計(jì)量知識培訓(xùn)教材

計(jì)量基礎(chǔ)知識，計(jì)量室編LGJ 第2頁DATE00-1-7計(jì)量基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材一．計(jì)量的一般概念及內(nèi)容量：可以定性區(qū)別并能定量確定的現(xiàn)象或物體的屬性，如酒的香味只能定性確定，而沒有辦法進(jìn)行測定，所以不是量，假如以后有辦法能夠測定，這種屬性也就是量了。量值：定量確定某個(gè)量大小的值稱為量值。量值是數(shù)值和計(jì)量單位的乘積。由于單位不同，同一物體的某一屬性可以有不同的量值，但量本身的大小并未變化。測量：為確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程，如果被測的不是一個(gè)量，不叫測量，如評酒。若得到的結(jié)果不是一個(gè)量值，也不叫測量，如得到的數(shù)據(jù)無單位。計(jì)量：保證單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確一致的測量稱為計(jì)量。計(jì)量有三個(gè)特性：統(tǒng)一、準(zhǔn)確、法制。所以，計(jì)量的工作有：單位制的統(tǒng)一，基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的建立，量值傳遞，計(jì)量監(jiān)督管理、測量方法及手段的研究等。計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、工作用計(jì)量器具：通俗的理解，國家計(jì)量基準(zhǔn)就是國家法定的統(tǒng)一全國量值的最高依據(jù)，量值傳遞體系：國家計(jì)量基準(zhǔn)——副基準(zhǔn)——工作基準(zhǔn)——計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)——工作用計(jì)量器具。計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是“按國家規(guī)定的準(zhǔn)確度等級，作為檢定依據(jù)用的計(jì)量器具或物質(zhì)”。其目的是將基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的單位量值通過檢定逐級傳遞到工作用計(jì)量器具，從而確保工作用計(jì)量器具量值的準(zhǔn)確和一致，以保證國民經(jīng)濟(jì)各部門所進(jìn)行的測量達(dá)到統(tǒng)一。計(jì)量檢定：為評定計(jì)量器具的計(jì)量性能（如準(zhǔn)確度、穩(wěn)定度、靈敏度），并確定其是否合格所進(jìn)行的全部工作。是否合格表示了檢定的結(jié)論和計(jì)量器具具有的真正價(jià)值。具有以下特點(diǎn)：檢定的對象是計(jì)量器具；檢定的目的是確保量值統(tǒng)一、量值的溯源性；檢定的結(jié)論是要確定該計(jì)量器具是否合格、即新制的可否出廠，使用中的可否使用；具有法制性。計(jì)量檢定系統(tǒng)：國家每建立一種計(jì)量基準(zhǔn)，應(yīng)制定一個(gè)相應(yīng)的計(jì)量檢定系統(tǒng)。為了保證量值的準(zhǔn)確傳遞，計(jì)量部門以技術(shù)文件的形式，對量值傳遞的程序、以及用于檢定和被檢定的計(jì)量器具的類型、名稱、測量范圍、準(zhǔn)確度和檢定方法等，作出明確具體的規(guī)定。計(jì)量檢定規(guī)程：具體檢定某一計(jì)量器具時(shí)作為檢定依據(jù)用的國家法定的技術(shù)文件。（如：外徑千分尺檢定規(guī)程GGJ21-95）計(jì)量器具的“示值范圍”、“測量范圍”和“量程”。示值范圍：計(jì)量器具所能指示的范圍。測量范圍：能保證測量準(zhǔn)確度的示值范圍。量程：測量范圍上限值和下限值之差。例：數(shù)顯外徑千分尺M(jìn)DC-25DM，數(shù)顯能顯示0-26.000mm，其示值范圍為0—26.000mm，測量范圍是0-25.000mm，量程為25.000mm。法定計(jì)量單位：國家以法定的形式規(guī)定允許使用的計(jì)量單位；我國的法定計(jì)量單位包括國際單位制的全部單位、國家選定的非國際單位制單位、由以上兩種單位構(gòu)成的組合形式的單位。國際單位制（SI制）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(shí)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）cd11.強(qiáng)制檢定與非強(qiáng)制檢定：強(qiáng)制檢定由政府計(jì)量行政部門強(qiáng)制實(shí)行。非強(qiáng)制檢定是由使用單位對強(qiáng)制檢定范圍以外的其他依法管理的計(jì)量器具自行進(jìn)行的定期檢定；強(qiáng)制檢定的范圍包括社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；部門和企業(yè)、事業(yè)單位使用的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測四個(gè)方面，并列入《目錄》的工作計(jì)量器具。12.檢定印、證：計(jì)量器具經(jīng)檢定后，檢定機(jī)構(gòu)要根據(jù)檢定結(jié)果作出檢定結(jié)論，出具檢定、印、證，以證明其性能是否合格。種類有：檢定證書；檢定合格證；檢定合格??；檢定結(jié)果通知書；注銷印。本公司采用的為合格證、準(zhǔn)用證、禁用證；13.長度測量的基本原則（阿貝原則）測量軸線只能在基準(zhǔn)軸線的延長線上，才能獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果；常見符合阿貝原則的量具有：外徑千分尺、深度游標(biāo)卡尺；不符和的有；游標(biāo)卡尺、內(nèi)徑千分尺；14.公司常用單位關(guān)系1Gs（高斯）=10-4T（特斯拉）1P（泊）=0.1Pa.s（帕斯卡秒）1cp（厘泊）=10-3Pa.s1in3（立方英寸）=1.63871*10-5m31CF（立方英尺）=1ft3=28.3升=0.0283m3二.精密測定基礎(chǔ)量具精度選擇的依據(jù)所選儀器的精度為待測部品公差值的1/10—1/5；絕對測定與比較測定絕對測定：能直接測得被測物的量值；比較測定；對同種類的量比較進(jìn)行測定；測定誤差產(chǎn)生的主要原因溫度的影響標(biāo)準(zhǔn)溫度：各國均以20℃作為標(biāo)準(zhǔn)溫度；通常，被測物、標(biāo)準(zhǔn)器與測定溫度難以正確維持在20℃，因此須進(jìn)行補(bǔ)正，溫度對測定長度的影響常以下式表示：δl=l*α*δτl：被測物長度α：膨脹系數(shù)δτ：溫度的變化量變形彈性變形、塑性變形、支持方法的變形（支持面）、測定頭支持部的變形等⑶.視差⑷器差（測定器的表示值與真值的差）綜合起來測定誤差原因有：測定者使用不當(dāng)讀數(shù)誤差記錄錯(cuò)誤測定器的器差測定方法及理論誤差測定者的熟練程度等三.外徑千分尺基礎(chǔ)知識發(fā)展史：1819年發(fā)明，發(fā)明者為JamesWatt（蒸汽機(jī)的發(fā)明者），既第二次產(chǎn)業(yè)革命；1867年由brownSharpe英國的博覽會(huì)上展出，到1885年正式商用；日本為1920年引入，1950年普及并向海外輸送；所用加工工藝變化：旋削加工熱處理后的研削加工、測定面：工具鋼超硬合金鋼；原理：長度的變化因螺紋的回轉(zhuǎn)而不斷的變化，通過擴(kuò)大的長度的刻度而讀取微小長度變化的一種測定器。原理圖如下：螺紋回轉(zhuǎn)角為α，即a—b刻度面移動(dòng)的距離為rα，測量面位移為x，那么刻度面轉(zhuǎn)動(dòng)一回轉(zhuǎn)，螺紋移動(dòng)一個(gè)螺距，即可得下式：P/2пr=x/rαx=Pα/2п……①一般的，千分尺的螺距為P=0.5mm，刻度面分成50等份，即1格表示0.01mm的變量，式P=0.5mm.α/2п=1/50則1格的代表距離為x=0.5mm*1/50=0.01mm外徑千分尺的說明數(shù)顯外徑千分尺的最小表示量為0.001mm檢出方法：螺紋與靜電容量回轉(zhuǎn)式編碼器電源：SR44（1.5V）精度：器差±（1+L/75）um（不包括可能產(chǎn)生的±カゥント量子化誤差）機(jī)能：原點(diǎn)設(shè)置功能；清零功能；絕對值復(fù)位功能；錯(cuò)誤報(bào)警功能；輸出功能4.外徑千分尺的使用、維護(hù)、保養(yǎng)（另安排）四．誤差理論和數(shù)據(jù)處理隨機(jī)變量：一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能取這個(gè)或那個(gè)數(shù)值，但不能預(yù)先知道取什么值的變量叫做隨機(jī)變量。（如將標(biāo)稱值分別為1Kg、2Kg、3Kg的砝碼混在一起，然后任意在其中取出一個(gè)砝碼，其必然為1、2、3Kg中的一個(gè)，但取出前不能預(yù)先確定為哪個(gè)值，我們稱1、2、3Kg為隨機(jī)變量）連續(xù)型隨機(jī)變量：預(yù)先不能排列出來，而可以連續(xù)充滿某一個(gè)間隔。例如有一個(gè)合格產(chǎn)品，其尺寸為18±0.01,此時(shí),如果再次測量這個(gè)尺寸，測量值肯定在17.99和18.01之間。正態(tài)分布（高斯分布）：對一個(gè)連續(xù)型隨機(jī)變量進(jìn)行多次測量，得到一組數(shù)據(jù)，如果以測量值（隨機(jī)變量）作為橫坐標(biāo)，以對應(yīng)的數(shù)值出現(xiàn)的次數(shù)為縱坐標(biāo)，所得的曲線，此曲線就服從正態(tài)分布。對正態(tài)分布進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，得到如下形式的數(shù)學(xué)模型：此圖，m為測量系統(tǒng)誤差，σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差。σ越小，圖形尖銳，分布越集中，反映了各次測量值之間的分散程度愈小，測量的可靠性愈好。比如，測量20個(gè)某產(chǎn)品的某一個(gè)尺寸，都得到唯一的一個(gè)值，說明制造加工時(shí)控制得很好，測量精度也很好。X落在（m-σ,m+σ）的概率為68.26%,（m-2σ,m+2σ）的概率為95.44%,（m-3σ,m+3σ）的概率為99.73%。我們可以認(rèn)為，對于一個(gè)隨機(jī)變量，其值不會(huì)落在（m-3σ,m+3σ）以外，如果落在（m-3σ,m+3σ）以外，則此次實(shí)驗(yàn)存在粗大誤差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不可靠，應(yīng)該去除。誤差：可用公式表示如下Δ=l–x,其中l(wèi)--測得值，x--實(shí)際值（真值），Δ--測量誤差此Δ為絕對誤差，用符號Δa表示。絕對誤差可能是正值或負(fù)值。絕對誤差在許多情況并不能用來比較測量之間的準(zhǔn)確度，比如，測量兩個(gè)電壓V1、V2，測量結(jié)果V1為100.1伏，V2為10.1伏，如果他們的實(shí)際值分別為100、10伏，則按上式的定義，他們的測量結(jié)果是相等的，而實(shí)際上前一種測量比后一種準(zhǔn)確的多。所以要引入相對誤差的概念。相對誤差Δr=（Δa/A）*100%，Δa：絕對誤差，Δr：相對誤差，A：某一個(gè)指定值。A有以下三種取值。若A為測量的實(shí)際值（真值）AT,Δr=（Δa/AT）為實(shí)際相對誤差。若A為測量的測得值A(chǔ)M,Δr=（Δa/AM）為標(biāo)稱（名義）相對誤差。若A為測量器具的額定值（滿度值）AF,Δr=（Δa/AF）為額定相對誤差。額定相對誤差得概念應(yīng)用得很多，平時(shí)所說的某個(gè)壓力表的精度為2.5級，其實(shí)際意義是：此壓力表的測量值與真值之間的誤差在2.5%*AF之內(nèi)。誤差的分類誤差分為三大類：系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差、粗大誤差。系統(tǒng)誤差：在所處的測量條件下，誤差的絕對值和符號保持恒定或者遵循一定的規(guī)律變化，如，環(huán)境溫度對產(chǎn)品尺寸的影響。隨機(jī)誤差：在所處的測量條件下，進(jìn)行反復(fù)多次測量，每次得到的絕對誤差的數(shù)值和符號沒有一定的規(guī)律性，但服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，如，在所有條件不變的情況下，多次測量一個(gè)產(chǎn)品的厚度10.000mm,10.111mm,10.000mm,9.999mm,10.112mm,10.111mm。c）粗大誤差：在所處的測量條件下，顯然是歪曲了測量結(jié)果的誤差，如多次測量同一產(chǎn)品的厚度為：9.11mm,9.11mm,9.12mm,9.13mm,9,09mmm,9.10mm,9.80mm，9.80mm的測量值明顯偏高，此測量值存在粗大誤差，可能是讀錯(cuò)了。6．三種誤差的簡介系統(tǒng)誤差：反映了測量結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)處理后（如：取讀數(shù)平均值）與“真值”的差距，系統(tǒng)誤差越大，測量結(jié)果準(zhǔn)確度越低，在工作中最常見的系統(tǒng)誤差是恒定誤差，如，溫度對產(chǎn)品尺寸的影響。消除這種誤差的辦法有很多。比如，為了消除溫度對產(chǎn)品尺寸的影響，可：把溫度降到標(biāo)準(zhǔn)的溫度、或者得到一個(gè)溫度修正值來修正測量結(jié)果。隨機(jī)誤差：測量過程中的隨機(jī)誤差在大多數(shù)情況下服從正態(tài)分布規(guī)律。設(shè)被測量的真值為X，一系列的測量值為Li，可得到各次測得值結(jié)果的隨機(jī)誤差：δ1=L1–Xδ2=L2–X..δn=Ln–X將這些隨機(jī)誤差按大小和符號整理后，同時(shí)用長方形面積表示落入某一誤差區(qū)間（δi，δi+1）的次數(shù)，可得到如下的圖形。算術(shù)平均值L0=(L1+L2…+Ln)/n，當(dāng)n趨向于無窮大時(shí)，L0必然趨向于真值X。標(biāo)準(zhǔn)偏差σσ越小，分布曲線越尖銳，測量的精度越好。σ的計(jì)算方法σ=由于真值不可能得知，實(shí)際工作中總是用算術(shù)平均值作為真值，然后得到的誤差（殘余誤差）來計(jì)算。設(shè)Vi為殘余