為基準,結合測量值的偏差(系統誤差)與波動(偶然誤差),實施綜合評估。但是,由於計算真值的難度很高,測量值的評估也千差萬別,從統計學角度判斷測量結果可靠性的方法應運而生。這就是"不確定度"的概念。透過統計處理推測誤差,明確真值所處的範圍。例如,對於加工金屬棒長度的測量值,將尺寸表示為200 mm、不確定度±0.01 mm、可靠度95%。代表真值具備95%的可靠度,處於199.99至200.01 mm之間。
目前這種表述方式,已經被廣泛用於以國際標準化組織(ISO)為代表的國際規範中。
☞ 測量儀器的校正
所謂校正,就是利用標準器,求出測量儀器示數值與真值之間的關係。透過接受標準機的校正,可以確保測量儀器的可靠性。實施校正的時機,基本分為測量儀器使用前和使用後2次。若需經常使用測量儀器,實施定期校正,應當提前決定週期,並根據週期進行校正。上述週期就是"校正週期"。決定週期時,應基於製造商的推薦值,再結合測量儀器的使用頻率進行綜合判斷。
可靠測量的基礎
☞ 實施校正的方法
實施校正的方法分為許多種。實際操作中可根據公司內部情況,選擇最合適的方法。
☞ 儀器檢查與儀器誤差
和其他裝置一樣,隨著使用時間的增加,測量儀器也會發生齒輪等部件磨損、測量面損耗的問題。這可能會導致原本能夠發揮的精度無法得到維持。測量儀器所具備的精度被稱為"儀器誤差"。由於儀器誤差會對測量值的偏差造成影響,必須透過定期檢查(定期校正)確認是否存在異常。
室溫條件
要實現高可靠性的測量,必須考慮到實施測量地點的環境。對於測量地點而言,溫度與清潔度是最為關鍵的因素。關於溫度及溼度,ISO規定標準環境應滿足"溫度20℃"的條件。加工材料會因溫度變化而發生熱膨脹,因此必須在需要進行精密測量的房間,對室溫進行嚴格管理。某些機械加工製造商甚至會以0.1°C為單位,對室溫進行嚴密的管控。
溫度管理在精密測量中必不可少
☞ 環境清潔度
測量環境的清潔度也是實現精密測量的重要條件。如果空氣中的塵埃進入測量儀器內部,可能會導致可動部位磨損。一旦灰塵被夾入測量目標物與測量儀器之間,或許會妨礙準確測量的開展。會出現在生產現場的灰塵種類,包括加工產生的砂粒、金屬粉、作業服上脫落的纖維、毛髮等。這些灰塵可能會導致次微米等級以上的誤差,因此必須在日常作業中儘量保持環境的清潔。
☞ 溫度與測量
物體的體積會因為熱膨脹而發生改變,溫度波動還會導致長度的變化。因此,即使是同樣規格的物體,其長度也會因測量時的溫度變化而產生差異。如下表所示,熱膨脹的比例因材質而異。
材質與熱膨脹係數示例:
在測量物體的長度時,必須考慮溫度條件。根據國際標準化組織的規定,測量時的"標準溫度"為20°C。測量物件來自室溫不同的房間時,溫度不會迅速發生變化,因此通常需要靜置1小時以上,使溫度達到平衡。此外,當測量時的溫度並非20°C時,必須計算誤差,進行校正。熱膨脹不僅會影響測量目標物,還會發生在測量儀器上,因此無論如何都必須維持標準溫度。
必須使溫度達到平衡
☞ 物體的剛性
在對物體施加外力時,物體抵抗變形的性質被稱為"剛性"。而當外力消失後,物體恢復原狀的變形則被稱為"彈性變形"。外力與彈性變形之比,就被稱為"楊氏模量"。
材質與楊氏模量的示例:
楊氏模量越小,剛性越低,越容易發生變形。例如,用千分尺測量楊氏模量較小的物體時,過度緊固螺絲會導致變形,可能無法進行準確測量。
楊氏模量較小的物體在過度緊固時會發生變形
☞ 測量值的評估
評估測得的值,並不是一件簡單的事情。測量值並不等同於真值,必定會包含誤差,因此在評估其可靠性時存在一定的難度。過去,在評估可靠性時都會以真值為基準,結合測量值的偏差(系統誤差)與波動(偶然誤差),實施綜合評估。但是,由於計算真值的難度很高,測量值的評估也千差萬別,從統計學角度判斷測量結果可靠性的方法應運而生。這就是"不確定度"的概念。透過統計處理推測誤差,明確真值所處的範圍。例如,對於加工金屬棒長度的測量值,將尺寸表示為200 mm、不確定度±0.01 mm、可靠度95%。代表真值具備95%的可靠度,處於199.99至200.01 mm之間。
目前這種表述方式,已經被廣泛用於以國際標準化組織(ISO)為代表的國際規範中。
☞ 測量儀器的校正
所謂校正,就是利用標準器,求出測量儀器示數值與真值之間的關係。透過接受標準機的校正,可以確保測量儀器的可靠性。實施校正的時機,基本分為測量儀器使用前和使用後2次。若需經常使用測量儀器,實施定期校正,應當提前決定週期,並根據週期進行校正。上述週期就是"校正週期"。決定週期時,應基於製造商的推薦值,再結合測量儀器的使用頻率進行綜合判斷。
可靠測量的基礎
☞ 實施校正的方法
實施校正的方法分為許多種。實際操作中可根據公司內部情況,選擇最合適的方法。
☞ 儀器檢查與儀器誤差
和其他裝置一樣,隨著使用時間的增加,測量儀器也會發生齒輪等部件磨損、測量面損耗的問題。這可能會導致原本能夠發揮的精度無法得到維持。測量儀器所具備的精度被稱為"儀器誤差"。由於儀器誤差會對測量值的偏差造成影響,必須透過定期檢查(定期校正)確認是否存在異常。