第二测量方法与测量系统剖析
测量系统分析
（四）重复性（EV）和再生性（AV）——R&R（目前客人的要求只 重复性（ ）和再生性（ ） （
须做到这点，演示客人要求的格式） 须做到这点，演示客人要求的格式） 1、再现性（EV）：同一测量仪器、同一测量人员、重复测量同一测量对象时 、再现性（ ）：同一测量仪器、同一测量人员、 ）：同一测量仪器 所存在的差异。 所存在的差异。 如作业者测量21530压帽孔￠8.89尺寸，第一次测得￠8.89，第二次测得 压帽孔￠ 尺寸， 如作业者测量 压帽孔 尺寸 第一次测得￠ ， ￠9.91 则其变异为0.02。它反映测量设备本身德随机变差。 。它反映测量设备本身德随机变差。 则其变异为
偏移
－0.2 －0.3 －0.1 －0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.4 0.3 0.0 0.1 0.2 －0.4 0.0
此零件 的基准 值为 16.0
6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0
用MINITAB计算： MINITAB计算 计算：
4、偏倚的判读：详见《线性和偏倚分析报告》 偏倚的判读：详见《线性和偏倚分析报告》 （二）线性 1、线性：用以衡量量具预期的工作量程内偏移的变化。 线性：用以衡量量具预期的工作量程内偏移的变化。 即可视为偏倚对于量程大小不同时发生的变化。 即可视为偏倚对于量程大小不同时发生的变化。 测量 5㎝、10㎝ 、20㎝ 、50㎝ 时 偏移 △1、 10㎝ 20㎝ 50㎝ 不相等。 △2 、△3、△4不相等。
分析： 线性Linearity(%)是13.167，偏移 分析： 线性 是 ，偏移Bias(%)是0.367。 是 。 从图形显示，参考值4呈现两种模式 呈现两种模式。 从图形显示，参考值 呈现两种模式。Bias=0的直线不完全落入信 的直线不完全落入信 赖区内Confidence Interval)，此部分可以参考回归分析，所以， 赖区内 ，此部分可以参考回归分析，所以， 图一 此量测系统可能存在线性问题。 此量测系统可能存在线性问题。
两点测量法名词解释
两点测量法名词解释
两点测量法是一种测量方法，通常用于测量两点之间的距离或位置关系。
这种方法通常涉及使用测量工具或设备，如尺子、激光测距仪等，来测量两点之间的距离或位置关系。
在具体的应用中，两点测量法可以用于各种不同的场景，如建筑工程、机械制造、航空航天等。
例如，在建筑工程中，两点测量法可以用于测量两点之间的距离或高度差，以便确定建筑物的尺寸和位置。
在机械制造中，两点测量法可以用于测量零件的尺寸和位置，以确保零件的精度和质量。
此外，两点测量法还可以用于确定物体的方向和角度。
例如，在航空航天中，两点测量法可以用于确定飞机的飞行方向和高度，以确保飞机的安全和稳定。
总的来说，两点测量法是一种非常有用的测量方法，可以应用于各种不同的领域和场景。
测量系统分析
六、MSA所涉及的一些专业术语
1、分辨力---- 又称最小可读单位，是测量分辨率、刻度限值 或测量装置和标准的最小可探测单位。
2、有效分辨率---- 考虑整个测量系统变差时的数据分级大小
3、基准值---- 被承认的一个被测体的数值。
4、准确度---- 测量的观测平均值和基准值之间的差值。
5、重复性（EV） ----当一个人使用同一测量仪器多次测量同 一部件时所产生的误差，也称为：设备变差。 6、再现性（AV） ---- 在一个稳定环境下，应用相同的测 量仪器和方法，相同零件、不同评价人之间测量值 均值的变差，也称为：评价变差。
七、测量系统的基本要求
1、足够的分辨率和灵敏度---- 通常为：仪器的分辨率应把 过程变差和产品公差最少分为10等份。 2、测量系统应该是统计受控的---- 测量系统的变差只能是 有偶因而无异因造成。 3、对于产品控制---- 测量系统的变异性与公差相比必须很 小。 4、对于过程控制----测量系统的变异性应该显示有效分辨 率 并且与制造过程变差相比很小。
任何观测数据的误差都是被测部品的实际误差和测量系统 误差的总和。即：σ2总＝σ2产品＋σ2测量
三、测量系统分析（MSA）：
定义：是检测测量系统以便更。
目的：提供一种分析测量系统的有效性的客观方法。
目标： 1. 确认并理解测量误差的组成因素。 2. 借助Minitab，运用方差分析法(ANOVA)进行连续数据 的Gage R&R 分析。 - 使用ANOVA 结果来确定测量系统需要改进的部分。 - 理解调查百分比与公差百分比之间的不同。 3. 了解离散数据的Gage R&R分析。 4. 理解如何确认非测量数据。 5. 确认改进的机会。
四、测量系统分析的作用：
IATF16949质量管理体系五大工具之MSA（测量系统分析）实操及异常分析。
IATF16949质量管理体系五大工具之MSA（测量系统分析）实操及异常分析。
IATF16949：2016版汽车行业质量管理体系五大工具，其分别是：APQP APQP先期质量策划FMEA IATF16949五大工具：FMEA潜在失效模式与效应分析详解及案例分析。
MSASPC SPC控制图八大判异准则PPAP IATF16949：PPAP生产件批准程序详解。
附国内某著名汽车公司PPAP案例质量工程师之家今日给大家分享MSA（测量系统分析），本文包含常规的测量系统分析、破坏性测试的测量系统分析和计数型测量系统分析等。
一.MSA定义测量系统定义:用来对被测特性赋值的量具和其它设备,人员,标准,规程,操作,软件,环境和假设的集合,用来获得测量结果的整个过程.测量系统变差来自于:设备,人员,原材料,操作规程,环境等测量误差来源如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。
准确度与精密度误差：1.偏倚(Bias)是测量结果的观测平均值与基准值的差值。
真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。
1.1造成过份偏倚的可能原因仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准，基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差─设计或一致性不好线性误差Ø应用错误的量具不同的测量方法─设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境─温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误2.重复性(Repeatability)指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值变差（四同）重复性与偏倚值是独立的零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性。
仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当。
基准内部：质量、级别、磨损方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。
测量系统分析方法
1 范围本方法适用于各类测量系统的影响测量结果的变异来源及其分布的分析方法。
主要包括：分辨力、偏差、线性、稳定性、重复性和再现性、假设试验分析等。
分辨力、偏差、线性、稳定性、重复性和再现性的分析方法适用于计量型测量系统的研究，假设试验分析法适用于计数型测量系统的分析，不可重复的测量系统可选用控制图法分析。
2 术语2.1测量系统：是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。
2.2测量系统分析:是指检测测量系统以便更好地了解影响测量结果的变异来源及其分布的一种方法。
2.3 分辨力指一测量仪器能够检测并忠实地显示相对于参考值的变化量。
2.4 偏差是指测量结果的观测平均值与基准值的差值。
2.5 稳定性（或称飘移）是指测量系统在某持续时间内测量同一基准或样本的单一特性时获得的测量值总变差。
2.6 线性是指在测量设备预期的工作范围内，偏差值的差值。
2.7 重复性即设备变差：是指由一个评价人，采用同一测量设备，多次测量同一样本的同一特性时获得的测量值变差。
2.8再现性即评价人变差：是指由不同的评价人，采用同一测量设备，测量同一样本的同一特性时获得的测量平均值变差。
2.9计数型测量系统测量数值为一有限的分类数量的测量系统。
2.10 计量型测量系统能获得一连串数值结果的测量系统。
3 准备工作3.1 应该事先决定好测量员数量，测量样本的数量及重复测量的次数。
3.2 测量员应该从那些平时经常操作测量设备的人中选出。
3.3 测试的样本必须从流程测量中选出，并代表该流程的控制范围，每个样本应被看作代表产品偏差的整个范围来进行分析的，每个样本将会进行多次测量，为了便于认别每个样本，必须对它们进行编号。
3.4 按照指定的测量程序，确保测量方式正确。
3.5所有的分析方法都应确保每次读数的统计独立性，为了减少可能得出的错误的结果，应该采取下列步骤：a)测量必须是随机进行，以确保在分析研究中任何测出的偏差或改变随机分布。
测量系统分析
T 6
C pk
或：
T 2eT T 2e 6 T 6 6
Cpk Min(
USL LSL , ) 3 3
例2:测试一批零件外径尺寸的平均值 =19.0101 s=0.0143，规格要求 0.04 为 ，试计算过程能力指数并估计不合格品率 19 0.03
K CP
K不好,CP好
K好,CP好
K不好,CP不好
K好,CP不好
提高过程能力指数的途径
Cpk Cp * (1 k ) T X (1 ) 6 T/2
调整加工过程的分布中心，减少偏移量K，即: X
应以制造单位为主,技术为副,品管为辅
提高过程能力Cp,即减少分散程度σ ;
解：
C pu
USL 3 7 1 7 0.2 3 0 .2 4 1 .1 1
(2)仅有规格下限（Tl） 说明：当只有单侧规格时，此时的单侧过程能力指即为CPK
●计算公式：
C pl
f （x ）
Lsl 3
μ-TL
σ
TL
μ
x
例3 要求零件淬火后的硬度≥HRC 71，实测数据后计算得 ；S＝1，试计算过程能力指数Cpk 解：
解：由题意：
计算cpk
Usl 19.04 Usl Lsl 19.005 x 19.0101 2
Lsl 18.97
T 0.07
e x 19.005 19.0101 0.0051 T 2e 0.07 2 0.0051 0.70 6S 6 0.0143 2 19.005 19.0101 k 0.145 0.07 0.07 Cp 0.816 6 0.0143 C p k (1 k )C p (1 0.145) 0.816 0.7 Cp k
第二章 测量方法与测量系统
2.周期性信号与非周期性信号 周期信号为时域无限信号。 3.连续信号与离散信号 4.时限信号和频限信号 时限信号在时间的有限区间内有定义、在区间外信号 值恒等于零的信号。如：矩形脉冲等。 频限信号指在频率域内只占据有限的带宽（ f1～ f2 ）、 在这一带宽之外信号值恒等于零的信号。
（5）信号的时间特性和频率特性
时间特性：随时间变化，包括信号出现时间的先后、
持续时间的长短、重复周期的大小、随时间变化速率
的快慢、幅度的大小等等。
频率特性一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正 弦分量。将各个正弦分量的幅度和相位分别按频率高 低依次排列就成为频谱。 （6）信号的空间分布结构
许多信号，既具有时间特性、也具有空间特性
③动态（脉冲）测试技术
–自然界存在大量瞬变冲激的物理现象，如力学中
的爆炸、碰撞等，电学中的放电、闪电等，对这类
随时间瞬变对象进行测量，为动态测量和瞬态测量。
瞬态测试技术有两种方式：
1.测量有源量，测量幅值随时间呈非周期形变化
（突变、瞬变）的电信号；
2.测量无源量，以脉冲或阶跃信号作被测系统的激
励，观察输出响应，研究被测系统的瞬态特性。
第2章 测量方法与测量系统
2.1 电子测量的基本概念
2.1.1电子测量的意义
–20世纪30年代，开始了测量科学与电子科学的结 合，产生了电子测量技术
①具有极快的速度
②具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。 ③极有利于信息传递 ④极为灵活的变换技术。 ⑤巨大的信息处理能力
2.1.2 电子测量的特点
（1）测量频率范围宽。测量交流信号的频率范围低
–RLC测试仪、网络分析仪、晶体管特性图示仪等仪
测量系统分析与应用
测量系统分析与应用一、测量系统分析在汽车制造业中的重要性和必要性。
1、判断制造过程是否超出统计控制状态，是否需要调整设备是以高质量的测量数据为基础的。
而判断测量数据的质量高低则需要进行测量系统分析（MEASUREMENT SYSTEMS ANALYSIS）。
尤其对于汽车零部件生产厂家来说，单纯对量具进行周期检定或定期校准，其结果只能代表该量具在特定条件下的某种“偏倚”状况，而不能完全反映出该量具在生产制造现场可能出现的各种变差问题。
也就是说，“检定/校准合格”的量具、仪器未必能够确保产品最终的测量品质，因此，为避免可能存在的潜在零件质量问题及其造成的产品可能被召回的风险，必须对相关的“测量系统”进行分析。
所以在QS9000（或ISOTS16949等）汽车业质量体系中，均有针对测量系统分析的强制性要求，测量系统分析手册是五大核心工具之一。
2、在进行质量分析时，我们经常使用统计过程控制（SPC）的方法来分析影响产品质量的偶然因素，然而如果我们所用的测量系统本身也产生很大的误差，则在使用SPC时，偶然因素造成的误差就可能被测量系统的误差所掩盖，而无法及时发现并加以控制。
因此，对测量系统进行评价就尤为重要。
由美国三大汽车公司（GM、FORD、CHRYSLER）编写的QS9000配套手册《测量系统分析》中，提出了用测量系统分析的方法对测量系统进行评价。
二、测量系统分析的基础知识和基本概念1、测量：是以确定量值为目的的一组操作，是指赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系。
赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。
由此可以看出这不是一个简单的赋值过程，而是应将测量过程看成是一个制造过程，它的产品是数字（数据），它是融于生产中的一道工序。
它与其他工序紧密联系，又相互影响，具有承接性，任何一次测量不准确，都会影响到下一道工序的操作，影响到整个过程的质量。
测量过程输入 输出2、量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。
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（6）易于实现测量过程的自动化和测量仪器智能化
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2.1.3 电子测量的内容
• 从广义上说，电子测量是泛指以电子科 学技术为手段而进行的测量，即以电子 科技理论为依据，以电子测量仪器和设 备为工具，对电量和非电量进行的测量。
• 从狭义上讲，电子测量则是利用电子技 术对电子学中有关的电量所进行的测量。
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2.2.1 被测对象—信号与系统的特点及分类
信号的特点是：
①信号是用变化着的物理量来表示信息的 一种函数；
②信号中包含着信息，它是信息的载体， 具有能量（有能源）。被测对象的信息感 知阶段的任务，是要把信息变换成信号；
③信号不是信息本身，必须对信号进行测 量后，才能从信号中提取出信息，这是电 子测量的根本目的。
第2章 测量方法与测量系统
2．1 电子测量的基本原理 2．2 电子测量的对象——信号与系统 2. 3 测量方法的分类概述 2．4 测量系统的静态特性 2. 5 测量系统的动态特性
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2.1 电子测量的基本概念
2.1.1 电子测量的意义
• 20世纪30年代，便开始了测量科学与电子科学 的结合，产生了电子测量技术
（2）量程范围宽。如数字万用表对电压测量由纳伏（nV） 级至千伏（kV）级电压，量程达12个数量级
（3）测量准确度高。例如，用电子测量方法对频率和时 间进行测量时，由于采用原子频标和原子秒作为基准， 可以使测量准确度达到10-13～10-14的数量级。
（4）测量速度快。因为电子测量是通过电子运动和电磁 波传播进行工作
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2.1.3 电子测量的内容（续）
（2）按基本的测量对象来看，电子测量是对 电信号和电系统的测量：
①电子测量的基本对象是未知的信号与系统
②电子测量的基本工具是已知的信号与系统
③电子测量的基本工作机理是信号与系统的相 互作用
x(t) 输入
系统 h (t )
测试系统框图
y(t) 输出
y(t) 响应
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2.2.3 系统的基本概念（续）
2.系统的内部结构
• 测量系统的外部特性是由其内部参数也即系统 本身的固有属性决定。
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2.2 电子测量的对象——信号与系统
2.2.1 信号的基本概念 测量的目的是获取被测对象的信息，信息
描述了被测对象的状态及其变化方式。 信号就是信息的某种物理表现方式，信号
是信息的载体，是物质，具备能量。 同一个信息可以用不同的信号来运载，反
之，同一种信号也可以运载不同的信息。
频率特性：一个复杂信号可以分解成许多不同频率的正弦分 量，即具有一定的频率成分。将各个正弦分量的幅度和相位 分别按频率高低依次排列就成为频谱。信号的频谱包含了信 号的全部信息。
（6）信号的空间分布结构
许多信号，既具有时间特性、也还具有空间特性
• 例如描述大气压随海拔高度变化的信号，其自变量表示 海拔高度；描述飞机机翼上应变分布的信号，其自变量 表示结构尺寸；
频限信号是指在频率域内只占据有限的带
宽（f1～f2）、在这一带宽之外信号值恒等
于零的信号，称为频域有限信号。
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2.2.2 信号的分类（续）
（5）信号的时间特性和频率特性
时间特性：反映在信号随时间变化的波形上，包括信号出现 时间的先后、持续时间的长短、重复周期的大小、随时间变 化速率的快慢、幅度的大小等等。
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电子测量中被测信号大多是时间的函数x(t)，
按其性质不同可分类如下：
• ①确定性信号：在相同试验条件下，能够重 复实现的信号。确定性信号又分为：恒定 （直流）信号；周期信号（简谐周期信号和 复杂周期信号）；非周期信号（准周期信号 和瞬变冲激信号）；
离散
信号分类 模拟信号 量化信号 采样信号 数字信号
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2.2.2 信号的分类（续）
4.时限信号和频限信号 时限信号是指信号在时间的有限区间（t1，
t2）内有定义、在区间之外信号值恒等于 零的信号，称为时域有限信号。
• 例如，矩形脉冲、正弦脉冲等。而周期信号、 指数信号、随机信号等，则为时域无限信号。
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2.2.3 系统的基本概念
信号的产生、传输、处理、存储和再现都需
要一定的物理装置，这种装置通常就称为 系统。
• 从一般意义讲，系统是由若干相互依赖、相互 作用的事物组合而成的具有特定功能的整体。
1.系统的外部特性
即系统的输入与输出之间的关系或系统的功
能。
x(t) 激励
系统 h (t )
• ②非确定性（随机）信号：在相同试验条件 下，不能够重复实现的信号。随机信号又分 为：平稳随机信号；非平稳随机信号。
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2.2.2 信号的分类（续）
2.周期性信号与非周期性信号 3.连续信号与离散信号
表 2-1 信号的分类
自变量 t
函数值 f(t)
连续 连续时间信号
离散
连续 离散时间信号
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2.1.3 电子测量的内容（续）
电子测量的内容是： （1）按具体的测量对象来分类，包括下列电参数的测量 • ①电能量的测量 包括各种频率及波形下的电压、电流、 功率、电场强度等的测量。 • ②电路参数的测量 包括电阻、电感、电容、阻抗、品质 因数、电子器件参数等的测量。 • ③电信号特征的测量 包括信号、频率、周期、时间、相 位、调幅度、调频指数、失真度、噪音以及数字信号的 逻辑状态等的测量。 • ④电子设备性能的测量 包括放大倍数、衰减、灵敏度、 频率特性、通频带、噪声系数的测量。 • ⑤特性曲线的测量 包括幅频特性曲线、晶体管特性曲线 等的测量和显示。
处理信息最有效、最成功的是电子科学技术
①具有极快的速度 ②具有极精细的分辨能力，很宽的作用范围。 ③极有利于信息传递 ④极为灵活的变换技术。 ⑤巨大的信息处理能力
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2.1.2 电子测量的特点
（1）测量频率范围宽。被测信号的频率范围除测量直流 外，测量交流信号的频率范围低至10-6Hz以下，高至 THz（1THz=1012Hz）