計量技術(shù)基礎知識

1、.,計量技術(shù)基礎,企業(yè)內(nèi)部計量校準員培訓講座,.,計量職業(yè)資格考試講座內(nèi)容,一、計量基本知識 二、長度計量（常用量具檢定） 三、衡器,.,第一部分：計量基本知識,一、測量,計量的概念 二、計量器具 三、計量檢定 四、關(guān)于法定計量單位 五、測量誤差和數(shù)據(jù)處理,.,一、測量、計量的概念1）計量工作的作用,“計量是當代經(jīng)濟發(fā)展必需的支撐條件,是信息化的基礎,是現(xiàn)代化生產(chǎn)、全面提高產(chǎn)品質(zhì)量、增強國際競爭力的重要手段。計量是信息化的基礎，計量不準確。信息會誤導，信息化將失去意義，沒有計量無法進行現(xiàn)代化生產(chǎn)，更談不上提高產(chǎn)品質(zhì)量，加強本國產(chǎn)品在國際上的競爭力，以計量這一非關(guān)稅壁壘人為限制它國產(chǎn)品的情況也時

2、有出現(xiàn)?！?引自中國工程院關(guān)于呈送面向21世紀社會和經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需求，加快建設我國現(xiàn)代化計量體系的建議的報告,.,計量與工業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)在工業(yè)國家將原材料、工藝裝備、計量檢測稱為現(xiàn)代生產(chǎn)的三大支柱。即生產(chǎn)的發(fā)展和進步主要在這三個領(lǐng)域進行。朱镕基總理說：“計量測試工作是整個工業(yè)企業(yè)素質(zhì)和管理現(xiàn)代化最基本的條件，憑數(shù)據(jù)指揮生產(chǎn)，監(jiān)控工藝、檢驗產(chǎn)品，質(zhì)量才能真正得到保證。這兩年我國許多企業(yè)計量工作的水平有所提高，但同國際先進水平比較仍有很大差距，加強計量工作，發(fā)展計量測試技術(shù)，乃當務之急。,.,計量與日常生活,隨著社會不斷進步，計量已融入人民生活的各個方面，且不說柴、米、油、鹽、醬、醋、茶需要稱量，

3、從宏觀管理而言，北京市每天需要150萬立方米自來水，250萬立方米天然氣 （含煤氣），幾十萬千瓦小時的電力，每一樣都需要計量準確 才能保證供應，出門打的，需要出租汽車計價器；自己開車免不了加油，需要加油機，打電話有一個計時的問題；看大夫，會遇到血壓計的問題，心電圖機，腦電圖儀，X光機，CT機，到商場購物需要了解定量包裝商品是否有欺騙行為，等?？傊嬃抗ぷ饕殉蔀槲覀兩畹闹匾M成部分。,.,2）計量工作的主要內(nèi)容,計量作為自然科學概念而言，他是一門科學技術(shù)，是為各門類學科服務的工具。目前從科學分類上大致分為幾何量計量、溫度計量、力學計量、電學計量、無線電計量、光學計量、化學計量（標準物質(zhì)）、電離

4、輻射計量、時間頻率計量、及聲學計量等分為十大類。,.,每個門類又有不同的專業(yè)劃分，如： 力學：中可分為質(zhì)量、壓力、流量、振動、測力、硬度、粘度、密度。 溫度計量：可分為高溫、中溫、低溫。 光學：可分為光度、色度、激光等。 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展傳統(tǒng)的計量方式因現(xiàn)代自動化儀表和計算機技術(shù)的廣泛應用也進行著劃時代的變革，數(shù)字測量正在逐步取代模擬測量，,.,計量工作作為社會科學概念而言，它又具有管理的特征。分為: 科學計量 建立國家基準并與國際基準聯(lián)系; 法制計量 主要涉及建立社會公用標準、進行量值傳遞，對影響到國計民生的計量器具實施強制管理; 工業(yè)計量 主要涉及督促企業(yè)事業(yè)單位依法進行量值溯源，建

5、立計量檢測體系，幫助企業(yè)增強市場競爭能力。,.,3） 測量的概念,測量： “為確定被測量量值為目的而進行的全部工作”。 其實質(zhì)是用一個標準的量與被測量進行比較, 所有的測量都是比較的過程。 遇到四個問題 1）用什么做標準？即如何保證測量的準確問題。比較中準確度達到怎樣的水平？ 2）如何實現(xiàn)各測量結(jié)果的一致性問題。 3）如何保證各測量活動之間的連貫性問題。 4）涉及 各利益團體測量活動共同遵守的準則問題。,.,測量的四要素,1、測量對象 2、計量單位 3、測量方法 4、測量結(jié)果的準確度,.,4） 計量概念 :(p75-倒行）,計量是“實現(xiàn)單位制統(tǒng)一和量值準確的測量”或者說是“以實現(xiàn)單位統(tǒng)一，量值

6、準確一致為目的的測量”。它涉及整個測量領(lǐng)域，并在法律規(guī)定下，對測量起著指導、監(jiān)督、保證和仲裁的作用,.,5）計量的主要特性（p78頁）,1、準確性 2、一致性（統(tǒng)一性） 3、溯源性 4、法制性（社會性） （詳細內(nèi)容參見教材第77頁至78頁。）,.,二計量器具,1）計量器具定義（p79頁） 指單獨地或連同輔助設備一起，以進行測量的器具（指能用以直接或間接測出被測對象量值的裝置、儀器儀表、量具或用于統(tǒng)一量值的標準物質(zhì)、包括計量基準、計量標準和工作計量器具）(p79) 計量儀器：示值將被測量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察的示值或等效信息的計量器具如，天平、溫度計、臺秤、百分表、電流表。判斷其是否屬于計量儀器，主

7、要看被測量在該儀器上是否被轉(zhuǎn)換。,.,2）量具,量具是指具有固定形態(tài)，用來復現(xiàn)或提供一個或多個已知量值的計量器具。 千分尺、卡尺、百分表等雖通稱為通用量具，按上述定義不應為量具應稱為簡單的計量儀器。,.,3）計量器具的計量特性,計量器具的計量特性反映了計量器具本身的質(zhì)量，是計量校準時評定計量器具是否合格、能否繼續(xù)使用的重要依據(jù)。 主要由以下內(nèi)容： 1、示值； 2、測量范圍和量程； 3、準確度和誤差； 4、靈敏度和分辨率； 5、飄移和穩(wěn)定度。,.,示值,是指由計量器具指示的（或提供的）被測量量值。他用被測量的單位表示，與標在計量器具標尺上的單位無關(guān)。,.,測量范圍和量程,測量范圍與標尺范圍、標稱

8、范圍、量限在概念上極易混淆。 測量范圍是指計量器具誤差處于允許極限內(nèi)時的一組被測量的值。（即符合誤差要求的最小到最大的一組值）測量范圍與計量器具規(guī)定的允許誤差極限有關(guān)。 標尺范圍是指在給定的標尺上兩端標尺標記之間標尺值的范圍。他用標在標尺上的單位表示，與被測量的單位無關(guān)。,.,標稱范圍：也稱為示值范圍。對于每個標尺范圍而言，是指當計量器具調(diào)至特定位置時，計量器具給出的，標尺范圍內(nèi)的一組被測量的示值的范圍。他用被測量的單位表示，與標在標尺上的單位無關(guān)。 量程：標尺范圍上下限之差的模。如液體溫度計可測量負20度-正30度則量程為50度。 根據(jù)測量范圍和量程可以較合理的配備、選擇計量器具。被測量值應

9、落在量程的1/5-2/3范圍內(nèi)。,.,準確度和誤差（p82),準確度可以有兩種解釋，1、為測量的準確度；2、計量器具的準確度 計量器具的準確度：是指計量器具給出接近于被測量值真值的能力。反映了計量器具給出的示值中由于系統(tǒng)誤差和隨機誤差的存在，示值接近真值的的程度。它是計量器具最主要的計量性能之一，是測量準確度的重要基礎和條件。,.,計量器具準確度是一個定性的概念，只是定性表征能力和程度，實際應用時，一般用計量器具的示值誤差來定量表示。日常工作中計量器具的準確度大都用計量器具的最大允許誤差表達，允許誤差應在測量允差的1/10-1 / 3。 測量結(jié)果的準確度也是一個定性的概念，實際應用時一般用測量

10、不確定度來表達,.,計量器具的示值誤差：(p83-2),是指計量器具的示值與對應的輸入量的（約定）真值之差。（是一個具體的差值，非正既負，日常工作中出現(xiàn)的0.033等表示方法是錯誤的。） 計量器具的極限誤差是指計量器具的最大允許誤差，是對某計量器具人為規(guī)定的誤差限，從定義講，極限誤差不是誤差，而是誤差出現(xiàn)的一個區(qū)間，不是具體的誤差值。,.,靈敏度和分辨率(p84-10),靈敏度是計量器具靜態(tài)響映特征，是指在規(guī)定條件下激勵與對應的響應之間的關(guān)系，即計量器具對被測量變化的反應能力。 其定義：計量儀器的響應變化除以相應的激勵變化，s=y/x，式中y為被觀測變量的增量 ，x為被測量的增量。靈敏度僅對計

11、量儀器有實際意義，對于線性計量儀器靈敏度是一常量，對非線性計量儀器s是一個變量，與激勵有關(guān)。,.,鑒別力是計量儀器對激勵值微小變化的響應能力。它可以用使計量儀器的響應產(chǎn)生一個可覺察變化的最小激勵變化值來表示。這個最小激勵變化值就稱為鑒別力閾，習慣上成為靈敏閾或靈敏限，衡器或天平稱為感量。鑒別力閾與內(nèi)部、外部的噪聲、摩擦、阻尼、慣性、量化值有關(guān)，測試鑒別力閾時所施的激勵變化應是緩慢的，單值的。 鑒別力閾應小于被測參數(shù)允差的1/10。 分辨率是對計量器具的顯示裝置而言的，是指顯示裝置對緊密相鄰量值有效辨別的能力。（最小的示值差）,.,漂移和穩(wěn)定度,漂移是指計量儀器的計量性能隨時間的慢變化。 在規(guī)定

12、條件下，對以恒定的被測量值在規(guī)定的時間內(nèi)的響應變化稱為點漂移，最低值為零的漂移稱為零漂。 穩(wěn)定度是指在規(guī)定的條件下，計量儀器保持其計量特性恒定不變得能力。,.,計量器具的等與級,計量器具的準確度等級，是根據(jù)計量器具的準確度等性能對其計量學品質(zhì)檔次的劃分，定義為：符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的計量器具的等別，級別。 級：是根據(jù)計量器具的示值極限誤差來確定的。如，壓力表分為0.25級，0.4級，0.6級,表明示值誤差的檔次。 等：是根據(jù)總不確定度來劃分的，標準水銀溫度計分為一等，二等。標明實際值的總不確定度的檔次。,.,計量基準（p86-倒3行）(計量器具的一類）,指用以復現(xiàn)和保存

13、計量單位量值、具有現(xiàn)代科學所能達到的最高準確度，經(jīng)國家鑒定通過并經(jīng)國務院計量行政部門批準，作為統(tǒng)一全國量值最高依據(jù)的計量器具。,.,計量標準（p87-倒5),是指準確度低于計量基準，用于檢定其他計量標準或工作計量器具的計量器具。,.,標準物質(zhì),是具有一種或多種足夠好的、高穩(wěn)定度的，并確定了物理、化學和計量學特征，用來檢定或校準計量器具，評價計量方法或給材料賦值的物質(zhì)或材料。 理化儀器的檢定主要靠標準物質(zhì)作為標準進行檢定。,.,測量系統(tǒng),是指組裝起來以進行特定測量的全套測量（計量）儀器和其他設備。,.,測量設備：,是指測量儀器、測量標準、參考物質(zhì)、輔助設備以及測量所必須的資料的總稱,.,溯源性：

14、,是指通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結(jié)果或測量標準的值能夠與規(guī)定的參考標準，通常是與國家測量標準或國際測量標準聯(lián)系起來的特性。,.,三、計量檢定：,定義（p92）是指查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序。它包括檢查、加標記和（或）出具檢定證書。主要是對計量器具的計量性能進行檢查，確定其是否合格。,.,強制檢定：,政府計量部門對社會公用計量標準、部門企業(yè)事業(yè)單位使用的最高計量標準及用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測方面的列入強制檢定目錄的工作計量器具實施的定期定點檢定。,.,校準：,是指在規(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、實物量具或參考物質(zhì)所代表的

15、量值，與對應的由標準所復現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。,.,強 制 檢 定、檢定、校準關(guān)系,.,強 制 檢 定、檢定、校準關(guān)系,.,強 制 檢 定、檢定、校準關(guān)系,.,強 制 檢 定、檢定、校準關(guān)系,.,定度、定值、分度、比對和計量確認,定度：指在規(guī)定條件下，為確定計量器具的實際值或其指示裝置所表示量值的一組操作。（沖擊能塊、硬度塊） 定值：在規(guī)定條件下為確定標準物質(zhì)的特性值，及其準確度的全部工作。 分度：在規(guī)定的條件下，為確定計量器具的標尺所表示量值的刻線位置或確定計量儀器被測量與示值之間關(guān)系的一組操作。（表盤示值的刻劃、熱電偶熱電特性的確定。 比對： （p94） 計量確認：（p95）,.,計

16、量技術(shù)法規(guī),1）國家計量檢定系統(tǒng)表（p97-倒11行）是國家對計量基準到各等級的計量標準，直至工作計量器具的檢定主從關(guān)系所作的技術(shù)規(guī)定，由文字和框圖構(gòu)成，主要內(nèi)容有：計量基準，各等級計量標準，工作計量器具的名稱，測量范圍，準確度（或不確定度或允許誤差）和檢定的方法。 2）計量檢定規(guī)程：,.,四、關(guān)于法定計量單位,1）計量單位制為給定量制，按規(guī)定規(guī)則確定的一組基本單位和導出單位。如市制；英制，厘米.克.秒制，國際單位制等；每一種單位制，須先確定某些基本單位，再按一定的規(guī)則確定其他的導出單位。 例：長度計量單位，米、符號：m。定義：光在真空中（1/299792458）秒時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。這

17、是1983年召開的第十七屆國際計量大會上正式通過的，由于采用的是激光穩(wěn)頻技術(shù)，米的復線精度提高到10-10 10-11 甚至達到10-12量級。,.,2）法定計量單位：,由國家以法令形式規(guī)定強制使用或允許使用的計量單位。1984年國務院頒布的中華人民共和國法定計量單位由下列部分組成。,.,1、SI國際單位制基本單位 2、國際單位制輔助單位 3、國家選定的非國際單位制單位 4、國際單位制中具有專門名稱的導出單位 5、由以上單位構(gòu)成的組合形式的單位 6、由詞頭和以上單位所構(gòu)成的十進倍數(shù)和分數(shù)單位,3）法定計量單位組成,.,4）SI國際單位制：,1960年第11屆國際計量大會通過的國際通用的計量單位

18、制度。 國際單位制組成 1、 SI單位 2、SI詞頭 3、SI單位的十進倍數(shù)和分數(shù)單位,.,5）、SI單位：,SI基本單位 米、千克（公斤）、秒、安（培）、開（爾文）、摩（爾）、坎（德拉）共七個 符號：m 、 kg、 s、 A、 K、 mol、 cd SI輔助單位 弧度、 球面度 rad 、sr 共兩個 SI導出單位：共19,.,6）法定計量單位的三條使用規(guī)則（p120-121頁）,1、組合單位的名稱與其符號表示的順序一致，符號中的乘號沒有對應的名稱，除號對應的名稱為每，無論分母中有幾個單位，“每”字只出現(xiàn)一次。如：力矩的單位符號為N.m,其名稱為牛頓米，速度m/s，其名稱為，米每秒；質(zhì)量熱容的符號為J/(kg.K),其中文名為焦耳每千克開爾文。 2、乘方形式的單位名稱，順序是指數(shù)名稱在前，單位名稱在后。相應的指數(shù)名稱有數(shù)字加“次方”，如體積為三次方米。運動粘度為m2 /s名稱為二次方米每秒。 3、書寫組合單位名稱時，不加乘或除及其它的符號，如電阻率符號為.m，中文名稱為歐姆米，不能稱為歐姆.米或歐姆-米或歐姆米。（P120-121）,.,五、測量誤差和數(shù)據(jù)處理（p130-,1、誤差公理及誤差在計量中的重要地位 測量結(jié)果都具有誤差，誤差自始至終存在于一切科學實驗和測量的過程之中，研究誤差可以提高認識能力，科學合理的設計、選擇計量檢測設備和測量方法，提高檢測人員素質(zhì)，改善測量環(huán)境