측정의 기초 - 측정에 미치는 영향/측정 오차

◐ 측정의 기초 - 측정에 미치는 영향/측정 오차 ◑

 

▶ 기하학적인 문제

 

아베의 원리

아베의 원리는 측정하려는 길이를 표준자로 사용되는 눈금의 연장선상에 놓는다. 라

는 것인데 이는 피측정물과 표준자와는 측정방향에 있어서 동일 직선상에 배치하

여야 한다(독일의 아베). 길이측정의 경우 치환법을 응용하면 기하학적 위치에 의한

측정오차를 가장 확실하게 피할 수 있다(컴퍼레이터의 원리 : 비교측정기)

 

▶ 시차(광학적 문제)

 

측정기에 새겨진 눈금을 읽는 과정에서 시각에 의하여 발생하는 오차로서, 즉 측정기

의 눈금 선과 표시 선이 동일 평면상에 있지 않으므로 오차가 발생하게 되며, 의 각

도로 측정치를 읽을 경우 다음 식에 의하여 측정오차를 구할 수 있다.

F = a tanΘ                     tanΘ = F/a                       F = aΘ

(1) 눈의 위치를 눈금판에 수직으로 읽는다.

(2) 지침의 갖는 측정기는 눈금판 아래에 거울을 두어 지침의 상과 지침이 일직선이

되도록 낀 다음 읽는다.

(3) 측정값은 직접 숫자로 표시한다.

 

 

 

▶ 측정 오차

 

1. 오차 

모든 측정결과는 피측정물, 측정기, 측정방법, 측정환경, 측정하는 사람들의 요인에

의하여 정확하지 못하게 되며, 그 원인을 들어보면 환경에 의한 요인으로 온도, 대기

압, 진동, 충격 등이 있으며, 개인적인 영향으로는 숙련도, 시차, 심리상태 등을 들 수

있다.

피측정물은 어느 결정된 값을 가지고 있으며, 그 값은 도면상에 기록된 치수로 보면

될 것이다, 그러나 피측정물의 치수는 항상 도면상의 치수와 일치한다고 볼 수는 없

으며, 도면상의 치수를 참값으로 보면, 오차(Error)는 참값과 측정치의 차를 말한다.

(1) 오차=측정치-참값(측정하여 결정한 값)

(2) 오차율=오차/참값

(3) 오차 백분율=오차율 x 100(%)

 

2. 오차가 생기는 원인 

(1) 측정기 자체에 의한 것(기기오차) : 후퇴오차(되돌림 오차, 흔들림 오차, 지시오차)

(2) 측정하는 사람에 의한 것(개인오차) : 버릇, 심리적인 오차, 눈금 읽음 및 기록의

잘못

(3) 외부적인 영향에 의한 오차 : 환경, 온도, 습도, 진동 등 원인을 알 수 없는 것

 

3. 측정오차의 종류 

크게 원인이 파악되는 계통오차와 원인이 불분명한 우연오차로 나눈다

 

(1) 계통적 오차 

계통적 오차는 일반적으로 오차의 원인이 규명할 수 있는 오차를 말하며, 동일한

측정조건에서 측정결과가 같은 부호와같은 크기를 같은 오차가 발생한다.

1. 환경에 의한 오차

측정조건에서 발생되는 오차로서, 원인으로는 측정실 온도, 조명의 변화, 측정

압, 소음, 진동 등을 들 수 있으며, 대책으로는 표준 습도 유지 및 조명의 유지

하는 등의 원인을 제거하고, 온도의 변화에 따른 열팽창 계수에 의한 측정치를

가감함으로서 오차를 줄일 수 있다.

2. 개인에 의한 오차

개인에 의한 오차는 측정자의 심리상태 및 습관(시각, 자세, 신체조건)에서 발

생되는 오차로서, 개인의 심리안정 및 악영향을 미치는 습관의 제거와 반복연

습에 의한 측정력의 숙달로서 오차를 줄일 수 있다

3. 측정기 자체에 의한 오차(기기 오차)

측정기의 구조상의 오차가 발생되거나, 측정기 0점 조정 및 교정의 잘못으로 인

하여 발생되는 오차로서, 정확하게 교정하여 사용함으로서 오차를 줄일 수 있다

ㄱ. 소중히 취급하며 가장 좋은 상태유지

ㄴ. 정도 파악 및 치수정도에 적합한 측정기 선택

ㄷ. 반복 측정시 산포 값은 최대와 최소의 평균값을 오차로 한 보정을 하여 준다

4. 접촉 오차

측정자의 형상이 측정 면에 부적합 할 때 또는 측정 면이 마찰되었거나 양측이

평행이 아닐 때, 대책은 다음과 같다.

ㄱ. 피 측정물의 외형이 곡면 시는 평면으로 구멍지름에는 구면이나 곡면 사용

ㄴ. 측정면 사이의 흠집 및 평행도 검사

ㄷ. 무접촉 상태에서 측정할 수 있는 계측기 사용

5. 기타 영향

ㄱ. 소음 진동 등 주위환경에서 오는 오차

ㄴ. 자연 현상의 급변으로 오는 오차 등 파악하지 못하는 것도 있음

6. 측정기 구조에 따른 오차

가장 이상적인 측정기는 치환법에 의한 비교측정

측정 시 주의사항

a. 측정전 과격한 운동금지(심신안정 분위기 조성)

b. 측정전 측정항목에 대한 도면검토, 측정원리, 측정방법, 순서, 주의사항 등을 이해

c. 범용측정기 사용시 “아베의 윈리”에 적합토록 사용

d. 온도, 습도 기록하여 측정치 보정

e. 측정 시 장갑 사용(체온 측정오차 감소)

f. 피측정물에 적합한 측정기 선택

g. 전기적 측정기는 30분전 가동, 기계적 측정기는 사용 전 작동여부 확인하고 예비 작동

h. 휘발성 세척제 사용(화기근절)

I. 반복 측정하여 평균치와 편차를 구한다.

j. 측정기 이상 발생 시 즉시 보고

k. 측정 후 측정기, 측정대 정리정돈, 측정기 방청과 보관 철저

 

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