仪器评价步骤【DOC精选】.docVIP

测量仪器重复性、再现性的评价 (技术总结报告) 西安电子科技大学 微电子学院“SPC课题组” 2009年3月 SPC和Cpk评价的基础是数据。显然，数据质量的好坏，即数据是否如实地反映实际工艺情况，将决定SPC和Cpk评价结论是否正确。 数据是通过测量仪器得到的。因此数据质量的好坏主要取决于测量仪器的状态和水平。从计量的角度考虑，应该从“准确度”和“精密度”两方面保证仪器能满足数据采集的要求。 目前各单位都对仪器进行常规的“计量校准”，以保证仪器具有一定的“准确度”。但是往往忽略了对“精密度”的评价。按照中华人民共和国国家军用标准“GJB3014 电子元器件统计过程控制体系”的要求，为了保证用于SPC和Cpk评价的数据质量，应该仪器的运行处于统计受控状态；同时还应该评价仪器的精密度，并且对仪器的精密度有明确的定量指标要求。 本技术总结报告在参考国内外相关资料的基础上，结合课题组的部分研究成果，总结了测量仪器重复性、再现性的评价步骤，并对评价中需要注意的问题进行说明，供各单位参考。 一、测量仪器评价的基本概念 采集数据的测量过程也是一种“过程”，就必然存在测试系统水平的高低以及测量过程是否处于统计受控状态的问题。本节介绍有关测量系统分析的基本概念以及主要评价要求。 1.测量系统的“误差” (1) 测量系统 “误差”的分类 由于存在各种不可避免的因素影响测量结果，导致测量结果必然存在误差。 可准确度和精密度测量系统“误差”。准确度指测试结果与“真值”之间的偏差大小，决定了测量结果的“系统误差”。精密度指多次测试同一个对象，测试结果的分散程度，决定了测量结果的“随机误差”。对于大多数测量过程，测量误差基本服从正态分布，正态分布均值取决于准确度，反映了“系统误差”的大小。而正态分布的标准偏差则取决于精密度的高低，或者说反映了“随机误差”的大小。显然，对同一个对象，多次测试结果的平均值反映了准确度的好坏，描述多次测试结果之间分散性的标准偏差反映了精密度的高低。 可以从图1形象理解准确度与精密度的关系： 图1 准确度与精密度关系 (2) 测量系统的准确度（Accuracy） 测量系统的准确度是指测量结果的平均值与“真值”之间的接近程度，用于描述测量值与实际值之间的差异。可以通过校准提高测量系统的准确度。 (3) 测量系统的精密度（Precision） 测量系统的精密度描述的是采用同一台仪器多次重复测量同一个对象，测量结果分散性的大小，反映了测量过程的随机误差。影响测量系统精密度的主要因素有两个：重复性和再现性。 重复性（Repeatability）描述的是同一个操作人员采用同一台测量仪器对同一零件的同一特性，进行多次测量得到的测量结果之间的分散性。 由于操作人员和被测对象保持不变，多次重复测量结果之间的分散性反映的就是测量仪器（量具）本身的能力或潜能，是测量设备本身固有的随机起伏，因此重复性通常又称为设备变差（Equipment Variation），记为EV。 再现性（Reproducibility）定义为不同的评价人（或不同时间不同环境，总之是不同条件）使用相同的测量仪器对同一产品的同一特性分别进行重复测量，所得平均值的变差。因此，一个测量系统（或量具）的再现性主要反映的操作者之间在测量技术方面的差异。 显然，由于手动测量仪器的测量结果通常受操作者技能的影响较大，再现性评价表现的分散性必然较大。对于操作者不是测量误差主要原因的测量过程（例如自动测量系统），测量过程中操作者就不是主要的变差源，再现性评价表现的分散性将较小，因此，再现性通常又称为操作者变差（Appraiser Variation），记为AV。 2. 测量系统“精密度”相关参数的定量表征 虽然“准确度”和“精密度”都会导致测量误差，但是目前一般单位只对测试仪器“准确度”有足够重视，对每台仪器都有定期进行计量校准的明确规定，保证测试仪器的“准确度”。往往对仪器“精密度”的影响注意不够，基本上未进行仪器“精密度”评价。因此本总结报告重点说明如何从“重复性”和“再现性”两方面定量评价测量系统（或量具）的“精密度”。 （1）测量系统“重复性”的定量表征 和：一般情况下，同一测量者使用同一测量仪器重复测量同一对象时，所得的测量值不会完全相同，而是存在分散性。一般服从正态分布。定量表征测量系统（或量具）重复性的最直接方法是，计算同一个操作人员采用同一台测量仪器重复多次测量同一个对象得到的多个测量数据之间的标准偏差，记为。由于重复性主要反映的是测量设备本身固有的变差（Equipment Variation，缩写为EV），因此又简记为。 EV：根据数理统计结论，服从正态分布的数据中，其值大于（均值+2.575σ）以及小于（均值-2.575σ）的概率均为0.5%，或者说99%的数据位于（