分辨率与精度.docx

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分辨率与精度

分辨率与精度的区别

2010-10-0710:

28:

37

很多人对于精度和分辨率的概念不清楚，这里我做一下总结，希望大家不要混淆。

我们搞编码器制做和销售的，经常跟“精度”与“分辨率”打交道，这个问题不是三言两语能搞得清楚的，在这里只作抛砖引玉了。

简单点说，“精度”是用来描述物理量的准确程度的，而“分辨率”是用来描述刻度划分的。

从定义上看，这两个量应该是风马牛不相及的。

（是不是有朋友感到愕然^_^）。

很多卖传感器的JS就是利用这一点来糊弄人的了。

简单做个比喻：

有这么一把常见的塑料尺（中学生用的那种），它的量程是10厘米，上面有100个刻度，最小能读出1毫米的有效值。

那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米，或者量程的1%；而它的实际精度就不得而知了（算是0.1毫米吧）。

当我们用火来烤一下它，并且把它拉长一段，然后再考察一下它。

我们不难发现，它还有有100个刻度，它的“分辨率”还是1毫米，跟原来一样！

然而，您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么？

（这个例子是引用网上的，个人觉得比喻的很形象！

）

所以在这里利用这个例子帮大家把这两个概念理一下，以后大家就可以理直气壮的说精度和分辨率了，而不是将精度理解为分辨率。

呵呵，希望对大家有用！

^_^

加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。

理想的几何参数，对尺寸而言，就是平均尺寸；对表面几何形状而言，就是绝对的圆、圆柱、平面、锥面和直线等；对表面之间的相互位置而言，就是绝对的平行、垂直、同轴、对称等。

零件实际几何参数与理想几何参数的偏离数值称为加工误差。

加工精度与加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。

加工精度用公差等级衡量，等级值越小，其精度越高；加工误差用数值表示，数值越大，其误差越大。

加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。

任何加工方法所得到的实际参数都不会绝对准确，从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的公差范围内，就认为保证了加工精度。

机器的质量取决于零件的加工质量和机器的装配质量，零件加工质量包含零件加工精度和表面质量两大部分。

机械加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数相符合的程度。

它们之间的差异称为加工误差。

加工误差的大小反映了加工精度的高低。

误差越大加工精度越低，误差越小加工精度越高。

加工精度包括三个方面内容：

尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。

形状精度指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。

位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想

精度就是结果值与结果真值的差值。

　　精度Accuracy观测结果、计算值或估计值与真值（或被认为是真值）之间的接近程度。

每一种物理量要用数值表示时，必须先要制定一种标准，并选定一种单位（unit）。

标准及单位的制定，是为了沟通人与人之间对于物理现象的认识。

这种标准的制定，通常是根据人们对于所要测量的物理量的认识与了解，并且要考虑这标准是否容易复制，或测量的过程是否容易操作等实际问题。

由于各种物理量的标准的制定是人为的，因此需要经过一个社会或团体的公认，才会逐渐为人们普遍采用。

　　编辑本段等级

　　精度的等级是以它的允许误差占表盘刻度值的百分数来划分的,其精度等级数越大允许误差占表盘刻度极限值越大。

量程越大,同样精度等级的,它测得压力值的绝对值允许误差越大。

经常使用的的精度为2.5、1.5级，如果是1.0和0.5级的属于高精度，现在有的数字已经达到0.25级。

　　编辑本段相关资讯

　　精度

　　以下来源于中国仪器超市的资讯：

世界性的测量标准起源于欧洲工业革命之后；法国科学院首先在1791年决定用地球的大小来制定长度单位，定义一米为沿子午线由北极经巴黎至赤道的长度的一千万分之一。

于1889年并按此规格铸造一白金米尺作为标准原器。

正式的国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,简称ISO）于1960年成立，目前在国际间推行的度量衡标准称为国际标准单位（SystemeInternationald'Unit'es简称公制单位，英文名称为InternationalSystemofUnits），它是在1960年国际度量衡大会（GeneralConferenceofWeightsMeasures,简称CGPM）中决定采用并推行的。

在这套单位制度中，将物理量的单位分为基本单位、辅助单位、导出单位等三种。

而基本单位细分成七种，分别是：

长度、质量、时间、电流、温度、物量（amountofsubstance）、亮度

　　编辑本段国际标准制的基本单位

　　量基本单位名称符号长度米（metre）m质量千克（kilogram）kg时间秒（second）s电流安培（Ampere）A温度开尔文（Kelvin）K物质的量摩尔（mole）mol亮度烛光（candela）cd

　　编辑本段地质学方面应用

　　“精度”指野外地质现象能够在图上表示出来的详细程度和准确度。

详细程度指对地质现象反映的详细程度，比例尺愈大，反映的地质现象的尺寸界限愈小。

建筑地段的各种地质界限点在图上的误差不得超过3mm其它地段不应超过5mm实际允许误差为上值乘比例尺分母。

精密测量最常用为尺寸，即长度单位，而长度方面在1960年采用氪原子（Kr86）光波作为标准。

在1983年的第17届国际度量衡大会就将光速在真空中定义为一常数，即299,792,458公尺/秒，而1公尺就是光在299,792,458分之1秒内于真空中所走过的距离。

长度单位可区分成公制与英制等两种。

仪表的精度：

精度是反映仪表误差大小的术语。

δ=（△max）/（Аmax）×100%（δ为精度等级；△max为最大测量误差；Аmax为仪表量程。

）仪表的等级有：

0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5

脉冲当量

　　相对于每一脉冲信号的机床运动部件的位移量称为脉冲当量，又称作最小设定单位。

　　脉冲增量插补是行程标量插补，每次插补结束产生一个行程增量，以脉冲的方式输出。

这种插补算法主要应用在开环数控系统中，在插补计算过程中不断向各坐标轴发出互相协调的进给脉冲，驱动电机运动。

一个脉冲所产生的坐标轴移动量叫做脉冲当量。

脉冲当量是脉冲分配的基本单位，按机床设计的加工精度选定，普通精度的机床一般取脉冲当量为：

0.01mm，较精密的机床取0.001mm或0.005mm。

采用脉冲增量插补算法的数控系统，其坐标轴进给速度主要受插补程序运行时间的限制，一般为1~3m/min。

脉冲增量插补主要有逐点比较法、数据积分法、直线函数法等。

脉冲当量影响数控机床的加工精度，它的值取得越小，加工精度越高。

　　“脉冲当量”在学术文献中的解释1、如果我们将飞锯车所走的距离与步进电机的功率脉冲Fs之比称为脉冲当量,则不同的齿轮配比可得到不同的脉冲当量.当脉冲当量一定时,则飞锯车所走的位移为步进电机的功率脉冲数与脉冲当量的乘积

　　文献来源2、伺服系统伺服系统也叫做执行机构它将数控装置的脉冲信号转换为机床运动部件相应的位移量称为脉冲当量.日线的驱动部分全部采用交流电气伺服系统

　　与”脉冲当量”;相关的学术图片

测量基础知识概要

作者：

迈锐测量技术有限公司

测试计量基础知识

测量技术是一门具有自身专业体系、涵盖多种学科、理论性和实践性都非常强的前沿科学。

而熟知测量技术方面的基本知识,则是掌握测量技能,独立完成对机械产品几何参数测量的基础。

1.1测量的定义

一件制造完成后的产品是否满足设计的几何精度要求,通常有以下几种判断方式。

测量：

是以确定被测对象的量值为目的的全部操作。

在这一操作过程中,将被测对象与复现测量单位的标准量进行比较,并以被测量与单位量的比值及其准确度表达测量结果。

例如用游标卡尺对一轴径的测量,就是将被对象（轴的直径）用特定测量方法（用游标卡尺测量）与长度单位（毫米）相比较。

若其比值为30.52,准确度为±0.03mm,则测量结果可表达为（30.52±0.03）mm。

任何测量过程都包含：

测量对象、计量单位、测量方法和测量误差等四个要素。

测试：

是指具有试验性质的测量。

也可理解为试验和测量的全过程。

检验：

是判断被测物理量是否合格（在规定范围内）的过程,一般来说就是确定产品是否满足设计要求的过程,即判断产品合格性的过程,通常不一定要求测出具体值。

因此检验也可理解为不要求知道具体值的测量。

计量：

为实现测量单位的统一和量值准确可靠的测量。

1.2测量基准

测量基准是复现和保存计量单位并具有规定计量单位特性的计量器具。

在几何量计量领域内,测量基准可分为长度基准和角度基准两类。

长度基准：

1983年第十七届国际计量大会根据国际计量委员会的报告,批准了米的新定义：

即“一米是光在真空中在1／299792458秒时间间隔内的行程长度”。

根据米的定义建立的国家基准、副基准和工作基准,一般都不能在生产中直接用于对零件进行测量。

为了确保量值的合理和统一,必须按《国家计量检定系统》的规定,将具有最高计量特性的国家基准逐级进行传递,直至用于对产品进行测量的各种测量器具。

图1－1为长度（端度）计量检定系统表（简化）。

图1－1长度计量检定系统表（简化）

角度基准：

角度量与长度量不同。

由于常用角度单位（度）是由圆周角定义的,即圆周角等于360°,而弧度与度、分、秒又有确定的换算关系,因此无需建立角度的自然基准。

1.3量块

量块是一种平行平面端度量具,又称块规。

它是保证长度量值统一的重要常用实物量具。

除了作为工作基准之外,量块还可以用来调整仪器、机床或直接测量零件。

一般特性：

量块是以其两端面之间的距离作为长度的实物基准（标准）,是一种单值量具,其材料与热处理工艺应满足量块的尺寸稳定、硬度高、耐磨性好的要求。

通常都用铬锰钢、铬钢和轴承钢制成。

其线胀系数与普通钢材相同,即为（11.5±1）×10－6/℃,尺稳定性约为年变化量不超出±0.5～1μm／m。

结构：

绝大多数量块制成直角平行六面体,如图1－2所示；也有制成φ20的圆柱体。

每块量块都有两个表面非常光洁、平面度精度很高的平行平面,称为量块的测量面（或称工作面）。

量块长度（尺寸）是指量块的一个测量面上的一点至与量块相研合的辅助体（材质与量块相同）表面（亦称辅助表面）之间的距离。

为了消除量块测量面的平面度误差和两测量面间的平行度误差对量块长度的影响,将量块的工作尺寸定义为量块的中心长度,即两个测量面的中心点的长度。

精度：

量块按其制造精度分为五个“级”：

00、0、1、2和3级。

00级精度最高,3级最低。

分级的依据是量块长度的极限偏差和长度变动量允许值。

量块生产企业大都按“级”向市场销售量块,此时用户只能按量块的标称尺寸使用量块,这样必然受到量块中心长度实际偏差的影响,将反制造误差带入测量结果。

在量值传递工作中,为了消除量块制造误差对测量的影响,常常按量块检定后得到的实际尺寸使用。

各种不同精度的检定方法可以得到具有不同测量不确定度的量块,并依此划分量块的等别,如图1－1所示。

检定后的量块可得到每量块的中心长度的实际偏差,显然同一套量块若按“等”使用可以得到更高的测量精度（较小的测量不确定度）。

但由于按“等”使用比较麻烦,且检定成本高,固在生产现场仍按“级”使用。

使用：

单个量块使用很不方便,故一般都按序列将许多不同标称尺寸的量块成套配置,使用时根据需要选择多个适当的量块研合起来使用。

通常,组成所需尺寸的量块总数不应超过四块。

例如,为组成89.765mm的尺寸,可由成套的量块中选出1.005、1.26、7.5、80mm四块组成,即

注意事项：

量块在使用过程中应注意以下几点：

①量块必须在使用有效期内，否应及时送专业部门检定。

②所选量块应先放入航空汽油中清洗，并用洁净绸布将其擦干，待量块温度与环境湿度相同后方可使用。

③使用环境良好，防止各种腐蚀性物质对量块的损伤及因工作面上的灰尘而划伤工作面，影响其研合性,。

④轻拿、轻放量块，杜绝磕碰、跌落等情况的发生。

⑤不得用手直接接触量块，以免造成汗液对量块的腐蚀及手温对测量精确度的影响。

⑥使用完毕应，先用航空汽油清洗量块，并擦干后涂上防锈脂放入专用盒内妥善保管。

1.4测量方法分类

根据获得测量结果的不同方式可分为：

直接测量和间接测量：

从测量器具的读数装置上直接得到被测量的数值或对标准值的偏差称直接测量。

如用游标卡尺、外径千分尺测量轴径等。

通过测量与被测量有一定函数关系的量，根据已知的函数关系式求得被测量的测量称为间接测量。

如通过测量一圆弧相应的弓高和弦长而得到其圆弧半径的实际值。

绝对测量和相对测量：

测量器具的示值直接反映被测量量值的测量为绝对测量。

用游标卡尺、外径千分尺测量轴径不仅是绝对测量，也是绝对测量。

将被测量与一个标准量值进行比较得到两者差值的测量为相对测量。

如用内径百分表测量孔径为相对测量。

接触测量和非接触测量：

测量器具的测头与被测件表面接触并有机械作用的测力存在的测量为接触测量。

如用光切法显微镜测量表面粗糙度即属于非接触测量。

单项测量和综合测量：

对个别的、彼此没有联系的某一单项参数的测量称为单项测量。

同时测量个零件的多个参数及其综合影响的测量。

用测量器具分别测出螺纹的中径、半角及螺距属单项测量；而用螺纹量规的通端检测螺纹则属综合测量。

被动测量和主动测量：

产品加工完成后的测量为被动测量；正在加工过程中的测量为主动测量。

被动测量只能发现和挑出不合格品。

而主动测量可通过其测得值的反馈，控制设备的加工过程，预防和杜绝不合格品的产生。

1.5测量误差

由于测量过程的不完善而产生的测量误差，将导致测得值的分散入不确定。

因此，在测量过程中，正确分析测量误差的性质及其产生的原因，对测得值进行必要的数据处理，获得满足一定要求的置信水平的测量结果，是十分重要的。

测量误差定义：

被测量的测得值x与其真值x0之差，即：

△=x－x0

由于真值是不可能确切获得的，因而上述善于测量误差的定义也是理想要概念。

在实际工作中往往将比被测量值的可信度（精度）更高的值，作为其当前测量值的“真值”。

误差来源：

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。

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。

误差分类：

测量误差按其产生的原因、出现的规律、及其对测量结果的影响，可以分为系统误差、随机误差和粗大误差。

①系统误差：

在规定条件下，绝对值和符号保持不变或按某一确定规律变化的误差，称为系统误差。

其中绝对值和符号不变的系统误差为定值系统误差，按一定规律变化的系统误差为变值系统误差。

如量块的误差、刻线尺的误差、度盘偏心的误差。

系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律后加以消除。

②随机误差：

在规定条件下，绝对值和符号以不可预知的方式变化的误差，称为随机误差。

就某一次测量而言，随机误差的出现无规律可循，因而无法消除。

但若进行多次等精度重复测量，则与其它随机事件一样具有统计规律的基本特性，可以通过分析，估算出随机误差值的范围。

随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。

③粗大误差：

明显超出规定条件下预期的误差，称为粗大误差。

粗大误差是由某种非正常的原因造成的。

如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。

该误差可根据误差理论，按一定规则予以剔除。

1.6测量数据的处理

在修正了已定系统误差和剔除了粗大误差以后，测得值中仍含有随机误差和部分系统误差，还需估算其测量误差的大小，评定测得值的不确定度，知道测得值及该测得值的变化范围（可信程度），才能获得完整的测量结果。

测量不确定度的评定：

用标准偏差表示测量结果的不确定度，称为标准不确定度，按照评定方法不同，它可分为两类：

用对一系列重复观测值进行统计分析以计算标准不确定度的方法，称为A类评定；用不同于统计分析的其他方法来评定标准不确定度，称为B类评定。

A类评定：

由统计理论可知，随机变量期望值的最佳估计值是n次测得值xi的算术平均值x。

该组测得值的标准差的估算值S为

B类评定：

在多数实际测量工作中，不能或不需进行多次重复测量，则其不确定度只能用非统计分析的方法进行B类评定。

B类评定需要依据有关的资料作出科学的判断。

这些资料的来源有：

以前的测量数据，测量器具的产品说明书，检定证书，技术手册等。

如由产品说明书查得某测量器具的不确定度为6μm，若期望得到按正态分布规律中3倍标准差的置信水准（99.73﹪），则按B类评定时标准不确定度应取u=6/3=2μm。

合成标准不确定度的估算：

测量过程中一般都会有多个独立的误差源共同对测量的不确定度产生影响，因测量方法的不同，各误差源的影响程度也不相同。

各误差源标准不确定度的合成按测量方法的不同可分为以下两类：

①直接测量的合成标准不确定度：

取各类独立误差源的标准不确定度的平方和的正平方根，即

②间接测量的合成标准不确定度：

间接测量时，测量结果需经各间接测量值按事先设计好的函数关系计算后求得。

由于各间接测量值的标准不确定度对测量结果的影响程度不同，在估算测量结果的不确定度时，要先分别对函数中各测量值求偏导数，算出其不确定度的传播系数。

各测量值的标准不确定度乘以相应的传播系数后，取平方和的正平方根得到测量结果的不确定度。

1.7基本测量原则

在实际测量中，对于同一被测量往往可以采用多种测量方法。

为减小测量不确定度，应尽可能遵守以下基本测量原则：

阿贝原则：

要求在测量过程中被测长度与基准长度应安置在同一直线上的原则。

若被测长度与基准长度并排放置，在测量比较过程中由于制造误差的存在，移动方向的偏移，两长度之间出现夹角而产生较大的误差。

误差的大小除与两长度之间夹角大小有关外，还与其之间距离大小有关，距离越大，误差也越大。

基准统一原则：

测量基准要与加工基准和使用基准统一。

即工序测量应以工艺基准作为测量基准，终检测量应以设计基准作为测量基准。

最短链原则：

在间接测量中，与被测量具有函数关系的其它量与被测量形成测量链。

形成测量链的环节越多，被测量的不确定度越大。

因此，应尽可能减少测量链的环节数，以保证测量精度，称之为最短链原则。

当然，按此原则最好不采用间接测量，而采用直接测量。

所以，只有在不可能采用直接测量，或直接测量的精度不能保证时,才采用间接测量。

应该以最少数目的量块组成所需尺寸的量块组，就是最短链原则的一种实际应用。

最小变形原则：

测量器具与被测零件都会因实际温度偏离标准温度和受力（重力和测量力）而产生变形，形成测量误差。

在测量过程中，控制测量温度及其变动、保证测量器具与被测零件有足够的等温时间、选用与被测零件线胀系数相近的测量器具、选用适当的测量力并保持其稳定、选择适当的支承点等，都是实现最小变形原则的有效措施。

1.8测量器具的主要技术性能指标

量具的标称值：

标注在量具上用以标明其特性或指导其使用的量值。

如标在量块上的尺寸，标在刻线尺上的尺寸等。

刻度：

在测量器具上指示出不同量值的刻线标记的组合称为刻度。

刻度间距：

沿着刻线尺（标尺）长度方向所测得的两个相邻刻线标记中心之间的距离称为刻度间距，也称标尺间距。

图1－3比较测量示意图

分度值：

两相邻刻线所代表的量值之差称为仪器的分度值。

它是一台仪器所能读出的最小单位量值。

一般地说，分度值越小，测量器具的精度越高。

数字式量仪没有标尺或度盘，而与其相对应的为分辨率。

分辨率是仪器显示的最末位数字间隔所代表的被测量值。

示值范围：

测量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围称为示值范围。

测量范围：

在允许不确定度内，测量器具所能测量的被测量值的下限值至上限值的范围。

测量范围与示值范围的区别在于：

测量范围既包括示值范围又包括仪器某些部件的调整范围。

如外径百分尺的测量范围有0～25mm、25～50mm、50～75mm等，其示值范围则均为25mm。

比较仪的测量范围为180mm，其示值范围则为±0.1mm（如图1－3所示）。

示值范围与标尺有关，测量范围取决于结构。

量程：

测量范围的上限值和下限值之差称为量程。

量程大的仪器使用起来比较方便，但仪器的线性误差将随之变大使仪器的准确度下降。

灵敏度：

测量器具对被测量值变化的反应能力称为灵敏度。

对于一般长度测量器具，灵敏度等于标尺间距a与分度值I之比，又称放大比或放大位数K，即

K=a/I

测量力：

采用接触法测量时，测量器具的传感器与被测零件表面之间的接触力。

测量力及其变动会影响测量结果的精度。

因此，绝大多数采用接触测量法的测量器具，都具有测量力稳定机构。

示值误差：

测量器具的示值与被测量的真值之差。

例如用百分尺测量轴的直径得读数值为31.675mm，而其真值为31.678mm，则百分尺的示值误差等于31.675－31.678=－0.003mm.

显然，测量器具在不同的示值处的示值误差一般是各不相同的。

目前，测量器具的精度大多仍用示值极限误差来表示测量器具示值误差的界限值。

回程误差：

是指在相同条件下，被测量值不变，测量器具行程方向不同时，两示值之差的绝对值。

该项误差是由于测量器具中测量系统的间隙、变形和磨擦等原因引起的。

当要求测量值的显示呈连续的往返性变化时（有连续的正、负值变化），则应选用回程误差较小的测量器具。

测量不确定度：

测量不确定度是在测量结果中表达被测量值分散性的参数。

由于测量过程的不完善，测得值对真值总是有所偏离，这种偏离又是不确定的，表达这种不确定程度的参数，就称为不确定度。

修正值：

为修正某一测量器具的示值误差而在其检定证书上注明的特定值。

它的大小与示值误差的绝对值相等，符号相反。

在测量结果中加入相应的修正值后，可提高测量精度。

1.9测量器具的选择

过去，大部分工厂是根据经验来选择计量器具的。

通常选择计量器具的测量极限误差占工件公差的1／3～1／5或1／3～1／10。

对一些高精度工件，甚至有取1／2的。

总之，就没有一个统一的标准，往往因人因厂而异。

不仅如此，而且大多数工厂用计量器具