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誤差和精度的基本概念第1頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二教材誤差分析與測(cè)量不確定度評(píng)定沙定國(guó)主編,中國(guó)計(jì)量出版社,2006年Evaluationofmeasurementdata—Guidetotheexpressionofuncertaintyinmeasurement----JCGM100:2008,GUM1995withminorcorrections(ISOGuide98-3:2008)參考資料Internationalvocabularyofmetrology—Basicandgeneralconceptsandassociatedterms(VIM)-----JCGM200:2012(ISOGuide99:2007)《儀器精度理論》
馬宏,王金波
北京航空航天大學(xué)出版社2009第2頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二教學(xué)安排第一章
誤差和精度的基本概念測(cè)量的定義及分類;誤差的定義及表示法,誤差來(lái)源,分類及精度的含義第二章
隨機(jī)誤差誤差分布隨機(jī)誤差產(chǎn)生的原因,隨機(jī)誤差的性質(zhì)(統(tǒng)計(jì)特性)隨機(jī)誤差的評(píng)價(jià)不等權(quán)測(cè)量第三章
系統(tǒng)誤差
系統(tǒng)誤差的產(chǎn)生原因系統(tǒng)誤差的性質(zhì)和分類發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)誤差的方法消除或減弱系統(tǒng)誤差的方法第3頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二教學(xué)安排第四章
粗大誤差粗大誤差產(chǎn)生原因粗大誤差判別準(zhǔn)則第五章
函數(shù)誤差及誤差合成函數(shù)隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差計(jì)算誤差的合成誤差的分配第六章
測(cè)量不確定度評(píng)定測(cè)量不確定度基本概念標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定測(cè)量不確定度的合成測(cè)量結(jié)果的表示。第4頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二教學(xué)安排第七章
最小二乘法最小二乘原理
線性參數(shù)最小二乘估計(jì)第八章
回歸分析
回歸分析的基本概念一元線性回歸兩個(gè)變量都具有誤差時(shí)線性回歸方程的確定一元非線性回歸多元線性回歸。第5頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二教學(xué)安排第九章儀器精度基本概念儀器參數(shù)及特性影響儀器精度主要因素儀器精度設(shè)計(jì)基本原則儀器精度評(píng)定方法儀器精度設(shè)計(jì)第十章
儀器總體精度分析儀器總體精度分析方法提高儀器精度的方法第6頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二第1章
誤差和精度的基本概念第7頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二主要內(nèi)容第一節(jié)測(cè)量的基本問(wèn)題第二節(jié)測(cè)量誤差的基本概念第三節(jié)一些名詞術(shù)語(yǔ)第8頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二第一節(jié)測(cè)量的基本問(wèn)題測(cè)量與測(cè)量過(guò)程的定義測(cè)量的要素測(cè)量的分類第9頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
要認(rèn)識(shí)大千世界和造福人類社會(huì),就必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)各種“量”進(jìn)行分析和確認(rèn),既要區(qū)分量的性質(zhì),又要確定其量值,即:要得出實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
測(cè)量是定量分析和定量得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重要手段。什么是量?什么是量值?測(cè)量又是如何來(lái)定義的?自然界的任何現(xiàn)象、物體或物質(zhì)都以一定的形態(tài)存在,并分別具有一定的特性,這些特性通常通過(guò)量來(lái)表征。第10頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量quantity現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的特性,其大小可用一個(gè)數(shù)和一個(gè)參照對(duì)象表示。propertyofaphenomenon,body,orsubstance,wherethepropertyhasamagnitudethatcanbeexpressedasanumberandareference-------VIM3量可指一般概念的量或特定量第11頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二第12頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量quantity現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的特性,其大小可用一個(gè)數(shù)和一個(gè)參照對(duì)象表示。量可指一般概念的量或特定量參照對(duì)象可以是一個(gè)測(cè)量單位、測(cè)量程序、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)或其組合。量的符號(hào)用斜體表示。一個(gè)給定符號(hào)可表示不同的量。這里定義的量是標(biāo)量。然而,各分量是標(biāo)量的向量或張量也可認(rèn)為是量?!傲俊睆母拍钌弦话憧煞譃橹T如物理量、化學(xué)量和生物量,或分為基本量和導(dǎo)出量。第13頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二基本量和導(dǎo)出量基本量:在給定量制中約定選取的一組不能用其它量表示的量。在國(guó)際量制(ISQ)中的一組基本量:長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、電流、熱力學(xué)溫度、物質(zhì)的量和發(fā)光強(qiáng)度基本量可認(rèn)為是相互獨(dú)立的量,因其不能表示為其它基本量的冪的乘積。導(dǎo)出量:量制中由基本量定義的量。第14頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量值quantityvalue
全稱量的值valueofaquantity
簡(jiǎn)稱值(value)
用數(shù)和參照對(duì)象一起表示的量的大小。
Q=q[Q]第15頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量值與量的關(guān)系量是指現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的特性量值是指量的大小量值可用一個(gè)數(shù)和一個(gè)參照對(duì)象一起表示表示量值時(shí)必須同時(shí)說(shuō)明其所屬的特定量量值的表示形式為:冒號(hào)前為特定量的名稱,冒號(hào)后面為該特定量的量值。第16頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量值根據(jù)參照對(duì)象的類型,量值可表示為:一個(gè)數(shù)和一個(gè)測(cè)量單位的乘積例1給定桿的長(zhǎng)度:5.34m或534cm例2給定物體的質(zhì)量:0.152kg或152g例3給定弧形的曲率:112m-1例4給定樣品的攝氏溫度:-5℃例5在給定頻率上給定電路組件的電阻抗(其中j是虛數(shù)單元):(7+3j)例6給定玻璃樣品的折射率:1.32例7銅材樣品中鎘的質(zhì)量分?jǐn)?shù):3g/kg或3×10-9例8水樣品中溶質(zhì)Pb2+的質(zhì)量摩爾濃度:1.76μmol/kg第17頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量值根據(jù)參照對(duì)象的類型,量值可表示為:一個(gè)數(shù)和一個(gè)測(cè)量單位的乘積一個(gè)數(shù)和一個(gè)作為參照對(duì)象的測(cè)量程序例:給定樣品的洛氏C標(biāo)尺硬度:43.5HRC一個(gè)數(shù)和一種參考物質(zhì)在給定血漿樣本中促黃體素隨機(jī)的物質(zhì)的量濃度(世界衛(wèi)生組織WHO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)80/552用作校準(zhǔn)器):5.0IU/I,其中“IU”是“WHO國(guó)際單位”。數(shù)可以是復(fù)數(shù)。一個(gè)量值可用多種方式表示。對(duì)向量或張量,每個(gè)分量有一個(gè)量值。例:作用在給定質(zhì)點(diǎn)上的力用笛卡爾坐標(biāo)分量表示為(Fx;Fy;Fz)=(-31.5;43.2;17.0)N第18頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量measurement
通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得并可合理賦予某量一個(gè)或多個(gè)量值的過(guò)程。以確定量值為目的的一組操作?!猇IM2第19頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量測(cè)量不適用于標(biāo)稱特性。標(biāo)稱特性:不以大小區(qū)分的現(xiàn)象、物體或物質(zhì)的特性例1:人的性別;例2:油漆樣品的顏色;例3:化學(xué)中斑點(diǎn)測(cè)試的顏色測(cè)量意指量的比較或者實(shí)體的計(jì)數(shù)。測(cè)量的先決條件是對(duì)測(cè)量結(jié)果預(yù)期用途相適應(yīng)的量的描述、測(cè)量程序以及根據(jù)規(guī)定測(cè)量程序(包括測(cè)量條件)進(jìn)行操作的經(jīng)校準(zhǔn)的測(cè)量系統(tǒng)。第20頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量測(cè)量的最終目標(biāo)是把可測(cè)的量與一個(gè)數(shù)值聯(lián)系起來(lái),使人們對(duì)物體、物質(zhì)和自然現(xiàn)象的屬性認(rèn)識(shí)和掌握,達(dá)到從定性到定量的轉(zhuǎn)化,增強(qiáng)對(duì)自然規(guī)律的確信性和科學(xué)性。測(cè)量總是在某些測(cè)量?jī)x器的幫助下進(jìn)行的,沒(méi)有測(cè)量?jī)x器,測(cè)量是不可能的。測(cè)量始終是一個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。第21頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量過(guò)程測(cè)量活動(dòng)是一個(gè)過(guò)程過(guò)程:一組將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的相互關(guān)聯(lián)或相互作用的活動(dòng)輸入是過(guò)程的依據(jù)和要求(包括資源)輸出是過(guò)程的結(jié)果,是由有資格的人員通過(guò)充分適宜的資源所開(kāi)展的活動(dòng)將輸入轉(zhuǎn)化為輸出相互關(guān)聯(lián)反映過(guò)程中各項(xiàng)活動(dòng)間的互相聯(lián)系、順序等相互作用反映過(guò)程中各環(huán)節(jié)的相互影響和關(guān)系測(cè)量過(guò)程是由根據(jù)輸入的測(cè)量要求,經(jīng)過(guò)測(cè)量活動(dòng),到得到并輸出測(cè)量結(jié)果的全部活動(dòng)。第22頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量過(guò)程的三要素輸入:確定被測(cè)量及對(duì)測(cè)量的要求測(cè)量活動(dòng):對(duì)所需的測(cè)量進(jìn)行策劃,從測(cè)量原理、測(cè)量方法到測(cè)量程序;配備資源,包括適宜的且具有溯源性的測(cè)量設(shè)備,選擇和確定具有測(cè)量能力的人員,控制測(cè)量環(huán)境,識(shí)別測(cè)量過(guò)程中影響量的影響,實(shí)施測(cè)量操作輸出:按輸入的要求給出測(cè)量結(jié)果,出具證書(shū)和報(bào)告。第23頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量要素
對(duì)象與被測(cè)量測(cè)量資源測(cè)量環(huán)境測(cè)量單位測(cè)量結(jié)果測(cè)量設(shè)備測(cè)量人員測(cè)量方法測(cè)量要素第24頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二被測(cè)量measurand
擬測(cè)量的量。
quantityintendedtobemeasured-----VIM2008測(cè)量的先決條件是確定要測(cè)的是什么量,即定義被測(cè)量,也就是要對(duì)特定的被測(cè)量作明確說(shuō)明,或者說(shuō)對(duì)要測(cè)量的量下一個(gè)定義第25頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二被測(cè)量
被測(cè)量定義的詳細(xì)程度是隨所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度而定的。被測(cè)量應(yīng)相應(yīng)于所需準(zhǔn)確度而完整定義,以便對(duì)與測(cè)量有關(guān)的所有的實(shí)際用途來(lái)說(shuō),其值是單一的。一根長(zhǎng)度標(biāo)稱值為1m的鋼棒若需測(cè)準(zhǔn)至微米級(jí),其說(shuō)明應(yīng)包括定義長(zhǎng)度時(shí)的溫度和壓力。如:應(yīng)說(shuō)明被測(cè)量為鋼棒在25.00℃和101325Pa時(shí)的長(zhǎng)度(必要時(shí)加上任何別的認(rèn)為必要的參數(shù),如棒被支撐的方法等)。如果僅說(shuō)明鋼棒在101325Pa時(shí)的長(zhǎng)度,沒(méi)有說(shuō)明溫度,那么,對(duì)于不同的溫度,會(huì)有不同的鋼棒長(zhǎng)度值,被測(cè)量就不是單一值了。然而,如果被測(cè)長(zhǎng)度僅需毫米級(jí)準(zhǔn)確度,其說(shuō)明可能就無(wú)需規(guī)定溫度或壓力或任何其他影響量的值。第26頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二被測(cè)量的定義的變化
VIM3:擬測(cè)量的量。
VIM2:受到測(cè)量的特定量。VIM3與VIM2相比,其范圍擴(kuò)大了,量不只指物理量,還包括化學(xué)量、生物量,所以不能專指特定量,而是廣義的量?!咀?】所指,“對(duì)被測(cè)量的說(shuō)明要求了解量的種類,以及含有該量的現(xiàn)象、物體或物質(zhì)狀態(tài)的描述,包括有關(guān)成分及所涉及的化學(xué)實(shí)體。”第27頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二被測(cè)量的定義的變化
VIM3:擬測(cè)量的量。
VIM2:受到測(cè)量的特定量。VIM3與VIM2相比,其內(nèi)含更為明確,這個(gè)“量”是指擬測(cè)量的量,即打算或準(zhǔn)備要測(cè)量的量,老定義可以理解既是擬測(cè)量的量也可以是已測(cè)得的量【注3】中指出,“測(cè)量包括測(cè)量系統(tǒng)和實(shí)施測(cè)量的條件,它可能會(huì)改變研究中的現(xiàn)象、物體或物質(zhì),此時(shí)實(shí)際受到測(cè)量的量可能不同于定義的要測(cè)量的被測(cè)量?!钡?8頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二被測(cè)量的定義的變化
VIM3:擬測(cè)量的量。
VIM2:受到測(cè)量的特定量。如:擬測(cè)量的量是鋼棒在20℃時(shí)的長(zhǎng)度,在環(huán)境溫度23℃時(shí)實(shí)際受到測(cè)量的量是23℃時(shí)的鋼棒長(zhǎng)度。在這里,被測(cè)對(duì)象是鋼棒;擬測(cè)量的量是鋼棒在20℃時(shí)的長(zhǎng)度;受到測(cè)量的量是23℃時(shí)的鋼棒長(zhǎng)度,這種情況下,受到測(cè)量的量不是擬測(cè)量的量,必須經(jīng)過(guò)修正才能得到擬測(cè)量的被測(cè)量的估計(jì)量值。第29頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量原理定義:用作測(cè)量基礎(chǔ)的現(xiàn)象測(cè)量原理是指測(cè)量所依據(jù)的自然科學(xué)中的定律、定理和得到充分理論解釋的自然效應(yīng)等科學(xué)原理力的測(cè)量:牛頓的第二定律電學(xué)測(cè)量:歐姆定律正確地運(yùn)用測(cè)量原理,是保證測(cè)量準(zhǔn)確可靠的科學(xué)基礎(chǔ)。第30頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量方法measurementmethod對(duì)測(cè)量所用的操作的邏輯性安排的歸納性描述。換句話說(shuō),就是根據(jù)給定的測(cè)量原理實(shí)施測(cè)量時(shí),概括說(shuō)明的一組合乎邏輯的操作順序,測(cè)量方法就是測(cè)量原理的實(shí)際應(yīng)用。例如,根據(jù)歐姆定律測(cè)量電阻時(shí),可采用伏安法、電橋法及補(bǔ)償法等等。由于測(cè)量的原理、運(yùn)算和實(shí)際操作方法的不同,通常會(huì)有多種多樣的測(cè)量方法。第31頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量方法測(cè)量方法可用不同方式表述,如
替代測(cè)量法substitutionmeasurementmethod
微差測(cè)量法differentialmeasurementmethod
零位測(cè)量法nullmeasurementmethod或
直接測(cè)量法directmeasurementmethod
間接測(cè)量法indirectmeasurementmethod第32頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量單位measurementunit
根據(jù)約定定義和采用的標(biāo)量,任何其它同類量可與其比較使兩個(gè)量之比用一個(gè)數(shù)表示。測(cè)量單位用約定賦予的名稱和符號(hào)表示。同量綱量的測(cè)量單位可用相同的名稱和符號(hào)表示,即使這些量不是同類量。如焦耳每開(kāi)爾文(J/K)既是熱容量的也是熵的單位名稱和符號(hào),而它們并非同類量。然而,在某些情況下,具有專門(mén)名稱的測(cè)量單位僅限用于特定種類的量。如測(cè)量單位“秒的負(fù)一次方”(1/s)用于頻率時(shí)稱為赫茲,用于放射性核素的活度時(shí)稱為貝克(Bq)。第33頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量綱dimensionofaquantity給定量與量制中各基本量的一種依從關(guān)系,它用與基本量相應(yīng)因子的冪的乘積去掉所有數(shù)字因子后的部分表示。量Q的量綱為dimQ=LMTINJ,其中的指數(shù)稱為量綱指數(shù),可以是正數(shù)、負(fù)數(shù)或零。同類量具有相同的量綱,不同量綱的量通常不是同類量,具有相同量綱的量不一定是同類量。基本量量綱符號(hào)長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間電流熱力學(xué)溫度物質(zhì)的量發(fā)光強(qiáng)度LMTINJ第34頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量綱為一的量quantityofdimensionone在其量綱表達(dá)式中相應(yīng)基本量因子的指數(shù)均為零的量量綱為一的量的測(cè)量單位和值均是數(shù),但是這樣的量比一個(gè)數(shù)表達(dá)了更多的信息。某些量綱為1的量是以兩個(gè)同類量之比定義的。例:平面角、立體角、折射率、相對(duì)滲透率、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩擦系數(shù)、馬赫數(shù)實(shí)數(shù)是量綱為1的量。例:線圈的圈數(shù),給定樣本的分子數(shù),量子系統(tǒng)的能級(jí)的衰退。quantityforwhichalltheexponentsofthefactorscorrespondingtothebasequantitiesinitsquantitydimensionarezero---VIM2008第35頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量的單位單位名稱單位符號(hào)定義長(zhǎng)度米m光在真空中于1/299,792,458s時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度質(zhì)量千克kg國(guó)際千克原器的質(zhì)量為1kg.國(guó)際千克原器是1889年第一屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)批準(zhǔn)制造的.它是一個(gè)高度和直徑均為39mm的,用鉑銥合金制成的圓柱體.原型保存在巴黎國(guó)際計(jì)量局.時(shí)間秒s銫—133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所對(duì)應(yīng)的輻射的9,192,631,770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間熱力學(xué)溫度開(kāi)[爾文]K開(kāi)爾文等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16SI基本單位玻耳茲曼常數(shù)普朗克常數(shù)第36頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二量的單位單位名稱單位符號(hào)定義電流安[培]A在真空中,截面可以忽略的兩根相距1米的無(wú)限長(zhǎng)平行圓導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時(shí),若導(dǎo)線間相互作用力在每米長(zhǎng)度上為2×10-7N,則每根導(dǎo)線中的電流為1A物質(zhì)的量摩[爾]mol摩爾是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量,該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012kg碳-12的原子數(shù)目相等.使用摩爾時(shí),基本單元應(yīng)予指明,可以是原子,分子,離子,電子及其他粒子,或這些粒子的特定組合.發(fā)光強(qiáng)度坎[德拉]cd一個(gè)光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度,該光源發(fā)出頻率為540×1012赫茲的單色輻射,且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683W/Sr(瓦特/球面度).SI基本單位阿伏伽德羅常數(shù)基本電荷第37頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量結(jié)果
measurementresult,resultofmeasurement
與其它有用的相關(guān)信息一起賦予被測(cè)量的一組量值?!綱IM-2定義】賦予被測(cè)量的量值。第38頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量結(jié)果【注1】測(cè)量結(jié)果由測(cè)得值及有關(guān)其可信程度的信息組成測(cè)量得到的僅僅是被測(cè)量的估計(jì)值,其可信程度由測(cè)量不確定度來(lái)定量表示。因此通常情況下,測(cè)量結(jié)果表示為被測(cè)量的估計(jì)值及其測(cè)量不確定度,必要時(shí)還要給出不確定度的自由度。在用蒙特卡洛法評(píng)定測(cè)量不確定度時(shí)有用的相關(guān)信息也可以用輸出量的概率密度函數(shù)(PDF)的方式表示。第39頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量結(jié)果【注2】對(duì)于某些用途而言,如果認(rèn)為測(cè)量不確定度可以忽略不計(jì),則測(cè)量結(jié)果可以僅用被測(cè)量的估計(jì)值表示,也就是此時(shí)測(cè)量結(jié)果可表示為單個(gè)測(cè)得的量值。在許多領(lǐng)域中這是表示測(cè)量結(jié)果的常用方式。計(jì)量器具出廠檢驗(yàn)評(píng)定是否合格所得到的測(cè)得值;人們一般在使用合格的計(jì)量器具進(jìn)行測(cè)量中,所得到的測(cè)得值都是測(cè)量結(jié)果,都不需要附有測(cè)量不確定度信息,如在醫(yī)院測(cè)量體溫,知道多少度即可,不會(huì)再說(shuō)體溫計(jì)測(cè)得值的測(cè)量不確定度是多少。單個(gè)測(cè)得的量值或?qū)χ貜?fù)測(cè)量的算術(shù)平均值、經(jīng)修正或未經(jīng)修正都是測(cè)得值,均代表測(cè)量結(jié)果的量值。第40頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量結(jié)果【注3】對(duì)于間接測(cè)量,被測(cè)量的估計(jì)值是由各直接測(cè)量的輸入量的量值經(jīng)計(jì)算獲得的,其中各直接測(cè)量的量值的不確定度都會(huì)對(duì)被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果的不確定度有貢獻(xiàn)?!咀?】在傳統(tǒng)文獻(xiàn)和VIM的以前版本中,測(cè)量結(jié)果定義為賦予被測(cè)量的量值,并根據(jù)上下文說(shuō)明是指示值、未修正結(jié)果還是已修正結(jié)果。第41頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)得的量值(measuredquantityvalue)
又稱量的測(cè)得值measuredvalueofaquantity
簡(jiǎn)稱測(cè)得值measuredvalue
表示測(cè)量結(jié)果的量值。第42頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)得值注1:對(duì)重復(fù)示值的測(cè)量,每個(gè)示值可提供相應(yīng)的測(cè)得值。用這一組獨(dú)立的測(cè)得值可計(jì)算出作為結(jié)果的測(cè)得值,如平均值或中位值,其相關(guān)聯(lián)的測(cè)量不確定度通常會(huì)減小。注2:當(dāng)認(rèn)為表征被測(cè)量的真值范圍與測(cè)量不確定度相比小得多時(shí),測(cè)得值可認(rèn)為是實(shí)際唯一真值的估計(jì)值,通常是通過(guò)重復(fù)測(cè)量獲得的各獨(dú)立測(cè)得值的平均值或中位值。注3:當(dāng)認(rèn)為表征被測(cè)量的真值范圍與測(cè)量不確定度相比不太小時(shí),測(cè)得值通常是一組真值的平均值或中位值的估計(jì)值。注4:在測(cè)量不確定度表示指南(GUM)中,用術(shù)語(yǔ)“測(cè)量結(jié)果”和“被測(cè)量的值的估計(jì)值”或僅用“被測(cè)量的估計(jì)值”表示“測(cè)得的量值”。第43頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二測(cè)量范疇舉例能夠做到準(zhǔn)確定量的實(shí)驗(yàn),都屬于測(cè)量的范疇。在實(shí)驗(yàn)室對(duì)各種機(jī)械工件、光學(xué)材料以及電子器件等反映他們特定的物理化學(xué)屬性的量值進(jìn)行的精密測(cè)量在工廠車間對(duì)產(chǎn)品性能的檢驗(yàn),在商貿(mào)部門(mén)對(duì)商品的檢驗(yàn)在部隊(duì)靶場(chǎng)對(duì)武器系統(tǒng)的性能進(jìn)行的試驗(yàn)和測(cè)試在計(jì)量部門(mén)對(duì)測(cè)量量具與儀器的檢定、校準(zhǔn)、比對(duì),對(duì)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)器具的定值,乃至對(duì)整個(gè)測(cè)量設(shè)備的計(jì)量確認(rèn)活動(dòng),以及對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)可活動(dòng)第44頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二非測(cè)量舉例只是為了定性確定某對(duì)象的物理或化學(xué)屬性的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),則不宜稱為測(cè)量。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室用分析濾紙觀察溶液的化學(xué)反應(yīng),以確定溶液的酸堿性等化學(xué)性能,通常稱為定性的化學(xué)實(shí)驗(yàn),而不叫化學(xué)測(cè)量。第45頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二二、測(cè)量的分類
測(cè)量直接測(cè)量間接測(cè)量工程測(cè)量精密測(cè)量電量測(cè)量非電量測(cè)量等權(quán)測(cè)量非等權(quán)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量動(dòng)態(tài)測(cè)量按測(cè)量結(jié)果的獲取方式分類根據(jù)被測(cè)量對(duì)象在測(cè)量過(guò)程中所處的狀態(tài)分類根據(jù)測(cè)量條件是否發(fā)生變化分類根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的要求不同分類根據(jù)測(cè)量對(duì)象的不同分類第46頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二直接測(cè)量
指通過(guò)直接測(cè)量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的量,通過(guò)函數(shù)關(guān)系求得被測(cè)量值的測(cè)量方法。指被測(cè)量與該標(biāo)準(zhǔn)量直接進(jìn)行比較的測(cè)量。該被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果可以直接由測(cè)量?jī)x器輸出得到,而不再需要經(jīng)過(guò)量值的變換與計(jì)算。用游標(biāo)卡尺測(cè)量小尺寸軸工件的直徑時(shí),游標(biāo)卡尺的讀數(shù)即是被測(cè)工件的直徑間接測(cè)量用游標(biāo)卡尺測(cè)大尺寸軸工件的直徑,因量程不夠,采用測(cè)量弦長(zhǎng)與矢高的方法,間接得到工件直徑按測(cè)量結(jié)果的獲取方式分類第47頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
被測(cè)量的值在測(cè)量期間被認(rèn)為是恒定的測(cè)量。
為確定被測(cè)量的瞬時(shí)值和(或)被測(cè)量的值在測(cè)量期間隨時(shí)間(或其他影響量)發(fā)生變化所進(jìn)行的測(cè)量靜態(tài)測(cè)量在日常測(cè)量中,大多接觸的是靜態(tài)測(cè)量。對(duì)于這種測(cè)量,被測(cè)量和測(cè)量誤差可以當(dāng)作一種隨機(jī)變量來(lái)處理動(dòng)態(tài)測(cè)量彈道軌跡的測(cè)量、環(huán)境噪聲的測(cè)量等。對(duì)這類被測(cè)量的測(cè)量,需要當(dāng)作一種隨機(jī)過(guò)程的問(wèn)題來(lái)處理。根據(jù)被測(cè)量對(duì)象在測(cè)量過(guò)程中所處的狀態(tài)分類“靜態(tài)”是指在測(cè)量期間被測(cè)量值不隨時(shí)間變化,而不是指測(cè)量方法。第48頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
指在測(cè)量過(guò)程中,測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量條件和操作人員都保持不變。因此,對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行的多次測(cè)量結(jié)果可認(rèn)為具有相同的信賴程度,應(yīng)按同等原則對(duì)待。
指測(cè)量過(guò)程中測(cè)量?jī)x器、測(cè)量方法、測(cè)量條件或操作人員某一因素或某幾個(gè)因素發(fā)生變化,使得測(cè)量結(jié)果的信賴程度不同。對(duì)不等權(quán)測(cè)量的數(shù)據(jù)應(yīng)按不等權(quán)原則進(jìn)行處理。
等權(quán)測(cè)量不等權(quán)測(cè)量根據(jù)測(cè)量條件是否發(fā)生變化分類第49頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
指對(duì)測(cè)量誤差要求不高的測(cè)量。用于這種測(cè)量的設(shè)備和儀器的靈敏度和準(zhǔn)確度比較低,對(duì)測(cè)量環(huán)境沒(méi)有嚴(yán)格要求。因此,對(duì)測(cè)量結(jié)果只需給出測(cè)量值。
指對(duì)測(cè)量誤差要求比較高的測(cè)量。工程測(cè)量精密測(cè)量用于這種測(cè)量的設(shè)備和儀器應(yīng)具有一定的靈敏度和準(zhǔn)確度,其示值誤差的大小一般需經(jīng)計(jì)量檢定或校準(zhǔn)。在相同條件下對(duì)同一個(gè)被測(cè)量進(jìn)行多次測(cè)量,其測(cè)得的數(shù)據(jù)一般不會(huì)完全一致。對(duì)于這種測(cè)量往往需要基于測(cè)量誤差的理論和方法,合理地估計(jì)其測(cè)量結(jié)果,包括最佳估計(jì)值及其分散性大小。根據(jù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的要求不同分類第50頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量
計(jì)量(metrology
):實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一,量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。
為了達(dá)到這一目的,需要:依靠法制的手段----《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》;依靠監(jiān)督管理手段----各級(jí)計(jì)量監(jiān)管部門(mén);依靠科學(xué)技術(shù)----研究新的測(cè)試方法、提高測(cè)量精度;依靠計(jì)量技術(shù)----建立基、標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行量值的傳遞、溯源等。
第51頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量學(xué)metrology
測(cè)量及其應(yīng)用的科學(xué)。------JJF1001-1998《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》定義scienceofmeasurementanditsapplication----VIM2008
計(jì)量學(xué)涵蓋有關(guān)測(cè)量的理論與實(shí)踐的各個(gè)方面,不論其測(cè)量不確定度大小和應(yīng)用領(lǐng)域的所有方面。
一個(gè)主要任務(wù):逐步將不可測(cè)量的量轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的量,從而達(dá)到改善和控制該量的目的,起到推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的作用。第52頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量的對(duì)象
計(jì)量的對(duì)象主要是物理量。
當(dāng)前普遍開(kāi)展的有幾何量、熱學(xué)(溫度)、力學(xué)、電磁學(xué)、(無(wú)線電)電子學(xué)、時(shí)間頻率、光學(xué)、電離輻射、聲學(xué)和化學(xué)量計(jì)量,即所謂的十大計(jì)量,是傳統(tǒng)的計(jì)量對(duì)象。同時(shí),在一些高新技術(shù)領(lǐng)域(如:生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)保、信息、航天和軟件等的專業(yè)領(lǐng)域)的計(jì)量測(cè)試也已逐步開(kāi)展起來(lái)了。第53頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
幾何量計(jì)量:描述物體大小、長(zhǎng)短、形狀和位置。它的基本參量是長(zhǎng)度(米)和角度。
熱學(xué)(溫度)計(jì)量:描述物體的冷熱程度。它的單位名稱為開(kāi)[爾文]。
力學(xué)計(jì)量:研究的對(duì)象是物體力學(xué)量的計(jì)量和測(cè)試。包括質(zhì)量、密度、容量、粘度、重量、力值、硬度、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、沖擊、壓力、流量、真空等計(jì)量項(xiàng)目。(無(wú)線電)電子學(xué)計(jì)量:主要研究與電磁波有關(guān)的各種電磁參量(電壓、功率、衰減、噪聲、失真系數(shù)、調(diào)幅系數(shù)等等)的計(jì)量。十大計(jì)量第54頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二
電磁學(xué)計(jì)量:研究的對(duì)象是電學(xué)量領(lǐng)域的電流、電壓、電阻、電容、電桿、功率等參量及磁學(xué)量領(lǐng)域的磁場(chǎng)、磁材料的測(cè)量。
光學(xué)計(jì)量:主要內(nèi)容包括光度、色度、輻射、激光、材料光學(xué)等等。
時(shí)間頻率計(jì)量:研究時(shí)間頻率基準(zhǔn)建立、測(cè)量及相關(guān)參量(如微波頻率、頻率穩(wěn)定度)的測(cè)量。
聲學(xué)計(jì)量:研究聲學(xué)基本參量(如聲壓、聲強(qiáng))和主觀評(píng)價(jià)參量(如響度、聽(tīng)力損失)的測(cè)量。
化學(xué)計(jì)量:關(guān)于物質(zhì)成分、物理化學(xué)性質(zhì)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的測(cè)量。電離輻射計(jì)量:研究電離輻射相關(guān)量的測(cè)量方法。所謂電離輻射是一切能引起物質(zhì)電離的輻射總稱,其種類很多,高速帶電粒子有α粒子、β粒子、質(zhì)子,不帶電粒子有種子以及X射線、γ射線。第55頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二(1)一致性-是計(jì)量工作的本質(zhì);(2)準(zhǔn)確性-是計(jì)量工作的核心;(3)溯源性-是準(zhǔn)確性和一致性的必要條件;(4)法制性-是一致性和準(zhǔn)確性的重要保證;(5)社會(huì)性-是由現(xiàn)代計(jì)量學(xué)涉及眾多專業(yè)領(lǐng)域所決定。計(jì)量的特點(diǎn)第56頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量的特點(diǎn)1—一致性計(jì)量的基本任務(wù)是保證單位的統(tǒng)一與量值的一致,計(jì)量單位統(tǒng)一是量值一致的前提量值一致是指量值在一定不確定度內(nèi)的一致,是在統(tǒng)一計(jì)量單位的基礎(chǔ)上,無(wú)論何時(shí)、何地,采用何種測(cè)量?jī)x器,以及由何人測(cè)量,只要符合有關(guān)的要求,其測(cè)量結(jié)果就應(yīng)在給定的區(qū)間內(nèi)一致也就是說(shuō),測(cè)量結(jié)果應(yīng)是可重復(fù)、可再現(xiàn)、可比較的通過(guò)量值的一致性可證明測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠第57頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量的特點(diǎn)2—準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性是指測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的接近程度它是開(kāi)展計(jì)量活動(dòng)的基礎(chǔ),只有在準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上才能達(dá)到量值的一致由于實(shí)際上不存在完全準(zhǔn)確無(wú)誤的測(cè)量,因此在給出測(cè)量結(jié)果量值的同時(shí),必須給出其測(cè)量不確定度或誤差范圍否則,所進(jìn)行的測(cè)量的質(zhì)量就無(wú)從判斷所謂量值的準(zhǔn)確,是指在一定的不確定度、誤差極限或允許誤差范圍內(nèi)的準(zhǔn)確只有測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確,計(jì)量才具有一致性,測(cè)量結(jié)果才具有使用價(jià)值第58頁(yè),共67頁(yè),2023年,2月20日,星期二計(jì)量的特點(diǎn)3—溯源性溯源性是確保單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的重要途徑。溯源性指任何一個(gè)測(cè)量結(jié)果或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的量值,都能通過(guò)一條具有規(guī)定不確定度的連續(xù)比較鏈,與計(jì)量基準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)第59頁(yè),共67頁(yè),202
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