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测量误差产生的原因
作者:管理员    发布于:2015-08-18 08:48:27    文字:【】【】【

  测量误差主要由测量器具、测量方法、测量环境和测量人员等方面因素产生。有的原因是可以避免的可是的有原因是无法避免的,所以在测量的时候
 
一定要注意这些细节上的问题:
 
(1)测量器具:测量器具设计中存在的原理误差,如杠杆机构、阿贝误差等。制造和装配过程中的误差也会引起其示值误差的产生。例如刻线尺的制造误差、量块制造与检定误差、表盘的刻制与装配偏心、光学系统的放大倍数误差、齿轮分度误差等。其中最重要的是基准件的误差,如刻线尺和量块的误差,它是测量器具误差的主要来源。
 
(2)测量方法:间接测量法中因采用近似的函数关系原理而产生的误差或多个数据经过计算后的误差累积。
 
(3)测量环境:测量环境主要包括温度、气压、湿度、振动、空气质量等因素。在一般测量过程中,温度是最重要的因素。测量温度对标准温度(+20℃)的偏离、测量过程中温度的变化以及测量器具与被测件的温差等都将产生测量误差。
 
(4)测量人员:测量人员引起的误差主要有视差、估读误差、调整误差等引起,它的大小取决于测量人员的操作技术和其它主观因素。

1. 人为因素
 
由于人为因素所造成的误差,包括误读、误算和视差等。而误读常发生在游标尺、分厘卡等量具。游标尺刻度易造成误读一个最小读数,如在10.00 mm处常误读成10.02 mm或9.98 mm。分厘卡刻度易造成误读一个螺距的大小,如在10.20 mm常误读成10.70 mm或9.70 mm。误算常在计算错误或输入错误数据时所发生。视差常在读取测量值的方向不同或刻度面不在同一平面时所发生,两刻度面相差约在0.3~0.4 mm之间,若读取尺寸在非垂直于刻度面时,即会产生 的误差量。为了消除此误差,制造量具的厂商将游尺的刻划设计成与本尺的刻划等高或接近等高,(游尺刻划有圆弧形形成与本尺刻划几近等高,游尺为凹V形且本尺为凸V形,因此形成两刻划等高。
 
2. 量具因素
 
由于量具因素所造成的误差,包括刻度误差、磨耗误差及使用前未经校正等因素。刻度分划是否准确,必须经由较精密的仪器来校正与追溯。量具使用一段时间后会产生相当程度磨耗,因此必须经校正或送修方能再使用。
 
3. 力量因素
 
由于测量时所使用接触力或接触所造成挠曲的误差。依据虎克定律,测量尺寸时,如果以一定测量力使测轴与机件接触,则测轴与机件皆会局部或全面产生弹性变形,为防止此种弹性变形,测轴与机件应采相同材料制成。其次,依据赫兹 (Hertz) 定律,若测轴与机件均采用钢时,其弹性变形所引起的误差量
 
应用量表测量工件时,量表固定于支持上,支架因被测量力会造成弹性变形,在长度的断面二次矩为 ,长 的支柱为 ,纵弹性系数分别为 、 因此测量力为P时,挠曲量 为 。为了防止此种误差,可将支柱增大并尽量缩短测量轴线伸出的长度。除此之外,较大型量具如分厘卡、游标尺、直规和长量块等,因本身重量与负载所造成的弯曲。通常,端点标准器在两端面与垂直线平行的支点位置为0.577全长时,其两端面可保持平行,此支点称之为爱里点 (Airey Points) 。线刻度标准器支点在其全长之0.5594位置,其全长弯曲误差量为最小,此处称之为贝塞尔点 (Bessel Points)
 
4. 测量因素
 
测量时,因仪器设计或摆置不良等所造成的误差,包括余弦误差、阿贝误差等。余弦误差是发生在测量轴与待测表面成一定倾斜角度 ,为实际测量长度。通常,余弦误差会发生在两个测量方向,必须特别小心。例如测量内孔时,径向测量尺寸需取最大尺寸,轴向测量需取最小尺寸。同理,测量外侧时,也需注意取其正确位置。测砧与待测工件表面必须小心选用,如待测工件表面为平面时需选用球状之测砧、工件为圆柱或圆球形时应选平面之测砧。阿贝原理 (Abbe’ Law) 为测量仪器的轴线与待测工件之轴线需在一直在线。否则即产生误差,此误差称为阿贝误差。通常,假如测量仪器之轴线与待测工件之轴线无法在一起时,则需尽量缩短其距离,以减少其误差值。若以游标尺测量工件为例,如图2-4-6所示,其误差为 ,因此欲减少游标尺测量误差,需将本尺与游尺之间隙所造成之 角减小及测量时应尽量靠近刻度线。若以量表测量工件为例,如图2-4-7所示其量表之探针为球形,工件为圆柱,两轴心有偏位量 时,其接触的误差量为 。若量表之探针和工件均为平面时,若两平面倾斜一定角度 时,其接触的误差量为 如图2-4-8所示,此误差称为正弦误差。图2-4-9所示为凸轮在机构设计的误差分析图,为了减少磨损,常将从动件的端头设计成半径为 的圆球或圆柱体,两者间的压力角为 ,因此引起误差为。
 
5. 环境因素
 
测量时受环境或场地之不同,可能造成的误差有热变形误差和随机误差为最显着。热变形误差通常发生于因室温、人体接触及加工后工件温度等情形下,因此必须在温湿度控制下,不可用手接触工件及量具、工件加工后待冷却后才测量。但为了缩短加工时在加工中需实时测量,因此必须考虑各种材料之热胀系数 作为补偿,以因应温度材料的热膨胀系数 不同所造成的误差

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