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 HOME > 메카백과 > 메카편람 |
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 제목 |
측정오차와 정도 |
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| 분류 |
기계요소 > 스프링 |
작성일 |
2006.11.19 |
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| 작성자 |
admin   |
다운로드 |
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| 키워드 |
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가. 오차
정밀도가 뛰어난 측정기를 가지고 주의하여 측정하더라도 측정기기가 완벽하지 못하고 측정자의 판단력에도 한계가 있으므로 절대적으로 정확한 측정값을 얻는 것은 불가능하다. 따라서 측정값을 구했다 하더라도 측정하려는 본래의 값, 즉 참값과는 약간의 차이가 있다. 이때 측정값과 참값의 차이를 절대 오차 또는 오차라 하며, 오차의 참값 또는 측정값과의 비율을 상대 오차라 한다.
절대 오차 = 측정값 - 참값
상대 오차 = 오차/참값(또는 측정값)
상대 오차는 보통 백분율(%)로 표시하여 백분율(%) 오차라고 한다.
나. 오차의 분류
오차는 발생원인을 기준으로 다음과 같이 분류된다.
오 차
계통 오차(Systematic Error)
기기 오차(Instrumental Error)
환경 오차(Environmental Error)
이론 오차(Theoretical Error)
개인 오차(Personal Error)
과실 오차(Erratic Error)
우연 오차(Accidental Error)
1) 계통 오차
동일한 측정 조건하에서 어떤 일정한 영향을 주는 원인에 의해 생기는 오차, 즉 동일 조건 상태에서 항상 같은 크기와 같은 부호를 가지는 오차이다. 계통 오차는 주로 측정기, 측정 방법 및 측정물의 불완전성과 환경의 영향에 의해 생기는 오차로 원인을 규명할 수 있는 오차이다.
가) 기기 오차
측정기가 불완전하거나 사용상의 제한 등으로 생기는 오차를 말한다. 계기오차의 원인으로는 눈금의 부정확, 기어와 나사의 피치 오차등 제조상의 부득이한 원인에 의하여 측정기가 갖는 오차, 마모와 용수철의 피로 등 시일의 경과로 인한 지시의 변화가 생기는 오차 등이 있다. 계기 오차는 보다 정확한 측정기를 사용하면 구할 수 있다. 표준기, 표준시료 등을 사용하여 측정기가 나타내는 값과 그 참값과의 관계를 구하는 것을 교정이라 한다.
나) 환경 오차
온도, 압력, 습도등 측정 환경의 변화에 의해 측정기의 측정량이 규칙적으로 변화하기 때문에 생기는 오차를 환경 오차라 한다.
다) 개인 오차
측정자의 개인적인 버릇 등에 의해 생기는 오차를 말하며, 측정방법의 개선을 통하여 줄일 수 있다.
라) 이론 오차
사용하는 공식이나 근사 계산 등으로 인하여 생기는 오차를 이론 오차라 한다.
2) 과실 오차
측정자의 부주의로 발생하는 오차를 말한다. 이 오차는 주의하여 측정하면 줄일 수 있다.
3) 우연 오차
측정자와 관계없이 우연하고도 필연적으로 생기는 오차이다. 따라서 이 오차를 아무리 노력해도 피할 수 없고 항상 측정값에 나타난다. 그러므로 측정횟수가 많을 때에는 정(+)과 부(-)의 우연오차가 나타나는 기회가 거의 같아지며, 전체 합에 의해 오차가 상쇄되어 거의 0에 가깝게 된다.
다. 정도(精度)
측정기의 정도는 각 측정기의 구조, 원리 특성에 따라 다르게 되며, 고정밀 측정기일수록 감도가 크기 때문에 측정시 특별한 주의가 필요하다. 측정값의 정도에는 정확도와 정밀도로 나눌 수 있다. 정도는 측정기가 나타내는 값 또는 측정 결과의 정밀도와 정확도를 포함한 종합적인 상태를 말한다. 전자는 측정할 때에 측정기기의 상태가 변동하고 측정값이 흩어지기 때문에 우연 오차에 들어가게 되며 후자는 실제 계기 오차로서 검사나 교정에 의해 보정될 수 있다.
라. 측정 정도의 변천
측정 정도의 변화는 기계의 가공정도의 발전에 따라 가속화되어 2000년도에는 나노미터의 정도가 실현 가능할 만큼 발전 속도가 눈부시다. 기계가공과 관련된 정밀 측정의 역사는 다른 계측 기술에 비해 오래되지 않았는데, 그 이유는 측정을 요하는 가공기술이 비교적 새로운 것이고 대량 생산에 의한 호환성이 요구되는 시대가 거의 원점이기 때문이다.
마. 측정 정도에 영향을 미치는 요인
(1) 표준기의 영향
① 소급성(Traceability)
② 형상의 적합성
③ 열팽창계수
④ 교정주기
⑤ 안정성
⑥ 탄성 특성
⑦ 지지위치(Airy point, Bessel point)
(2) 측정물의 영향
① 형상 오차 및 재질
② 표면 거칠기, 흠집
③ 탄성적 성질
④표면 상태
⑤ 온도 균일성(열평형)
⑥ 크기
⑦ 지지방법
⑧ 기준면의 형체
(3) 측정기의 영향
① 구조
② 정도에 알맞은 배율
③ 마찰, 백래시, 히스테리시스 및 영점 변화
④ 확대기구에 들어오는 전기, 빛, 공기 등의 작용
⑤ 측정력
⑥ 측정자, 안내면, 이동부의 마모
⑦ 변형
⑧ 반복 정밀도
⑨ 디지탈 오차
(4) 작업자의 영향
① 교육 훈련, 연습 및 숙련도
② 정밀 측정의 감각
③ 측정에 관한 전문적인 지식
④ 정도 평가 능력
⑤ 기타 인적 요인
(5) 환경의 영향
① 측정 표준 온도에서의 편차
② 열평형, 열팽창
③ 온도 구배
④ 공기의 흐름
⑤ 광선을 투과하는 공기의 굴절률의 변화
⑥ 먼지
⑦ 진동 및 소음
⑧ 조명
⑨ 전자적 노이즈
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