質(zhì)量專業(yè)綜合知識(中級)課件

1、質(zhì)量專業(yè)綜合知識（中級）第五章 計量基礎(chǔ)第五章 計量基礎(chǔ) 第一節(jié) 基本概念 計量的內(nèi)容、分類和特點(diǎn)； 計量法律、法規(guī)； 量值溯源、校準(zhǔn)和檢定 第二節(jié) 計量單位 法定計量單位的定義、構(gòu)成 法定計量單位的基本使用方法 第三節(jié) 測量儀器 測量儀器的分類、特點(diǎn)及其計量學(xué)特性 測量儀器的選用原則 第四節(jié) 測量結(jié)果 測量準(zhǔn)確度和精密度， 重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性 第五節(jié) 測量誤差和測量不確定度 測量誤差和測量結(jié)果修正 測量不確定度 第六節(jié) 測量控制體系 測量設(shè)備的計量確認(rèn) 測量過程實施的控制 第一節(jié) 基本概念計量：實現(xiàn)單位統(tǒng)一、保障量值準(zhǔn)確可靠的活動。測量：以確定量值為目的的一組操作。計量學(xué)是關(guān)于測量的科學(xué)。計量管

2、理：包括法制、技術(shù)和管理等方面。計量的對象：物理量工程量化學(xué)量生理量心理量。 計量的六方面內(nèi)容：計量單位與單位制計量器具（或測量儀器）量值傳遞與溯源物理常量、材料與物質(zhì)特性的測定測量不確定度、數(shù)據(jù)處理與測量理論及其方法計量管理 計量的分類根據(jù)其作用與地位，計量可分為：科學(xué)計量基礎(chǔ)性工程計量（或工業(yè)計量）應(yīng)用性法制計量公益性例如，加油機(jī)、電話計費(fèi)器、家用三表、企業(yè)間能源結(jié)算用計量器具，等等。目的是保證與貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、資源控制、社會管理等相關(guān)的測量工作的公正性和可靠性。計量的特點(diǎn)準(zhǔn)確性：測量結(jié)果與被測量真值的一致程度實際上不存在完全準(zhǔn)確無誤的測量量值的準(zhǔn)確性，是在一定的測

3、量不確定度或誤差極限或允許誤差范圍內(nèi)，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。一致性：測量結(jié)果應(yīng)在給定的區(qū)間內(nèi)有一致性。測量結(jié)果是可重復(fù)、可再現(xiàn)（復(fù)現(xiàn)）、可比較的。 溯源性：任何一個測量結(jié)果或測量標(biāo)準(zhǔn)的值，都能通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，與測量基準(zhǔn)聯(lián)系起來。 法制性：計量必需的法制保障方面的特性。 計量不同于一般的測量。計量既屬于測量而又嚴(yán)于一般的測量。計量是與測量結(jié)果置信度有關(guān)的、與測量不確定度聯(lián)系在一起的一種規(guī)范化的測量。本教材中“計量”和“測量”的用法說明。計量法律和法規(guī)我國的計量法規(guī)體系包括：中華人民共和國計量法，簡稱計量法?；緝?nèi)容：立法宗旨；調(diào)整范圍；計量單位制；計量器具管理；計量監(jiān)督；計

4、量授權(quán)；計量認(rèn)證；計量糾紛的處理；計量法律責(zé)任等。 宗旨：保障單位制的統(tǒng)一和量值的準(zhǔn)確可靠。調(diào)整對象：所有國家機(jī)關(guān)、社會團(tuán)體、中國人民解放軍、企事業(yè)單位和個人，凡是建立計量基準(zhǔn)、計量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行計量檢定，制造、修理、銷售、進(jìn)口、使用計量器具，使用法定計量單位，開展計量認(rèn)證，實施仲裁檢定和調(diào)解計量糾紛，以及進(jìn)行計量監(jiān)督管理等方面所發(fā)生的各種法律關(guān)系。家庭自用、教學(xué)示范用的計量器具一般不在計量法的調(diào)整之列 與計量法配套的計量行政法規(guī)、規(guī)章、規(guī)范性文件，等。 量值溯源量值溯源性：通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結(jié)果或測量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來。測量的源頭：國家基準(zhǔn)或國際基

5、準(zhǔn)。量值溯源等級圖，也稱量值溯源體系表：表明測量儀器的計量特性與給定量的計量基準(zhǔn)之間關(guān)系的一種代表等級順序的框圖。 實現(xiàn)量值溯源的最主要的技術(shù)手段是校準(zhǔn)和檢定 我國量值溯源體系示意圖校準(zhǔn) 校準(zhǔn)：在規(guī)定的條件下，為確定測量儀器（或測量系統(tǒng)）所指示的量值，或?qū)嵨锪烤撸ɑ騾⒖嘉镔|(zhì)）所代表的量值，與對應(yīng)的由其測量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。校準(zhǔn)的主要含義：用參考測量標(biāo)準(zhǔn)對包括測量儀器的特性賦值，并確定其示值誤差；將測量儀器所指示或代表的量值，溯源到測量標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值上。校準(zhǔn)的主要目的：確定示值誤差；得出標(biāo)稱值的偏差，并調(diào)整測量儀器或?qū)ζ涫局导右孕拚唤o標(biāo)尺標(biāo)記賦值或確定其他特性值，或給參考物

6、質(zhì)的特性賦值；實現(xiàn)溯源性。校準(zhǔn)的依據(jù)：校準(zhǔn)規(guī)范或校準(zhǔn)方法通常應(yīng)作統(tǒng)一規(guī)定，特殊情況下也可自行制定。 檢定測量儀器的檢定：查明和確認(rèn)測量儀器是否符合法定要求的程序。步驟：檢查、加標(biāo)記和（或）出具檢定證書。在檢定結(jié)果中，必須有合格與否的結(jié)論，并出具證書或加蓋印記。檢定的對象：法制管理范圍內(nèi)的測量儀器。 計量檢定應(yīng)當(dāng)按照經(jīng)濟(jì)合理的原則，就近就地進(jìn)行。計量檢定必須按照國家計量檢定系統(tǒng)表進(jìn)行。國家計量檢定系統(tǒng)表由國務(wù)院計量行政部門制定。檢定的依據(jù)：計量檢定規(guī)程。國家計量檢定規(guī)程由國務(wù)院計量行政部門制定。國務(wù)院有關(guān)主管部門和省、自治區(qū)、直轄市人民政府計量行政部門分別制定部門計量檢定規(guī)程和地方計量檢定規(guī)程，

7、并向國務(wù)院計量行政部門備案。 任何企業(yè)和其它實體是無權(quán)制定檢定規(guī)程的。從事檢定工作的人員必須經(jīng)考核合格。檢定的分類 根據(jù)必要程度和我國對其依法管理的形式，可分為：強(qiáng)制檢定：由政府計量行政主管部門所屬的法定計量檢定機(jī)構(gòu)或授權(quán)的計量檢定機(jī)構(gòu)，對某些測量儀器實行的一種定點(diǎn)定期的檢定。強(qiáng)制檢定的范疇：工作計量器具：用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測4個方面且列入中華人民共和國強(qiáng)制檢定的工作計量器具明細(xì)目錄的工作計量器具；計量標(biāo)準(zhǔn)社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)部門和企業(yè)、事業(yè)單位的各項最高計量標(biāo)準(zhǔn)。 非強(qiáng)制檢定：由使用單位自己或委托具有社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)或授權(quán)的計量檢定機(jī)構(gòu)，對強(qiáng)檢以外的其他測量儀器依法進(jìn)行的一

8、種定期檢定。強(qiáng)制檢定與非強(qiáng)制檢定均屬于法制檢定 。對大量的非強(qiáng)制檢定的測量儀器，為到統(tǒng)一量值的目的，應(yīng)以校準(zhǔn)為主。 第二節(jié) 計量單位 被測量的量值 = 數(shù)值測量單位（又稱計量單位）計量單位：為定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量。計量單位制：為給定量值按給定規(guī)則確定的一組基本單位和導(dǎo)出單位。法定計量單位：由國家法律承認(rèn)、具有法定地位的計量單位。我國采用國際單位制（SI）。國際單位制計量單位和國家選定的其他計量單位，為國家法定計量單位。 國際單位制是我國法定計量單位的主體，所有國際單位制單位都是我國的法定計量單位。 國家選定的作為法定計量單位的非國際單位制單位，是我國法定計量單位的重要

9、組成部分，具有與國際單位制單位相同的法定地位。 我國法定計量單位的構(gòu)成中華人民共和國法定計量單位國際單位制(SI)的單位SI單位SI基本單位SI導(dǎo)出單位包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位組合形式的SI導(dǎo)出單位SI單位的倍數(shù)單位(包括SI單位的十進(jìn)倍數(shù)單位和十進(jìn)分?jǐn)?shù)單位)國家選定的作為法定計量單位的非SI單位由以上單位構(gòu)成的組合形式的單位SI基本單位 量的名稱單位名稱單位符號長度米m質(zhì)量千克（公斤）kg時間秒s電流安培A熱力學(xué)溫度開爾文K物質(zhì)的量摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度坎德拉cdSI導(dǎo)出單位 SI導(dǎo)出單位：用SI基本單位以代數(shù)形式表示的單位。 SI導(dǎo)出單位由兩部分構(gòu)成：包括SI輔助單位在

10、內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位。 例如：力的單位牛頓 (kgm/s2) ，符號為N ；熱和能的單位焦耳(Nm)，符號為J 。組合形式的SI導(dǎo)出單位，即用SI基本單位和具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位（含輔助單位）以代數(shù)形式表示的單位。 例如：電阻率單位用歐姆米（m）代替伏特米每安培（Vm/A）；角速度單位弧度每秒（rad/s） 。SI輔助單位：具有專門名稱和符號的量綱為一的量的導(dǎo)出單位。平面角單位弧度（rad）立體角單位球面度（sr） 包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位 量 的 名 稱SI 導(dǎo) 出 單 位名 稱符 號用SI基本單位和SI導(dǎo)出單位表示平面角弧度rad1rad=1m/m=1

11、立體角球面度sr1sr=1m2/ m2=1頻率赫茲Hz1Hz=1s-1力牛頓N1N=1kgm/s2壓力，壓強(qiáng)，應(yīng)力派斯卡Pa1pa=1N/m2能量，功，熱量焦耳J1J=1Nm功率，輻射能通量瓦特W1W=1J/s電荷量庫侖C1C=1As電壓，電動勢，電位，（電勢）伏特V1V=1W/A電容法拉F1F=1C/V電阻歐姆1=1V/A電導(dǎo)西門子S1S=1-1磁通量韋伯Wb1Wb=1Vs磁通量密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度特斯拉T1T=1Wb/ m2電感亨利H1H=Wb/A攝氏溫度攝氏度1=1K光通量流明lm1lm=1cdsr光照度勒克斯lx1lx=1lm/ m2放射性活度貝可勒爾Bq1Bq=s-1吸收劑量戈瑞Gy1G

12、y=1J/kg劑量當(dāng)量希沃特Sv1Sv=1J/kgSI單位的倍數(shù)單位 SI詞頭：用以表示倍數(shù)單位的詞頭。構(gòu)詞成分，用于附加在SI單位之前構(gòu)成倍數(shù)單位（十進(jìn)倍數(shù)單位和分?jǐn)?shù)單位），而不能單獨(dú)使用。詞頭符號與所緊接著的單個單位符號（這里僅指SI基本單位和SI導(dǎo)出單位）應(yīng)視作一個整體對待，共同組成一個新單位，并具有相同的冪次，而且還可以和其他單位構(gòu)成組合單位。 例如： 1cm3=(10-2m)3=10-6m3 1s-1=(10-6s)1=106s-1 1mm2/s =(10-3m)2/s =10-6m2/s質(zhì)量的SI基本單位名稱“千克”中已包含SI詞頭，“千克”的十進(jìn)倍數(shù)單位由詞頭加在“克”之前構(gòu)成。

13、例如：應(yīng)使用毫克（mg），而不得用微千克（kg）。 部分SI詞頭 因數(shù)詞頭名稱符號英文中文109giga吉咖G106mega兆M103kilo千k102hecto百h101deca十da10-1deci分d10-2centi厘c10-3milli毫m10-6micro微10-9nano鈉諾n可與SI單位并用的我國法定計量單位 量的單位單位名稱單位符號與SI單位的關(guān)系時間分min1min=60s小時h1h=60min=3 600s日，（天）d1d=24h=86 400s平面角度1=（/10 800）rad角分1=（1/60）=（/10 800）rad角秒1= (1/60)=(/648 000)r

14、ad體積升L,(l)1L=1dm3=10-3m3質(zhì)量噸原子質(zhì)量單位tu1t=103kg1u1.660 54010-27kg旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)每分r/min1r/min=(1/60)s-1長度海里n mile1n mile=1 852m(只用于航行)速度節(jié)kn1kn=1n mile/h=(1 852/3 600)m/s(只用于航行)能電子伏eV1eV1.602 17710-19J級差分貝dB線密度特克斯tex1 tex=10-6kg/m面積公頃hm21hm2=104m2法定計量單位的基本使用方法 法定計量單位的名稱，一般指法定計量單位的中文名稱。組合單位的中文名稱原則上與其符號表示的順序一致。單位符號中

15、的乘號沒有對應(yīng)的名稱，只要將單位名稱接連讀出即可。 例如：Nm的名稱為“牛頓米”，簡稱為“牛米”。表示相除的斜線（）對應(yīng)名稱為“每”，且無論分母中有幾個單位，“每”只在分母的前面出現(xiàn)一次。 例如：單位(kgK)的中文名稱為“焦耳每千克開爾文”，簡稱為“焦每千克開”。如果單位中帶有冪，則冪的名稱應(yīng)在單位之前。二次冪為二次方，三次冪為三次方，依次類推。如長度的2次和3次冪分別表示面積和體積，則相應(yīng)的指數(shù)名稱分別稱為平方和立方，否則，仍稱為“二次方”和“三次方”。 例如：m2/s這個單位符號，當(dāng)用于表示運(yùn)動粘度時，名稱為“二次方米每秒”；但當(dāng)用于表示覆蓋速率時，則為“平方米每秒”。負(fù)數(shù)冪的含義為除，

16、既可用冪的名稱，也可用“每”。 例如：-1的名稱為每攝氏度，亦稱負(fù)一次方攝氏度。法定計量單位和詞頭的符號 法定計量單位和詞頭的符號，采用國際通用符號。 法定計量單位和詞頭的符號，一律用正體。單位符號一般為小寫字母，只有單位名稱來源于人名時，其符號的第一個字母大寫，“升”的符號例外。 詞頭符號的字母，當(dāng)其所表示的因數(shù)小于106時，一律用小寫體，大于或等于106時用大寫。注意區(qū)分：Y（1024）與y（10-24）；Z（1021）與z（10-21）；P（1015）與p（10-12）；M（106）與m（10-3）。由兩個以上單位相乘構(gòu)成的組合單位，相乘單位間可用乘點(diǎn)也可不用。但單位中文符號相乘時必須用

17、乘點(diǎn)。 例如：力矩單位牛頓米的符號為Nm或Nm，但其中文符號僅為牛米。相除的單位符號間用斜線表示或采用負(fù)指數(shù)。 例如：密度單位符號可以是kg/m3或kgm-3，其中文符號可以是千克米3或千克米-3。單位中分子為時，只用負(fù)數(shù)冪。 例如：用m-3，而不用1/ m3。表示相除的斜線在一個單位中最多只有一條，除非采用括號能澄清其含義。也可用水平線表示相除。 例如：用W/（Km），而不用W/K/m或W/Km詞頭的符號與單位符號之間不得有間隙，也不加相乘的符號。 法定計量單位和詞頭的使用規(guī)則 單位的名稱與符號必須作為一個整體使用，不得拆開。 例如：攝氏度的單位符號為C，20C不得讀成或?qū)懗伞皵z氏20度”或

18、“20度”。用詞頭構(gòu)成倍數(shù)單位時，不得使用重疊詞頭。 例如：不得使用毫微米、微微法拉，等。 非十進(jìn)制的單位不得使用詞頭構(gòu)成倍數(shù)單位。億(108)、萬（104）不是詞頭，只按一般數(shù)詞使用。只通過相乘構(gòu)成的組合單位，詞頭通常加在組合單位中的第一個單位之前。 例如：力矩的單位kNm，不宜寫成Nkm。 只通過相除構(gòu)成或通過乘和除構(gòu)成的的組合單位，詞頭通常加在分子中的第一個單位之前，分母中一般不用詞頭。 例如：摩爾內(nèi)能單位kJ/mol，不宜寫成J/mmol。質(zhì)量的SI單位kg不作為有詞頭的單位對待。 例如：比授能的單位可以寫成J/kg。當(dāng)組合單位分母是長度、面積和體積單位時，按習(xí)慣和方便，分母中可以選用

19、詞頭構(gòu)成倍數(shù)單位。 例如：密度的單位可以選g/cm3。第三節(jié) 測量儀器 測量儀器（又稱計量器具 ）：單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測量的器具 。實物量具（簡稱量具）：使用時以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的測量儀器。 例如：砝碼（砝碼組 ）、量塊（量塊組 ）、標(biāo)準(zhǔn)電阻線圈、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器、標(biāo)準(zhǔn)硬度塊、參考物質(zhì)等。 測量儀器的分類按結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)劃分 ：顯示式測量儀器 （又稱指示式測量儀器 ）比較式儀器 積分式測量儀器 累積式測量儀器 按計量學(xué)用途或在統(tǒng)一單位量值中的作用劃分：測量基準(zhǔn)（又稱計量基準(zhǔn)）、測量標(biāo)準(zhǔn)（又稱計量標(biāo)準(zhǔn)）工作用測量儀器（又稱工作計量器具）測量設(shè)備測量設(shè)備：測量

20、儀器、測量標(biāo)準(zhǔn)、參考物質(zhì)、輔助設(shè)備以及進(jìn)行測量所必需的資料的一種總稱。測量設(shè)備包含：一般的測量儀器，各等級的測量標(biāo)準(zhǔn)（包括各類參考物質(zhì)和實物量具）與測量設(shè)備連接的各種輔助設(shè)備進(jìn)行測量所必須的軟件和資料設(shè)備使用說明書作業(yè)指導(dǎo)書有關(guān)測量程序的文件測量儀器本身的控制和測量程序 測量儀器的計量學(xué)特性 測量儀器的計量學(xué)特性：測量儀器中影響測量結(jié)果的一些特征。 例如：測量范圍、偏移、重復(fù)性、穩(wěn)定性、分辨力、鑒別力閾和示值誤差，等。 測量儀器控制：確定測量儀器的特性，并簽發(fā)關(guān)于其法定地位的官方文件。型式批準(zhǔn)：由政府計量行政部門做出的承認(rèn)測量儀器的型式符合法定要求的決定 。檢定：查明和確認(rèn)測量儀器是否符合法定

21、要求的程序 。檢驗 ：對使用中測量儀器進(jìn)行監(jiān)督的手段。 標(biāo)稱范圍、量程和測量范圍 標(biāo)稱范圍：測量儀器的操縱器件調(diào)到特定位置時可得到的示值范圍。示值范圍：標(biāo)尺所指示的被測量值可得到的范圍。標(biāo)稱范圍通常以被測量的單位表示 。 例如：一臺萬用表，把操縱器件調(diào)到10一擋，其標(biāo)尺上、下限的數(shù)碼為0 - 10，則其標(biāo)稱范圍為(0 100)V。 標(biāo)稱范圍一般用上限和下限說明，當(dāng)下限（即最小值）為零時，標(biāo)稱范圍一般只用其上限（即最大值）來表示 。 例如：(100 - 200）C； (0 - 100)V的電壓表，其標(biāo)稱范圍可表示為 100V。 量程：標(biāo)稱范圍的上限與下限之差的絕對值。 例如：某溫度計標(biāo)稱范圍為(

22、-30 80)C，則其量程為 80 (-30) = 110C 某電壓表的標(biāo)稱范圍為100V，則其量程為 1000 = 100V測量范圍（也稱工作范圍）：測量儀器的誤差處于規(guī)定的極限范圍內(nèi)的被測量的示值范圍。 測量范圍總是等于或小于標(biāo)稱范圍。 正確區(qū)別和掌握示值范圍、標(biāo)稱范圍、測量范圍和量程的概念。 額定操作條件、極限條件和參考條件 額定操作條件：測量儀器的正常工作條件，也就是使測量儀器的規(guī)定計量特性處于給定極限內(nèi)的使用條件。 例如：工作壓力表測量范圍的上限為10MPa；電能表的額定電流為10A。 極限條件：測量儀器的規(guī)定計量特性不受損也不降低，其后仍可在額定操作條件下運(yùn)行所能承受的極端條件。

23、例如：測量上限之上10%的超載試驗；包裝條件下的振動試驗；（-40+50）C的溫度試驗；或95%RH以上的濕度試驗等 。參考條件：測量儀器在性能試驗或進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)、比對時的使用條件，即標(biāo)準(zhǔn)工作條件或稱為標(biāo)準(zhǔn)條件。 正確區(qū)別和掌握額定操作條件、極限條件和參考條件。 參考條件的要求最嚴(yán)，額定操作條件則較寬，而極端條件的范圍和額定值為最大。 示值誤差和最大允許誤差 示值：測量儀器所指示的被測量值。測量儀器的示值誤差（簡稱測量儀器的誤差 ）：測量儀器示值與對應(yīng)的輸入量的真值之差。測量儀器最主要的計量特性之一，本質(zhì)上反映了測量儀器準(zhǔn)確度的大小。示值誤差大，則其準(zhǔn)確度低；示值誤差小，則其準(zhǔn)確度高。示值誤

24、差是相對真值而言的，實際上使用的是約定真值或?qū)嶋H值。 可用絕對誤差形式表示，也可用相對誤差形式表示。確定測量儀器示值誤差的大小，是為了判定測量儀器是否合格，并獲得其示值的修正值。 指示式測量儀器的示值誤差 = 示值實際值。 例如：被檢電流表的示值I為40A時，用標(biāo)準(zhǔn)電流表檢定，其電流實際值為I0 = 39A，則示值40A的誤差為 = I I0 = 4039 = 1A 即該電流表的示值比其約定真值大1A。實物量具的示值誤差 = 標(biāo)稱值實際值。 例如：某工作玻璃量具的容量的標(biāo)稱值V為1000ml，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)玻璃量具檢定，其容量實際值V0為1005ml，則量具的示值誤差為 = V V0 = 100010

25、05 = -5ml 即該工作量具的標(biāo)稱值比其約定真值小5ml。測量儀器的最大允許誤差（也稱為測量儀器的允許誤差限，簡寫為mpe）：對給定的測量儀器，由規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值。判定測量儀器合格與否的規(guī)定的要求注意理解和區(qū)別測量儀器的示值誤差、最大允許誤差和測量不確定度之間的關(guān)系。示值誤差和最大允許誤差是對測量儀器本身而言的。 測量不確定度是表征測量結(jié)果分散性的一個參數(shù)，只能表述一個區(qū)間或一個范圍，說明被測量值以一定概率落于其中。它是對測量結(jié)果而言的，用以評定測量結(jié)果的質(zhì)量或可靠性。 靈敏度 靈敏度：測量儀器響應(yīng)的變化除以對應(yīng)的激勵變化。反映測量儀器被測量（輸入）變化引起儀器示值（輸出）變

26、化的程度 。如果被測量變化很小，而引起的示值改變（輸出量）很大，則該測量儀器的靈敏度很高。靈敏度值應(yīng)與測量目的相適應(yīng)，并不是越高越好。 分辨力 顯示裝置的分辨力（簡稱分辨力）：顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。模擬式顯示裝置的分辨力：通常為標(biāo)尺分度值的一半，即用肉眼可以分辨到一個分度值的1/2 。數(shù)字式顯示裝置的分辨力：末位數(shù)字的一個數(shù)碼。 分辨力高可以降低讀數(shù)誤差，從而減少由于讀數(shù)誤差引起的對測量結(jié)果的影響。 穩(wěn)定性和漂移 穩(wěn)定性：通常是指測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。 測量儀器產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要原因：元器件的老化、零部件的磨損使用、儲存、維護(hù)工作不細(xì)致，等。 漂移：測量儀器計量特性

27、的慢變化。反映了規(guī)定的條件下，測量儀器計量特性隨時間的慢變化 。漂移產(chǎn)生的主要原因：溫度、壓力、濕度等外界變化儀器本身性能的不穩(wěn)定，等。 測量儀器的選用原則 選用測量儀器應(yīng)從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，使其計量特性適當(dāng)?shù)貪M足預(yù)定的要求，既夠用，又不過高。測量儀器的最大允許誤差：通常應(yīng)為測量對象所要求誤差的1/31/5 。測量儀器的測量范圍：使其上限與被測量值相差不大而又能覆蓋全部量值。 靈敏度：過低會影響測量準(zhǔn)確度，過高又難于及時達(dá)到平衡狀態(tài)。 盡量選用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的測量儀器，以便于安裝、使用、維修和更換。 測量準(zhǔn)確度的提高，通常伴隨著成本的上升。 從經(jīng)濟(jì)上來說，應(yīng)選用誤差分配合理的測量儀器

28、來組成測量裝置。 第四節(jié) 測量結(jié)果 測量結(jié)果：通過測量所得到的賦予被測量的值。真值：與被測量定義一致的值。測量準(zhǔn)確度：測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度。 測量準(zhǔn)確度可以用測量結(jié)果對約定真值的偏移來估計。 測量精密度：在規(guī)定條件下獲得的各個獨(dú)立觀測值之間的一致程度。正確區(qū)分“準(zhǔn)確度”和“精密度”來表示。精密度僅反映分散性，即指隨機(jī)效應(yīng)所致的測量結(jié)果的不可重復(fù)性或不可復(fù)現(xiàn)性；準(zhǔn)確度指在隨機(jī)效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)的綜合作用下，測量結(jié)果與真值的不一致。 測量重復(fù)性 測量結(jié)果的重復(fù)性：在相同測量條件下，對同一被測量進(jìn)行連續(xù)多次測量所得結(jié)果之間的一致性。重復(fù)性條件包括：相同的測量程序；相同的觀測者；在相同的條件

29、下使用相同的測量儀器；相同的地點(diǎn)；在短時間內(nèi)重復(fù)測量。 測量復(fù)現(xiàn)性 測量結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性（又稱為再現(xiàn)性、重現(xiàn)性）：在改變了的測量條件下，對同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性。給出復(fù)現(xiàn)性時，應(yīng)詳細(xì)地說明測量條件改變的情況，包括：測量原理、測量方法、觀測者、測量儀器、參考測量標(biāo)準(zhǔn)、地點(diǎn)、使用條件及時間。這些內(nèi)容可以改變其中一項、多項或全部。測量結(jié)果重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性的區(qū)別 。第五節(jié) 測量誤差和測量不確定度 測量誤差（簡稱誤差）：測量結(jié)果減去被測量的真值所得的差。被測量真值是與被測量的定義一致的某個值，對于給定目的，可用約定真值代替真值。任意一個誤差，均可分解為系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差的代數(shù)和：誤差 = 測量結(jié)果

30、- 真值 = 隨機(jī)誤差 + 系統(tǒng)誤差隨機(jī)誤差：測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所的結(jié)果的平均值之差。系統(tǒng)誤差：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進(jìn)行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。 測量結(jié)果修正 未修正結(jié)果：對包含的系統(tǒng)誤差尚未進(jìn)行修正的測量結(jié)果。單次測量：單個示值為未修正結(jié)果；多次測量：未修正結(jié)果為幾個示值的算術(shù)平均值。已修正結(jié)果：對其中所包含的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正后的測量結(jié)果。修正值：用代數(shù)方法與未修正測量結(jié)果相加，以補(bǔ)償其系統(tǒng)誤差的值。修正值等于負(fù)的系統(tǒng)誤差，加上某個修正值就像扣掉某個系統(tǒng)誤差。真值 = 測量結(jié)果 + 修正值 = 測量結(jié)果 誤差系統(tǒng)誤差可以用適

31、當(dāng)?shù)男拚祦砉烙嫴⒂枰匝a(bǔ)償，但這種補(bǔ)償是不完全的，修正值本身就含有不確定度。 例：用某尺測量圓柱直徑，進(jìn)行10次測量所得的示值分別為： 14.9mm，14.6mm，14.8mm，14.6mm，14.9mm， 14.7mm，14.7mm，14.8mm，14.9mm，14.8mm 則該測量列的未修正結(jié)果為：（14.9+14.6+14.8）/10 = 14.7714.8mm。若該尺經(jīng)量塊檢定，其修正值為-0.1mm，則10次測量的已修正結(jié)果為：（14.8 0.1）mm = 14.7mm。測量不確定度 測量不確定度：表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)。 測量不確定度是對測量結(jié)果質(zhì)

32、量的定量表征 ，反映了人們在對被測量值準(zhǔn)確認(rèn)識方面的不足。 誤差與不確定度的區(qū)別。測量不確定度的表示標(biāo)準(zhǔn)不確定度（用符號u表示）：以標(biāo)準(zhǔn)偏差表示的測量不確定度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的兩類評定方法：不確定度的A類評定：用對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為A類不確定度分量，用符號uA表示。不確定度的B類評定：用不同于對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法來評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度。所得到的相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度稱為B類不確定度分量，用符號uB表示。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：當(dāng)測量結(jié)果是由若干個其他量的值求得時，測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)不確定度等于這些其他量的方差和協(xié)方差適當(dāng)和的正平方根。為用符號uC表

33、示。 擴(kuò)展不確定度（用符號U表示）：用標(biāo)準(zhǔn)偏差的倍數(shù)或說明了置信水準(zhǔn)的區(qū)間的半寬度表示的測量不確定度。擴(kuò)展不確定度確定的是測量結(jié)果的一個區(qū)間，合理地賦予被測量之值的分布的大部分可望包含于此區(qū)間。擴(kuò)展不確定度是將合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度擴(kuò)展了k倍得到的。U=kuC ，k稱為包含因子。測量不確定度的來源 對被測量的定義不完整或不完善。 實現(xiàn)被測量定義的方法不理想。 取樣的代表性不夠，即被測量的樣本不能代表所定義的被測量。 對被測量過程受環(huán)境影響的認(rèn)識不周全，或?qū)Νh(huán)境條件的測量與控制不完善。對模擬儀器的讀數(shù)存在人為偏差（偏移）。測量儀器的分辨力或鑒別力不夠。 賦予測量標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的值不準(zhǔn)。 用于數(shù)據(jù)計算的

34、常量和其他參量不準(zhǔn)。測量方法和測量程序的近似性和假定性。 在表面上看來完全相同的條件下，被測量重復(fù)觀測值的變化。 測量不確定度的評定 測量模型的建立 被測量：作為測量對象的特定量。在實際測量中，很多情況下被測量Y（輸出量）不能直接測得，而是由N個其它量X1，X2，XN（輸入量）通過函數(shù)關(guān)系f來確定的：Y = f（X1，X2，XN）(10.5-1) 上式表示的這種函數(shù)關(guān)系，就稱為測量模型。測量模型f代表所使用的測量程序和評定方法，描述如何從輸入量Xi的值求得輸出量Y的值。 輸入量X1，X2，XN本身可看作被測量，也可能取決于其他量。分為兩類：當(dāng)前直接測定的量，其值和不確定度得自于單一觀測、重復(fù)觀

35、測，或依據(jù)經(jīng)驗的調(diào)整等，并可能涉及儀器讀數(shù)的修正值，以及諸如環(huán)境溫度、大氣壓力、濕度等影響量修正值的確定。從外部引入的量，如：與已校準(zhǔn)的測量標(biāo)準(zhǔn)、有證參考物質(zhì)相關(guān)的量，或從手冊中查出的參考數(shù)據(jù)等。 最簡單的數(shù)學(xué)模型為Y = X。 例1：用卡尺測量工件的尺寸，工件的尺寸就等于卡尺的示值。 采用不同的測量方法和不同的測量程序，可能有不同的數(shù)學(xué)模型。 例2：一個隨溫度t變化的電阻器兩端的電壓為V，在溫度為t0時的電阻為R0，電阻器的溫度系數(shù)為，則電阻器的損耗功率P（輸出量或被測量）取決于V，R0， 和t（輸入量），即P = f (V, R0, , t) = V2/R01+ (t - t0) 同樣是測

36、量該電阻器的損耗功率P，我們也可采用測量其端電壓和流經(jīng)電阻的電流I來獲得，則P的數(shù)學(xué)模型就變成P = f (V, I)= VI最佳估計值的計算最佳估計值：經(jīng)過對模型中所有主要系統(tǒng)效應(yīng)影響的修正。被測量Y的估計值，即輸出估計值為y，輸入量Xi的估計值，即輸入估計值為xi，則有y = f (x1，x2，xN)輸入估計值相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)差，即標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)。與輸出估計值或測量結(jié)果y相關(guān)的測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(y)，即被測量Y的標(biāo)準(zhǔn)差。 u(y)是通過u(xi)確定的。輸入估計值測量不確定度的評定 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A類評定 當(dāng)在相同的測量條件下，對某一輸入量進(jìn)行若干次獨(dú)立的觀測時，可采用標(biāo)準(zhǔn)不確定度的A

37、類評定。假定重復(fù)測量的輸入量Xi為量Q。若在相同的測量條件下進(jìn)行n (n1)次獨(dú)立的觀測，量Q的估計值為各個獨(dú)立觀測值qj (j =1，2，n）的算術(shù)平均值 貝塞爾公式 值qj的實驗方差為s2(q)，其（正）平方根為實驗標(biāo)準(zhǔn)差 。算術(shù)平均值 的實驗方差為 ，其（正）平方根為平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)差。 與輸入估計值 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度即平均值的實驗標(biāo)準(zhǔn)差。 例10.5-1對一等標(biāo)準(zhǔn)活塞壓力計的有效面積進(jìn)行測量。在各種壓力下，測得10次活塞有效面積S0與工作基準(zhǔn)活塞面積Ss之比li如下：0.250 6700.250 6730.250 6700.250 6710.250 6750.250 6710.250

38、 6750.250 6700.250 6730.250 670 則其最佳估計值，即測量結(jié)果 為 實驗標(biāo)準(zhǔn)差s(li)為 的標(biāo)準(zhǔn)不確定度 為標(biāo)準(zhǔn)不確定度的B類評定 用于不確定度B類評定的信息來源一般包括：以前的觀測數(shù)據(jù)；對有關(guān)材料和儀器特性的了解和經(jīng)驗；生產(chǎn)部門提供的技術(shù)說明文件；校準(zhǔn)證書、檢定證書或其他文件提供的數(shù)據(jù)；手冊或某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度；規(guī)定實驗方法的國家標(biāo)準(zhǔn)或類似技術(shù)文件中給出的重復(fù)性限或復(fù)現(xiàn)性限。運(yùn)用所掌握的信息進(jìn)行測量不確定度的B類評定，要求有一定的知識、經(jīng)驗和技巧。適當(dāng)評出的B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度，可與A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度一樣可靠。B類不確定度評定的一些常用方法 已知擴(kuò)展不

39、確定度和包含因子 如輸入估計值xi來源于制造部門的說明書、校準(zhǔn)證書、手冊或其他資料，其中同時還明確給出其擴(kuò)展不確定度U(xi)及包含因子k的大小，則與輸入估計值相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u (xi) 為u (xi) = U(xi) / k 例10.5-3校準(zhǔn)證書上指出，標(biāo)稱值為1kg的砝碼的實際質(zhì)量m=1 000.000 32g，并說明按包含因子k=3給出的擴(kuò)展不確定度U=0.24mg。則由該砝碼導(dǎo)致的測量標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u(m)為u(m)= 0.24mg/3 = 80g 相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel(m)= u(m)/ m = 8010-9已知擴(kuò)展不確定度和置信水準(zhǔn)的正態(tài)分布 如果給出xi在一定置信水

40、準(zhǔn)p下的置信區(qū)間的半寬，即擴(kuò)展不確定度Up，除非另有說明，一般按正態(tài)分布來評定其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi)，即u(xi) = Up / kp 其中，kp置信水準(zhǔn)p下的包含因子。 正態(tài)分布的置信水準(zhǔn)p（置信概率）與包含因子kp之間的關(guān)系。 例10.5-4校準(zhǔn)證書上給出標(biāo)稱值為10的標(biāo)準(zhǔn)電阻器的電阻Rs在23C時為Rs(23C)=(10.000 740.000 13) 同時說明置信水準(zhǔn)p=99%。 由于U99=0.13m，kp=2.58，故其標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：u(Rs)=0.13m / 2.58=50。均勻分布 若只知道輸入量的估計值xi分散區(qū)間的上限和下限分別為a+和a-（例如測量儀器的出廠指標(biāo)、溫度

41、范圍、由自動數(shù)據(jù)簡化引起的舍入或截斷誤差），則只能假定輸入量Xi在上、下限之間的概率分布為均勻（矩形）分布。 輸入估計值xi 及其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(xi )分別為 如果上、下限之差用2a表示，即a+ - a-= 2a，則或 例10.5-5 手冊中給出純銅在20C時的線膨脹系數(shù)20(Cu)為16.5210-6C-1，并說明此值的變化范圍不超過0.4010-6C-1。 假定20(Cu) 在此區(qū)間內(nèi)為均勻分布，則線膨脹系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度u()為：u()= 0.4010-6C-1 /1.73 = 0.2310-6C-1輸出估計值標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算 當(dāng)全部輸入量彼此獨(dú)立或不相關(guān)時，與輸出估計值y相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，即合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度，由下式得出：ui (y)是與輸入估計值xi相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度，對于與輸出估計值y相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的貢獻(xiàn)，即ci是與輸入估計值xi相