產(chǎn)品測(cè)量知識(shí)及方法和數(shù)字化質(zhì)量有什么關(guān)系呢？
我們認(rèn)為：
1、一件事物如果你能夠測(cè)量它，并且能用數(shù)字表達(dá)它，你對(duì)它就有了深刻的了解；
但如果你不知道如何測(cè)量它，且不能用數(shù)字表達(dá)它，那你的知識(shí)可能就是貧瘠的，是不能令人滿意的。
2、我們是通過‘規(guī)’和‘矩’來認(rèn)識(shí)質(zhì)量的,有測(cè)量才有數(shù)據(jù)，有數(shù)據(jù)才有計(jì)算，有計(jì)算才有分析，有分析才有優(yōu)化，有優(yōu)化才有保證。
3、測(cè)量是感知質(zhì)量，數(shù)字化是在“知其然”基礎(chǔ)上解決“知其所以然”，善于運(yùn)用數(shù)學(xué)解決問題，才能避免“看上去是對(duì)的，其實(shí)是錯(cuò)的”。
如果您同意以上觀點(diǎn)邏輯，那么我們就一起來學(xué)習(xí)一下數(shù)字化質(zhì)量業(yè)務(wù)層的基礎(chǔ)知識(shí)：
Part 1
測(cè)量精度
測(cè)量精度是儀器最重要的參數(shù)指標(biāo)之一，大部分的儀器精度基本都是百分之一、千分之一、部分可以達(dá)到萬分之一，精度越高，代表測(cè)量的誤差越小，那么誤差是如何界定出來的呢?
Part 2
測(cè)量誤差的名詞術(shù)語(yǔ)
真值：
被測(cè)量本身所具有的真實(shí)值，是一個(gè)理想的概念，一般很難知道。
指定真值：
由國(guó)家設(shè)立各種盡可能維持不變的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)，以法令的形式，指定其所體現(xiàn)的量值作為計(jì)量單位的指定值，也叫約定真值。
實(shí)際值：
國(guó)家通過一系列的各級(jí)實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成量值傳遞網(wǎng)，把國(guó)家基準(zhǔn)所體現(xiàn)的計(jì)量單位逐級(jí)比較，傳遞到日常工作儀器或量具上去。
在每一級(jí)的比較中，都以上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所體現(xiàn)的值當(dāng)作準(zhǔn)確無誤的值。
標(biāo)稱值：
測(cè)量器具上標(biāo)定的數(shù)值。
由于制造和測(cè)量精度不夠以及環(huán)境等因素的影響，標(biāo)稱值并不一定等于它的真值或?qū)嶋H值，因此還要標(biāo)出誤差范圍或準(zhǔn)確度等級(jí)。
對(duì)于標(biāo)稱值為100HZ，工作誤差≤±3%±1HZ
實(shí)際值為100±100x3%±1HZ
示值：
由測(cè)量器具指示的被測(cè)量值。示值與測(cè)量?jī)x表的讀數(shù)可能有區(qū)別。
Part 3
測(cè)量誤差分類
測(cè)量誤差按照其性質(zhì)和特點(diǎn)，可分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差(隨機(jī)誤差)和疏失誤差三類。
· 系統(tǒng)誤差
在一定的測(cè)量條件下，測(cè)量值中含有固定不變或按一定規(guī)律變化的誤差，稱為系統(tǒng)誤差。
系統(tǒng)誤差通常是由于測(cè)量器具、測(cè)量?jī)x器和儀表本身的誤差產(chǎn)生的。此外，由于測(cè)量方法的不完善性和測(cè)試者測(cè)試習(xí)慣產(chǎn)生的誤差也稱為系統(tǒng)誤差。
系統(tǒng)誤差的大小可以衡量測(cè)試數(shù)據(jù)與真值的偏離程度，即測(cè)量的準(zhǔn)確度。系統(tǒng)誤差越小，測(cè)量的結(jié)果就越準(zhǔn)確。
系統(tǒng)誤差的消除或減小
1. 消除引起系統(tǒng)誤差的因素是減小系統(tǒng)誤差的最基本的方法：
--選擇準(zhǔn)確度等級(jí)高的儀器設(shè)備，以消除儀器的基本誤差；
--使儀器設(shè)備工作在規(guī)定的條件下，以消除儀器設(shè)備的附加誤差；
--選擇合理的測(cè)量方法，設(shè)計(jì)正確的測(cè)量步驟，以消除方法誤差和理論誤差；
--提高測(cè)量人員的測(cè)量素質(zhì)，改善測(cè)量條件，以消除人員誤差。
2. 利用修正的方法消除
在測(cè)量的數(shù)據(jù)處理過程中，自動(dòng)或手動(dòng)地將測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果與修正值相加，從測(cè)量讀數(shù)或結(jié)果中消除或減弱系統(tǒng)誤差。
3. 利用特殊的測(cè)量方法消除
替代法：先將被測(cè)量Ax接在測(cè)量裝置上，調(diào)節(jié)測(cè)量裝置處于某種狀態(tài)，然后用與被測(cè)量相同的同類標(biāo)準(zhǔn)量AN代替Ax，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)量AN，使測(cè)量裝置恢復(fù)原來的狀態(tài)，于是Ax=AN。
差值法：測(cè)量出被測(cè)量Ax與標(biāo)準(zhǔn)量AN的差值a，即a=Ax-AN，利用Ax=AN-a求出被測(cè)量。
正負(fù)誤差補(bǔ)償法：在不同的測(cè)量條件下，對(duì)被測(cè)量測(cè)量?jī)纱?，使其中一次測(cè)量結(jié)果的誤差為正，另一次測(cè)量結(jié)果的誤差為負(fù)，取兩次測(cè)量結(jié)果的平均值作為測(cè)量結(jié)果的方法。
對(duì)稱觀測(cè)法：在測(cè)量過程中，合理設(shè)計(jì)測(cè)量步驟以獲得對(duì)稱的數(shù)據(jù)，配以相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序，以得到與該影響量無關(guān)的測(cè)量結(jié)果。
· 偶然誤差
由很多復(fù)雜因素的微小變化的總和所引起的，其變化規(guī)律未知，但具有隨機(jī)變量的一切特點(diǎn)，在一定條件下服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此經(jīng)過多次測(cè)量后，對(duì)其總和可以用統(tǒng)計(jì)規(guī)律來描述。
比如：電磁場(chǎng)的微變、溫度的起伏、空氣擾動(dòng)、大地的微震、測(cè)量人員的感官無規(guī)律的微小變化等。
這些變化是人們無法掌控的，是無規(guī)律的，這導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不可能完全相同，如果相同也只能說明儀器靈敏度不夠。
雖然偶然誤差是不能夠被人們消除的，但是偶然誤差是符合正態(tài)分布的。即測(cè)量誤差小的出現(xiàn)概率大，而誤差相對(duì)大的出現(xiàn)概率小，并且大小相等的正負(fù)誤差出現(xiàn)的概率也是相等的。
正態(tài)分布的偶然誤差分布規(guī)律：
· 對(duì)稱性：絕對(duì)值相等的正誤差與負(fù)誤差出現(xiàn)次數(shù)相等；
· 單峰性：絕對(duì)值小的誤差比絕對(duì)值大的誤差出現(xiàn)的次數(shù)多；
· 有界性：在一定的測(cè)量條件下，隨機(jī)誤差的絕對(duì)值不會(huì)超過一定界限；
· 抵償性：隨著測(cè)量次數(shù)的增加，隨機(jī)誤差的算術(shù)平均值趨于零；
圖 1 偶然誤差的概率曲線
· 疏失誤差
在一定條件下測(cè)量結(jié)果顯著地偏離其實(shí)際值所對(duì)應(yīng)的誤差，含有疏失誤差的測(cè)量值屬于可疑值或異常值，不能參加測(cè)量值的數(shù)據(jù)處理，應(yīng)予以剔除。
它產(chǎn)生的原因主要有兩點(diǎn)：
其一是實(shí)驗(yàn)者本身造成的；其二是由于測(cè)量條件造成的。
定性判斷疏失誤差：對(duì)測(cè)量條件、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量步驟進(jìn)行分析，檢查是否有差錯(cuò)或引起疏失誤差的因素，也可以將測(cè)量數(shù)據(jù)同其他人員用別的方法或由不同儀器所測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行核對(duì)，以發(fā)現(xiàn)疏失誤差。
定量判斷疏失誤差：以統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和有關(guān)專業(yè)知識(shí)建立起來的疏失準(zhǔn)則為依據(jù)，對(duì)異常值或壞值進(jìn)行剔除。
· 三種誤差比較
這三種誤差的不同可以以打靶為例：
圖3-a中的彈著點(diǎn)均勻在靶心，這說明沒有系統(tǒng)誤差，但分布分散說明偶然誤差較大。
圖3-b中的彈著點(diǎn)偏于靶心，說明系統(tǒng)誤差較大。
圖3-c中的彈著點(diǎn)密集于靶心，說明只有偶然誤差，沒有系統(tǒng)誤差。
圖 2 用打靶說明三種誤差
Part 4
測(cè)量誤差的表示方法和儀器精度的標(biāo)定
1、絕對(duì)誤差
被測(cè)量的測(cè)得值X，與其真實(shí)值A(chǔ)之差，稱為X的絕對(duì)誤差。絕對(duì)誤差用△x表示，即△x=X-A。
因?yàn)閺臏y(cè)量角度講，真值是一個(gè)理想的概念，不可能真正獲得。因此A通常用準(zhǔn)確測(cè)量值x0代替。
2、相對(duì)誤差
絕對(duì)誤差只能表示某個(gè)測(cè)量值的近似程度。但是，兩個(gè)不同大小的測(cè)量值，當(dāng)他們的絕對(duì)誤差相同時(shí)，準(zhǔn)確程度并不同。
例如：測(cè)量從北京到廣州的距離，誤差為1米，這是誤差就不大，可是如果測(cè)量從天安門廣場(chǎng)到人民大會(huì)堂的距離，誤差為1米，這時(shí)誤差就比較大了。
為了更加符合習(xí)慣地衡量測(cè)量值的準(zhǔn)確程度，便引入了相對(duì)誤差的概念。絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比，稱為測(cè)量值的相對(duì)誤差。即
3、儀器誤差及準(zhǔn)確度
絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差是從誤差的表示和測(cè)量的結(jié)果來反映某一測(cè)量值的誤差情況，但并不能用來評(píng)價(jià)測(cè)量?jī)x表儀器的準(zhǔn)確度。
當(dāng)儀表在規(guī)定的正常條件下工作時(shí)，其示值的絕對(duì)誤差
與其量程
之比稱為儀表的引入誤差，用
表示，即
，因?yàn)橐谜`差以量程
為比較對(duì)象，因此也稱為基準(zhǔn)誤差。
測(cè)量?jī)x表在整個(gè)量程范圍內(nèi)所出現(xiàn)的最大引用誤差，稱為儀表的容許誤差，即容許誤差為
。
儀器儀表的技術(shù)說明書中標(biāo)明的誤差都是指的容許誤差。對(duì)于指針式儀表，設(shè)容許誤差的絕對(duì)值為
，式
中---儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)，它表明了儀表容許誤差絕對(duì)值的大小，也就是我們平時(shí)所說的精度。
Part 5
系統(tǒng)誤差的消除方式
· 消除由測(cè)量?jī)x器和儀表引入的誤差
在測(cè)量過程中，要根據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度的要求選擇不同準(zhǔn)確度等級(jí)的儀器、儀表；
· 消除由于測(cè)量方法或理論分析所引起的誤差;
在測(cè)量前沒有充分考慮，但在測(cè)量中參與作用的一些因素所導(dǎo)致的誤差，經(jīng)常是由于理論分析不充分或者時(shí)由于采用了近似公式所引起的。這些情況應(yīng)設(shè)法避免。
· 消除由測(cè)量人員所引起的誤差
由實(shí)驗(yàn)者的反應(yīng)速度和固有習(xí)慣等生理特點(diǎn)所引起的誤差屬于人為誤差。如記錄一個(gè)信號(hào)時(shí)，觀測(cè)者有超前或滯后的傾向，而且傾向因人而異，這必然導(dǎo)致誤差，所以這些因素在測(cè)量時(shí)必須要考慮。
Part 6
通過數(shù)據(jù)分析和觀察來消除誤差影響
綜上所述，完全準(zhǔn)確無誤的測(cè)量在實(shí)際測(cè)試中是不存在的。無論是儀器的系統(tǒng)誤差、偶然誤差，還是疏失誤差，都是無法完全避免的。
但是我們可以利用科學(xué)的方法來盡可能的減小誤差，使測(cè)量數(shù)據(jù)更接近于真值，最完美最有效的方法工具便是通過數(shù)據(jù)進(jìn)行長(zhǎng)期分析和觀察，避免誤差帶來的影響。
