测量误差产生的原因.docx

测量误差产生的原因 测量时，由于各种因素会造成少许的误差，这些因素必 须去了解，并有效的解决，方可使整个测量过程中误差减至最少测量时，造成误 差的主要有系统误差和随机误差，而系统误差有下列情况：误读、误算、视差、刻 度误差、磨耗误差、接触力误差、挠曲误差、余弦误差、阿贝 (Abbe 误差、热变形 误差等系统误差的大小在测量过程中是不变的，可以用计算或实验方法求得，即 是可以预测，并且可以修正或调整使其减少这些因素归纳成五大类，详细内容叙 述如下：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， 如图2-4-3所示，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 Points4. 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 ，如图 2-4-5所示其误差 量为， 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' La为测量仪器的轴线与待 测工件之轴线需在一直否则即产生误差，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。