營建材料實驗室量測系統評估及誤差分析

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蕭良豪(Liang-Hao Hsiao) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

營建材料實驗室量測系統評估及誤差分析
(Measurement Systems Assessment and Error Analysisin Construction Engineering Materials Testing Laboratory)

相關論文

★ 公共工程統包模式執行專案成員間問題之研究	★ 水泥製程於資源再利用之研究
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摘要(中)

工程生命週期之設計規劃、施工、檢驗、維護；其中檢驗佔有一相當重要之地位。檢測之精確性關係到消費者對整個工程優劣的信心。
量測系統評估分析主要目的，是在所處環境下求得該量測系統之變異，進而分析此變異類別與變異程度，並確保量測系統提供可接受的量測數據。
參造現今國內外之相關標準及規範，設計出一套符合國內營建材料實驗室量測系統評估模式，採定期或不定期方式進行量測系統評估。本研究針對混凝土抗壓試驗量測系統，採用荷重元作為量測樣本，應用最普通統計分析手法：線性迴歸分析、變異數分析及假設檢定等方法，進行評估作業。評估其量測系統並建構一套評估模式。根據研究結果，證明混凝土抗壓試驗量測系統皆符合要求水準，增加試驗者及委託試驗者信心。同時也可依循評估結果指出量測系統改善的方向，降低量測系統誤差，提升量測系統準確度及可信度。
目前國內自行研發之量測儀具系統已愈來愈多，當產品經過此量測儀具量測後，其產出品質難免易受客戶對於量測品質驗證上疑慮，此時若經另一類似量測儀具量測而有不同數據結果產生，也將因無公正的第三者（單位）來評估而無法解決此一難題。本研究針對中央大學自行研發智慧型鋪面檢測車IRI量測系統進行評估，主要目的為評估檢測系統之線性、穩定性、重複性、再現性及偏差等驗證程序，確認量測系統可信度。能避免因量測系統異常而造成對量測品質的影響，並且能提供實驗室負責人量測品質的正確資訊。本研究經實例驗證，可評估量測系統的變異，分析變異發生原因，改善量測系統的變異，提高量測精確度。當有新購儀器評選量測系統或委託者對量測品質有進一步要求時，可依據本論文量測系統評估程序，迅速取得新量測系統資料，改善原有量測系統變異，比較新舊量測系統之量測品質，提昇實驗室量測能力，對量測樣品（產品）提供最正確的量測結果，提昇實驗室品質與信譽。

摘要(英)

Engineering life cycle includes design plan, construction, examination, and maintenance. Examination is crucial because the accuracy of examination is related to the customer confidence in engineering projects. In this research, the estimating model of measurement ability is set up to meet the requirements of construction material labs in Taiwan based on the existing domestic and international standards. The measurement system ability of concrete compression test can be calculated and the ability of lab can be evaluated by using this estimating model. From the evaluation result, the construction material labs will know how to maintain their creditability and avoid decreasing measurement ability due to the uncertainty of operation and environment.
The statistic tools such as linear regression analysis, Analysis of Variance (ANOVA), and hypothesis test are analyzed in this estimating model by using the Minitab statistic software. Most of the researches are focused on the repeatability and reproducibility of measurement system, but few studies are concerning the measurement ability of the constructive testing system. We try to evaluate the measurement system ability of concrete compression test. Since the traditional sample is not uniform, we use the loadcell method instead of traditional sampling and the results are satisfactory.
There are a lot of domestic made measurement instruments to the market recently. The result is just gotten by operating this kind of measurement instrument, and the customer may doubt the accuracy of the measurement instruments. If the different result is gotten by operating another measurement instrument on the same samples, the customers will not only be confused but lose confidence on this instrument. This research also tried to evaluate the measurement accuracy, precision, repeatability, reproducibility and reliability of the intelligent vehicle for pavement which is designed and made by National Central University. The result of this research provides an example to illustrate that the variation of measurement system is able to be evaluated. By the analysis of variation, the causes can be found and the improvement actions of reducing variation can be carried out to increasing the measurement accuracy. This method and the process of evaluating measurement system can be applied to the new measurement instrument purchased. This is an efficiency way to increase the measurement ability of the laboratory. Also it helps to provide more accuracy result to increase the creditability of the laboratory.

關鍵字(中)

★ 重複性&
★ 再現性
★ 量測系統
★ 誤差分析

關鍵字(英)

★ Error Analysis
★ Repeatability&
★ Reproducibility

論文目次

中文摘要 V
英文摘要 VI
目錄 VII
圖目錄 XI
表目錄 XV
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機與目的 1
1.3研究範圍 2
1.4研究架構 2
1.5研究成果與論文章節內容 2
第二章文獻回顧 5
2.1量測的基本概論 5
2.1.1量測系統分析 5
2.1.2量測相關名詞定義 6
2.1.3量測系統變異類別 10
2.1.4量測重複性及再現性之探討 14
2.1.5量測之準確度及精密度 15
2.1.6量測誤差分析 16
2.2量測系統管理 20
2.2.1量測品質保證 21
2.2.2量測成本分析 26
2.2.3量測標準之維持 28
2.3 能力試驗要述 32
2.3.1 能力試驗的定義 32
2.3.2 能力試驗的重要性 33
2.3.3 能力試驗與實驗室認證的關係 33
2.3.4 國外能力試驗相關研究 34
2.3.5 能力試驗使用之統計分析方法 35
2.4 量測不確定度評估 37
2.4.1量測不確定度基本名詞及其定義 37
2.4.2影響量測結果之不確定因素 38
2.4.3量測數據之處理 39
2.4.4量測不確定度評估作業步驟 41
2.4.5量測不確定度評估步驟 42
2.4.6量測不確定度應用於合格評定 48
2.5 驗收抽樣計劃 54
2.5.1 概述 54
2.5.2作業特性曲線 55
2.5.3允收品質水準 55
2.5.4釐定規範界線之統計方法 56
2.6 AASHTO的驗收標準與抽樣計劃 58
2.6.1建立規範容許限度 59
2.6.2驗收抽樣計畫的風險性分析 61
2.6.3標準規範應用於驗收抽樣計劃 62
2.6.4品質管制圖 63
2.6.5抽樣檢驗結果的驗證分析 66
2.6.6母體變異數的F檢定 66
2.6.7母體平均值t檢定 68
第三章研究流程與研究方法 73
3.1研究流程 73
3.2研究方法 73
3.2.1校正曲線量測分析 73
3.2.2一元線性迴歸 75
3.2.3線性迴歸方程式的檢驗 76
3.2.4線性迴歸方程式配適好壞的檢驗 79
3.2.5迴歸曲線的精密度和信賴區間 81
3.2.6兩條迴歸直線比較 84
3.3變異數分析法 86
3.3.1量測模式分析 87
3.3.2量測品質的評估 89
第四章水泥混凝土抗壓試驗量測系統評估 93
4.1水泥混凝土抗壓試驗量測系統分析 93
4.1.1影響水泥混凝土抗壓強度試驗量測結果不確定因素 93
4.1.2水泥混凝土抗壓試驗量測系統評估模式架構 95
4.1.3量測系統線性迴歸模式評估 99
4.1.4量測系統的線性評估 103
4.1.5量測系統穩定性評估 104
4.1.6量測系統重複性與再現性評估 108
4.1.7量測系統偏差評估 112
4.1.8小結 116
4.2實驗室比對 117
4.2.1方法準確度評估 117
4.2.2方法精密度評估 120
4.2.3實驗室能力試驗 129
第五章水泥混凝土抗壓強度誤差對混凝土品質評估之影響 133
5.1水泥混凝土抗壓強度分項誤差評估分析 134
5.2水泥混凝土強度要求規範 140
5.2.1平均值規定 141
5.2.2最小值規定 144
5.2.3平均值最小值聯合使用的效果 148
5.2.4個案分析 148
5.3合格評定方法的改進 162
5.4計數值與計量值抽樣檢驗方式 164
5.4.1計量值抽樣檢驗 164
5.4.2計數值抽樣檢驗 164
5.4.3計量值與計數值抽樣檢驗方式之比較 164
5.4.4驗收抽樣計畫的風險性分析 165
5.4.5水泥混凝土抽樣計畫個案分析 168
5.5小結 175
第六章自行研發平坦度儀器驗證評估 177
6.1自行研發平坦度檢測儀器介紹 177
6.1.1慣性式平坦儀檢測原理 177
6.1.2精密測距儀 178
6.1.3慣性參考儀器 179
6.1.4距離量測系統 180
6.1.5訊號擷取系統 181
6.1.6其他設備 183
6.1.7小結 184
6.2平坦度儀器驗證 185
6.2.1縱向測距系統驗證 185
6.2.2慣性參考儀器驗證 186
6.2.3距離量測系統驗證 188
6.2.4指標穩定性 191
6.2.5小結 204
6.3智慧型鋪面檢測車IRI量測系統評估 204
6.3.1量測系統評估模式架構 204
6.3.2量測系統線性迴歸模式評估 205
6.3.3量測系統的線性評估 209
6.3.4量測系統穩定性評估 210
6.3.5量測系統重複性與再現性評估 213
6.3.6量測系統偏差評估 217
6.3.7小結 220
第七章結論與建議 221
7.1結論 221
7.2建議 223
參考文獻 225
附錄一量測數據常態性與均質性檢定 231

參考文獻

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88. 陳永

指導教授

林志棟(Jyh-Dong Lin)

審核日期

2007-7-23

推文