1、交通行業(yè)檢測人員計量基礎(chǔ)知識培訓(xùn)教材（提綱）,交通部科學(xué)研究院 二零零七年八月,一檢測人員所需的基礎(chǔ)知識,1 計量法及相關(guān)法規(guī) 2 計量名詞術(shù)語 3 法定計量單位 4 數(shù)據(jù)處理 5 誤差和測量不確定度,二計量法及相關(guān)法規(guī),1中華人民共和國計量法1986年實施，已有近二十年歷史 1）對國民經(jīng)濟(jì)的建設(shè)和發(fā)展起了很大作用； 2）有一定的歷史局限性； 3）需要并正在醞釀修改。,2計量法主要內(nèi)容,1）目的、范圍、依據(jù)、單位、管理部門 2）量值溯源 （傳遞） 基標(biāo)準(zhǔn)、檢定 3）計量器具管理 制造、修理、銷售、使用 4）計量監(jiān)督、授權(quán)、考核 5）法律責(zé)任,3相關(guān)法規(guī),1）計量法實施細(xì)則 2）依法管理的計量器

2、具目錄 3）強(qiáng)制檢定的工作計量器具目錄 4）計量檢定機(jī)構(gòu)授權(quán)考核辦法 5）計量標(biāo)準(zhǔn)器具考核辦法 6）計量檢定員管理辦法 7）計量檢定規(guī)程制定方法,三 計量名詞術(shù)語,1 測量和計量 2 檢定和校準(zhǔn) 3 誤差和偏差 4 重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性 5 靈敏度和鑒別力 6 分辨力和分度數(shù) 7 量程和測量范圍 8 精度和準(zhǔn)確度,名詞術(shù)語,9 相對誤差和引用誤差 10（測量儀器的）示值誤差和最大允許誤差 11 穩(wěn)定性和漂移 12 首次檢定和后續(xù)檢定 13 計量器具的依法管理和強(qiáng)制檢定 14 比對試驗和能力驗證,1 測量和計量,測量 以確定量值為目的的一組操作,計量 實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動,2 檢定和校準(zhǔn),

3、檢定 查明和確認(rèn)計量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查，加標(biāo)記和出具檢定證書,校準(zhǔn) 在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值，與對應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間的關(guān)系的一組操作,檢定和校準(zhǔn)的區(qū)別,檢定 1）目的是檢查計量器具的合法性 2）對象是國家依法管理的計量器具 3）性質(zhì)是政府法制管理行為 4）主體是法定計量技術(shù)機(jī)構(gòu),校準(zhǔn) 1）目的是檢查儀器量值的準(zhǔn)確性 2）對象是企事業(yè)單位或個人使用的儀器 3）性質(zhì)是企事業(yè)單位或個人自律行為 4）主體是企事業(yè)單位或個人,檢定和校準(zhǔn)的區(qū)別（續(xù)）,檢定 5）依據(jù)是檢定規(guī)程 6）結(jié)果給出檢定證書， 要給出是否合格的結(jié)

4、論 7）需要授權(quán),校準(zhǔn) 5）依據(jù)是校準(zhǔn)方法 6）結(jié)果給出校準(zhǔn)證書或報告，無需判定合格與否 7）無需授權(quán)，但對外開展校準(zhǔn)要經(jīng)考核合格 計量校準(zhǔn)暫行規(guī)定 “”06年,3 誤差和偏差,誤差 測量結(jié)果減去被測量的真值,偏差 一個值減去其參考值 （設(shè)定值、設(shè)計值、標(biāo)稱值、允許值）,4 重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性,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,復(fù)現(xiàn)性 在改變了的測量條件下，同一被測量的測量結(jié)果之間的一致性,5靈敏度和鑒別力,靈敏度 測量儀器響應(yīng)的變化除以對應(yīng)的激勵變化,鑒別力（閾） 使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化的最大激勵變化。這種激勵變化應(yīng)緩慢而單調(diào)地進(jìn)行,6分辨力和分

5、度值,（顯示裝置的）分辨力 顯示裝置能有效辨別的最小的示值差 數(shù)字式儀表的分辨力就是其最末一位所代表的量值 指針式儀表的分辨力是其刻度值的1/2,分度值 對應(yīng)兩相鄰標(biāo)尺標(biāo)記的兩個值之差，或相鄰兩顯示值之差 數(shù)字式儀表的分度值與顯示分辨力相同 指針式儀表的分度值大于或等于分辨力 分辨力應(yīng)小于或等于鑒別力,7量程和測量范圍,量程 標(biāo)稱范圍（有刻度范圍或能顯示的范圍）兩極限值之差的模 某電壓表標(biāo)稱范圍從 -10V+10V,則其量程為20V 量程和標(biāo)稱范圍均與誤差無聯(lián)系,測量范圍 測量儀器的誤差處在規(guī)定極限內(nèi)的一組被測量的值 某電子秤的標(biāo)稱范圍 010t,但在01t時其誤差超過允許值，則 該電子秤的測

6、量范圍為110t 測量范圍小于或等于量程,8 精度和準(zhǔn)確度,精（密）度 測量結(jié)果之間的一致程度 定性概念,準(zhǔn)確度 測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度 定性概念,9 相對誤差和引用誤差,相對誤差 測量誤差除以被測量的真值,引用誤差 測量儀器的誤差除以量程或標(biāo)稱范圍的上限 常以%F.S表示,10示值誤差和最大允許誤差,測量儀器的示值誤差 測量儀器示值與對應(yīng)輸入量的真值之差,測量儀器的最大允許誤差 對給定的測量儀器，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值,11穩(wěn)定性和漂移,穩(wěn)定性：測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。 穩(wěn)定性的定量表示通常用兩種方式： A）某計量特性在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生變化所歷經(jīng)的時間； B

7、）在規(guī)定時間內(nèi)某計量特性所發(fā)生的變化量。 檢定或校準(zhǔn)周期就是根據(jù)儀器的穩(wěn)定性而確定的。 穩(wěn)定性往往由于儀器元器件老化、零部件磨損等因素引起。,漂移是測量儀器計量特性的慢變化。時間以分、小時計。例如零點漂移、靈敏度漂移等。往往是由于外界溫度、壓力、濕度變化所致。 穩(wěn)定性與漂移的區(qū)別: 穩(wěn)定性考核的時間比飄移更長; 穩(wěn)定性的變化往往是單向的,而漂移可能是往復(fù)的; 穩(wěn)定性是不變性指標(biāo)，漂移是變性指標(biāo)； 產(chǎn)生的原因不同。,12 首次檢定和后續(xù)檢定,首次檢定 對未曾檢定過的新計量器具進(jìn)行的一種檢定,后續(xù)檢定 計量器具首次檢定后的任何一種檢定 1）周期檢定 2）修理后檢定 3）有效期內(nèi)的檢定,13計量器具

8、的依法管理和強(qiáng)制檢定,依法管理的計量器具： 列入中華人民共和國依法管理計量器具目錄的計量器具。 檢定周期可以由企事業(yè)單位自行確定。依據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、就近就地的原則選擇檢定機(jī)構(gòu)。,強(qiáng)制檢定的計量器具： 列入中華人民共和國強(qiáng)制檢定計量器具目錄且用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測四個方面的計量器具。 定點定時檢定。,14比對試驗和能力驗證,比對試驗 按照預(yù)先規(guī)定的條件，由兩個或多個實驗室對相同或類似的被測物品進(jìn)行校準(zhǔn)/檢測的組織、實施和評價。,能力驗證 利用實驗室間比對確定實驗室的校準(zhǔn)/檢測能力的活動。,四 法定計量單位,1法定計量單位的定義：國際單位制單位和國家選定的其它計量單位，為國家法定計

9、量單位 量的名稱： 物理量、化學(xué)量的名稱，如力、質(zhì)量、時間等； 量的符號：如力的符號通常用 質(zhì)量的符號通常用 ，時間的符號通常用 等,2法定計量單位的構(gòu)成, SI基本單位 7個。 注意：（）和 的區(qū)別 g不是SI的基本單位 包括SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位 21個 以上兩種單位組合形式的SI導(dǎo)出單位 國家選定的非SI單位 16個 SI單位的十進(jìn)倍數(shù)單位和十進(jìn)分?jǐn)?shù)單位。詞頭共20個，但詞頭不是單位。 由以上單位構(gòu)成的組合形式的單位,3法定計量單位的基本使用方法, 單位的名稱 全稱,如“安培”、“牛頓”;簡稱，如“安”、“?！钡取?單位的符號 西文符號和中文符號 西文符號：如A、N

10、 中文符號即中文的簡稱。中文符號只用在文化水平較低的場合。單位符號一般用正體小寫字母書寫,以人名命名的單位符號的第一個字母必須正體大寫,3法定計量單位的基本使用方法（續(xù)）,使用規(guī)則 名稱只用于口頭或敘述性文字中，符號可用于任何情況，包括敘述性文字 名稱和符號必須整體使用，不得拆開 詞頭不能重疊，也不能單獨或作為數(shù)詞使用 詞頭在前的原則，但kg，cm等除外 詞頭不能用于非十進(jìn)單位,3法定計量單位的基本使用方法（續(xù)）, 千( ) 以下的詞頭用小寫, 兆( )以上的詞頭用大寫 詞頭不能單獨使用，如10M字節(jié) 40G硬盤等均為錯誤使用詞頭 詞頭h、da、d、c一般只用于長度、面積、及早已習(xí)用的場合，如

11、cm、dB等,daN是不對的 一般不能在組合單位的分子分母中同時使用詞頭，而且詞頭應(yīng)加在分子上，如應(yīng)為 kN/m,而不能寫成kN/mm或N/mm,4法定計量單位的讀法,讀作米每秒 讀作米每二次方秒 體積可以讀作立方米，非體積只能讀 作三次方米 20 讀作二十?dāng)z氏度，不能讀作攝氏二十 度 是平方千米，而不是千平方米,5法定計量單位使用常見錯誤, 讀錯 例如m/s,讀成每秒米，20讀成攝氏20度，（非面積）讀成平方米等； 寫錯 大小寫錯 M與m,K與k,S與s,G與g,T與t,L與l 又如pH與PH,dB與db,Hz與hz，Pa與pa等 正斜體錯m與m，k與k 用錯 F,cc,公分,公升,公厘,立

12、升,長跑記錄130,kmin, 力矩單位Nkm,將面積為1k當(dāng)作一千平方米,等。,五數(shù)據(jù)處理,1 近似數(shù)的有效數(shù)字 當(dāng)一個近似數(shù)的絕對誤差的模小于其最末一位對應(yīng)量值的0.5倍時，從左邊的第一個非零數(shù)字算起，直到最末一位數(shù)字為止的所有數(shù)字皆為有效數(shù)字。 例 將 截取到百分位，可得到近似數(shù)3.14,則此時引起的誤差的絕對值(模) 為,數(shù)據(jù)處理,3.14最末一位的單位量值為0.01,故3.14皆為有效數(shù)字,共3位有效數(shù)字。 例 測量某房間的長度，得到測量結(jié)果為 5.823m,測量誤差為 0.007m,請問該測量結(jié)果的有效數(shù)字為幾位？ 5.823的最末一位的量值為0.001,倒數(shù)第二位的量值為0.01

13、 0.007 0.0005 0.007 0.005 0.0070.05 故5.823的有效數(shù)字為5.8,共二位有效數(shù)字,2 近似數(shù)運(yùn)算,1)加、減運(yùn)算 以最末位單位量值最大的數(shù)為準(zhǔn)，其余的數(shù)均比它多保留一位，計算結(jié)果可多保留一位，也可不多保留，主要看是否還要參與下一步運(yùn)算 例 18.3+1.4546+0.876=18.3+1.45+0.88 =20.6320.6,2近似數(shù)運(yùn)算(續(xù)）,2)乘、除運(yùn)算 以有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)為準(zhǔn)，其余的數(shù)字比它多保留一位，運(yùn)算結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)與有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)相同，可多保留一位，主要看是否參與下一步運(yùn)算。 例 1.10.32680.10300=1.10.32

14、70.103 =0.03700.037,3數(shù)據(jù)修約,數(shù)據(jù)修約的概念 對某一數(shù)據(jù)，根據(jù)保留數(shù)位的要求，將多余的數(shù)字進(jìn)行取舍的過程稱為數(shù)據(jù)修約，數(shù)據(jù)修約要按照標(biāo)準(zhǔn)（GB8170-87)規(guī)定的方法進(jìn)行。 數(shù)據(jù)修約的間隔 修約的間隔一般以 的形式表示。,3數(shù)據(jù)修約（續(xù)）, 按“1”間隔修約的規(guī)則 “五下舍去五上進(jìn)，單收雙棄指五整” 3.14159 3.1416 3.1415 3.142 3.1425 3.142,按“2” 或“5” 間隔修約的方法,“離哪個近就往哪個靠” 13.74 13.8; 13.66 13.6 782.4 780; 783.6 785 距兩個數(shù)一樣近時，按偶數(shù)倍的數(shù)修約,六測量誤

15、差,1 測量誤差的概念 測量結(jié)果減去被測量的真值所得的差，稱為測量誤差，簡稱誤差。 測量儀器的示值誤差：測量儀器示值與對應(yīng)輸入量的真值之差。 測量誤差中包含著測量儀器的示值誤差。,2相對誤差與絕對誤差,絕對誤差即誤差 習(xí)慣用 表示 相對誤差 測量誤差除以被測量的真值，習(xí)慣用 表示,3系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差,系統(tǒng)誤差 在重復(fù)條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。簡述為：平均值減真值。 隨機(jī)誤差 測量結(jié)果與在重復(fù)條件下，對同一被測量進(jìn)行多次測量所得結(jié)果的平均值之差。簡述為：測量結(jié)果減平均值。,4極差,一組測量值中的最大值減最小值,5殘差,一組測量值中每一個值減去平均值，又

16、稱離差，其實就是一系列的隨機(jī)誤差。,6測量誤差的主要來源,方法誤差 器具誤差 環(huán)境誤差 人員誤差,7誤差的消除方法,系統(tǒng)誤差的消除 主要方法：加修正值或乘以修正因子 隨機(jī)誤差的消除 主要方法：做多次重復(fù)性或復(fù)現(xiàn)性試驗區(qū)平均值,8粗大誤差,超出在規(guī)定條件下所預(yù)期的誤差。 粗大誤差主要由于工作人員的失誤、儀器失準(zhǔn)、環(huán)境條件的突變、強(qiáng)烈的干擾等原因引起。 粗大誤差的剔除： 準(zhǔn)則 一系列的測量值（觀測列）中如果有大于 （或 ）的值，則可認(rèn)為是異常值予以剔除。其它還有格拉布斯準(zhǔn)則、奈爾準(zhǔn)則、狄克遜準(zhǔn)則等。,七 測量不確定度,測量不確定度的評定方法,1 A類評定,用對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法評定的標(biāo)準(zhǔn)不確

17、定度。 觀測列： （通過一組或多組重復(fù)性或復(fù)現(xiàn)性測量得到）。,標(biāo)準(zhǔn)不確定度等于標(biāo)準(zhǔn)偏差（貝瑟爾公式）： 若用平均值表示測量結(jié)果，則平均值的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：,2 B類評定,用不同于對觀測列進(jìn)行統(tǒng)計分析的方法評定標(biāo)準(zhǔn)不確定度 隨機(jī)變量變化范圍的半寬 包含因子或擴(kuò)展因子,3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度, 建立數(shù)學(xué)模型 由數(shù)學(xué)模型導(dǎo)出不確定度傳播律 各不確定度分量量化 根據(jù)不確定度傳播律求合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度,4 擴(kuò)展不確定度,在大約95%的置信概率下評定 擴(kuò)展不確定度的簡易評定 通常取 擴(kuò)展不確定度的標(biāo)準(zhǔn)評定,正確表達(dá)測量結(jié)果,三個原則 測量結(jié)果的末位與不確定度末位對齊； 不確定度有效位數(shù)最多取兩位； 測量結(jié)果的有

18、效位數(shù)不能隨意增加。,100.10.1 100.11.0 100.11 100.110 100.10.01,八量值溯源,1量值溯源體系, 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)系起來的特性。 量值溯源等級圖（量值溯源體系表） 量值溯源等級圖也稱量值溯源體系表,它是表明測量儀器的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。 作用： 保證量值得到準(zhǔn)確、合理、經(jīng)濟(jì)的溯源； 盡可能減少溯源到國家基準(zhǔn)的環(huán)節(jié)。,檢定系統(tǒng)表,檢定系統(tǒng)表與溯源等級圖的區(qū)別: 檢定系統(tǒng)表由上至下逐級傳遞,溯源等級圖由下往上自由溯源; 檢定系統(tǒng)表體現(xiàn)計劃經(jīng)

19、濟(jì)時代對計量器具的管理模式,溯源等級圖是市場經(jīng)濟(jì)國家對測量儀器的管理模式; 檢定系統(tǒng)表各級之間的關(guān)系常用誤差來表示,溯源等級圖各級之間的關(guān)系常用不確定度來表示.,2測量標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)的概念,測量標(biāo)準(zhǔn)：在我國也稱為計量標(biāo)準(zhǔn)，是指為了定義、實現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量的單位或一個或多個量值，用作參考的實物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)。 國際基準(zhǔn)：在國際上作為對有關(guān)量的其它測量標(biāo)準(zhǔn)定值的依據(jù)的測量標(biāo)準(zhǔn)。 國家基準(zhǔn)：經(jīng)國家決定承認(rèn)的在一個國家內(nèi)作為 對有關(guān)量的其它測量標(biāo)準(zhǔn)定值的依據(jù)的測量標(biāo)準(zhǔn)。,3參考標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn),參考標(biāo)準(zhǔn)：在給定地區(qū)或給定組織內(nèi)，通常具有最高計量學(xué)特性的一種測量標(biāo)準(zhǔn)，在該處所做的

20、測量均從它導(dǎo)出。 工作標(biāo)準(zhǔn)：用于日常校準(zhǔn)或核查實物量具、測量儀器或參考物質(zhì)的一種測量標(biāo)準(zhǔn)。 傳遞標(biāo)準(zhǔn)：在測量標(biāo)準(zhǔn)相互比較中用作媒介的一種測量標(biāo)準(zhǔn)。 本部門、本單位的最高計量標(biāo)準(zhǔn)，社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)的概念。,九抽樣技術(shù),1 全數(shù)檢查和抽樣檢查,2 單位產(chǎn)品、批和樣本,單位產(chǎn)品: 為實施抽樣檢查的需要而劃分的基本單位 （檢查）批: 為實施抽樣檢查而匯集起來的單位產(chǎn)品，批中單位產(chǎn)品的數(shù)量稱為批量 樣本: 從批中抽取用于檢查的單位產(chǎn)品,單位產(chǎn)品的質(zhì)量及其特性,質(zhì)量特性可分為計量值和計數(shù)值兩類： 計量值 例如強(qiáng)度、尺寸、濃度、電阻等連續(xù)的物理或化學(xué)量，可以用明確的量值作為判定是否合格的標(biāo)準(zhǔn)； 計數(shù)值 例如

21、鍍層表面單位面積的針孔漏鍍數(shù)，單位體積碎石中泥塊數(shù)等 一個產(chǎn)品可能有多個質(zhì)量特性。,不合格和不合格品,質(zhì)量特性不滿足要求稱為不合格 單位產(chǎn)品不滿足要求稱為不合格品,3 批的質(zhì)量和樣本的質(zhì)量, 批的質(zhì)量 每百單位產(chǎn)品中不合格品數(shù)或不合格數(shù) 批中不合格品總數(shù)或不合格總數(shù) 批量, 樣本的質(zhì)量,樣本中每百單位產(chǎn)品的不合 格品數(shù)或不合格數(shù) 樣本中不合格品數(shù)或不合格數(shù) 樣本大?。颖緮?shù)量）,用樣本的質(zhì)量能估計出批的質(zhì)量，但不能完全代表批的質(zhì)量。,4 計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型抽樣檢查, 要點 同時保護(hù)供方和需方的利益 適合于孤立批的抽樣檢查 根據(jù)國標(biāo)GB/T13262不合格品率的計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型一次抽樣程序及抽樣表設(shè)計抽樣方案

22、,原理簡述：,規(guī)定合格質(zhì)量水平 （允許的批的不合格品數(shù)的上限） 當(dāng)批的實際質(zhì)量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 時，該批肯定可以判為合格； 當(dāng)批的實際質(zhì)量水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 時，該批肯定可以判為不合格； 當(dāng)批的實際質(zhì)量水平接近 時，該批難以判為合格或不合格；,如圖1 所示，此時合格的可能性為 ，不合格的可能性為 ， 若需方不接收該批產(chǎn)品，則供方要承擔(dān)的風(fēng)險為 （第一種錯判率，也稱供方風(fēng)險、拒真風(fēng)險、錯判風(fēng)險）。顯然，規(guī)定 是為了保護(hù)供方的利益。,P+P 1- P P0 P-P 圖1供方承擔(dān)風(fēng)險示意圖,規(guī)定不合格質(zhì)量水平（極限質(zhì)量） 如圖2 所示，此時合格的可能性為 ，不合格的可能性為 ， 若需方接收該批產(chǎn)品，須承擔(dān)的風(fēng)

23、險為 （第二種風(fēng)險，也稱需方風(fēng)險、納偽風(fēng)險、漏判風(fēng)險）。顯然，規(guī)定 是為了保護(hù)需方的利益。,P+P P1 P 1- P-P 圖2需方承擔(dān)風(fēng)險示意圖,根據(jù)事先規(guī)定的 查國標(biāo)GB/T13262不合格品率的計數(shù)標(biāo)準(zhǔn)型一次抽樣程序及抽樣表確定抽樣方案 ，通常取 抽樣數(shù)量， 合格判定數(shù)， 該批合格， 該批不合格。,5 計數(shù)調(diào)整型抽樣檢查,要點： 適用于連續(xù)批的逐批抽樣檢查 只規(guī)定一個合格質(zhì)量水平（AQL）,需要有已檢批的質(zhì)量信息 根據(jù)GB/T2828-87逐批檢查計數(shù)抽樣程序及抽樣表設(shè)計抽樣方案,抽樣方案的確定程序 確定合格質(zhì)量水平AQL 影響因素很多，通過查表確定：質(zhì)量工程師師適用手冊表9-66a、表9-66b、表9-66c、表9-66d 合格質(zhì)量水平AQL是可以接受的連續(xù)提交檢查批的過程平均上限值。AQL不一定小于