什么是量测系统？

1、量测系统的概述

给特定事物赋值，以表达它们在特定特征(大小、数量等)上的数量关系。)称为测量。

这个分配过程称为测量过程。

分配的值称为测量值或测量数据。

测量过程不仅与被测量的具体事物有关，还与所使用的测量设备和仪器、规定的操作规程、必要的辅助设备和软件、合格的测量人员等因素有关。所有这些相关因素构成了量测系统。

以上四个概念之间的关系可以用一句话来体现:测量手段量测系统通过测量过程制造测量数据。

短语“制造测量数据”表示测量可以被视为“生产过程”。测量数据是制造的产品，过程和产品的质量有规律地变化。

2.量测系统分析

量测系统由三家美国汽车公司联合推出。评价量测系统的性能有六个基本指标，即系统的分辨率、偏差、稳定性、重复性、重现性和线性。

3.量测系统

分辨率是测量仪器能有效分辨的最小指示差，是量测系统真实反映被测事物微小差异的能力。

对于刻度测量仪器，分辨率被认为是最小分辨率的一半。例如，水银温度计的最小分辨率为0.1℃，其分辨率被认为是0.05℃。测量体温时，实际体温为36.51℃和36.52℃，两者读数为36.5℃，而36.56℃读数为36.6℃，即四舍五入。有时可以使用放大镜等工具来提高分辨率。

对于带有数字显示的测量仪器，分辨率是最后一个数字的刻度。比如电子台秤末端数字的刻度是“G”，所以分辨率是1g。

量测系统必须有足够的分辨率，分辨率值不大于被测事件标准差的1/10。

量测系统的分辨率不足会影响过程控制的效果，导致错误的过程失控。下面是一个简单的例子来说明这一方面。

图1

高分辨率情况。假设某君坚持连续25天每天自测一次体温(数据见表1)，并绘制控制图对体温变化进行预警和控制。所用温度计的最小刻度为0.1℃，分辨率为0.05℃。从上面的控制图可以看出，控制图没有异常，体温得到控制。

低分辨率情况。现在假设这位先生使用的温度计最小刻度为1℃，分辨率为0.5℃，此时得到的测量值是原始值的四舍五入。数据见表2，重绘控制图(图2)。两张图都有很多异常，当然是分辨率不够造成的假异常。仔细观察控制图，发现这两个控制图的控制上限和控制下限均小于1℃。分辨率为0.5℃，与要求分辨率值不超过被测物体标准偏差1/10的原则相差甚远。如此低分辨率测量的数据主要反映的是测量误差，没有实际意义。

图2

4.量测系统

稳定性是指测量仪器保持其测量特性随时间恒定的能力，可以用以下两种方式定量表示:

测量特性变化特定量的时间；

测量特定时间段内特性的变化。

稳定性与量测系统的内部特性有关。在考察系统的稳定性时，一定要注意量测系统需要满足的外部条件。比如有些量测系统对温度敏感，需要预热；有些量测系统对电磁波比较敏感，注意不要在仪器附近携带手机或其他电磁产品。

量测系统的稳定性只能维持一段时间，然后应该用更高水平的量测系统进行校正或修复。

如前所述，量测系统可以看作是制造数据的生产过程，其产品就是数据。量测系统的稳定性可通过控制图进行监控。具体操作如下:

1.制作常规控制图。选择一个标准零件或标准样品，定期(1天、1周、1个月)重复测量标准样品3-5次，收集25次测量数据后，绘制控制图进行分析(如均值-标准差控制图)。如果用于分析的控制图被控制并转换成控制图。缺点是绘制控制图分析时间长，每次修正量测系统，都需要重新绘制控制图。

2.有时由于测量成本、时间等因素，不适合制作常规控制图。此时，可以以标准样品的标称值为中心线，以仪器的最大允许误差为公差极限，绘制预控图。这种方法简单易行。