1、計(jì)量基礎(chǔ)知識,常德市計(jì)量測試檢定所 楊湘鋼 2008年4月,主要內(nèi)容,一、概念 二、法定計(jì)量單位 三、檢定、校準(zhǔn)和檢測 四、計(jì)量器具的指標(biāo)和特性 五、計(jì)量管理與監(jiān)督 六、計(jì)量法律法規(guī) 七、測量誤差、數(shù)據(jù)處理和測量不確定度的評定,一、基本概念,量：現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的屬性。 量值：一般由一個數(shù)乘以測量單位所表示的特定量的大小。 計(jì)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(jì)量：實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動。 計(jì)量學(xué)：關(guān)于測量的科學(xué)。 計(jì)量學(xué)的研究內(nèi)容主要有：量和單位；計(jì)量器具；量值傳遞與量值溯源；測量誤差、測量不確定度與數(shù)據(jù)處理以及計(jì)量管理等。,計(jì)量的分類

2、、特點(diǎn)和內(nèi)容 計(jì)量的分類： 科學(xué)計(jì)量 、工程計(jì)量、法制計(jì)量。 計(jì)量的特點(diǎn)： 準(zhǔn)確性、統(tǒng)一性、溯源性、法制性。 計(jì)量的內(nèi)容： （1）計(jì)量單位與單位制； （2）計(jì)量器具（包括計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和工作計(jì)； （3）量值傳遞、溯源與檢定測試； （4）物理常數(shù)以及材料與物質(zhì)特性的測定； （5）測量誤差、測量不確定度與數(shù)據(jù)處理以及計(jì)量人員的專業(yè)技能； （6）計(jì)量法制管理。,二、計(jì)量單位,1、國際單位制 國際單位制是由國際計(jì)量大會（CGPM）采納和推薦的一種一貫單位制。它的國際通用符號為“SI”。 2、法定計(jì)量單位：法定計(jì)量單位是由國家法律承認(rèn)，具有法定地位的計(jì)量單位?，F(xiàn)行的法定計(jì)量單位是1984年2月27日

3、由國務(wù)院發(fā)布的關(guān)于在我國統(tǒng)一實(shí)行法定計(jì)量單位的命令中規(guī)定的 。,4、法定計(jì)量單位的構(gòu)成,中華人民共和國計(jì)量法第三條規(guī)定：國際單位制單位和國家選定的其它計(jì)量單位，為國家法定計(jì)量單位。 法定計(jì)量單位的內(nèi)容包括： SI基本單位 SI導(dǎo)出單位 我國選定的可與國際單位制單位并用的非國際單位制單位 由以上單位構(gòu)成的組合形式單位 由SI詞頭與和以上單位構(gòu)成的倍數(shù)單位, SI基本單位,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 cd, SI導(dǎo)出單位,包括SI輔助單位在內(nèi)的具有

4、專門名稱的SI導(dǎo)出單位 量的名稱 單位名稱 單位符號 其它表示式例 平面角 弧度 rad 立體角 球面度 sr 頻率 赫茲 Hz s-1 力；重力 牛頓 N kgm/s2 壓力，壓強(qiáng)；應(yīng)力帕斯卡 Pa N/m2 能量；功；熱 焦?fàn)?J Nm 功率；輻射通量 瓦特 W J/s 電荷量 庫倫 C As 電位；電壓；電動勢 伏持 V W/A 電容 法拉 F C/V,量的名稱 單位名稱 單位符號 其它表示式例 電阻 歐姆 V/A 電導(dǎo) 西門子 S A/V 磁通量 韋伯 Wb Vs 磁通密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度 特斯拉 T Wb/m2 電感 亨利 H Wb/A 攝氏溫度 攝氏度 光通量 流明 lm cdsr 光

5、照度 勒克斯 lx lm/m2 放射性活度 貝可勒爾 Bq s-1 吸收劑量 戈瑞 Gy J/kg 劑量當(dāng)量 希沃特 Sv J/kg, 我國選定的可與國際單位制單位并用的非國際單位制單,（4） 由SI詞頭與和以上單位構(gòu)成的倍數(shù)單位,三、檢定、校準(zhǔn)和檢測,檢定：查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和（或）出具檢定證書。 檢測：按照規(guī)定的程序，為確定給定的產(chǎn)品、材料、設(shè)備、生物體、物理現(xiàn)象、工藝過程、或多種特性或性能的技術(shù)操作。 計(jì)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。 首次檢定：對未曾檢定過的新計(jì)量器具進(jìn)行的一種檢定。,后續(xù)檢定：計(jì)量器具首次檢定后的任何一種

6、檢定： 1）強(qiáng)制性周期檢定； 2）修理后檢定； 3）周期檢定有效期內(nèi)的檢定，不論是由用戶提出請求，或者由于某種理由，在有效期內(nèi)封印不再有效。,周期檢定：按時間間隔和規(guī)定程序，對計(jì)量器具定期進(jìn)行的一種后續(xù)檢定。 檢定證書：證明計(jì)量器具已經(jīng)過檢定獲滿意結(jié)果的文件。 不合格通知書（檢定結(jié)果通知書）：聲明計(jì)量器具不符合有關(guān)法定要求的文件。,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)的量值之間關(guān)系的一組操作。 注： 1：校準(zhǔn)結(jié)果既可給出被測量的示值，又可確定示值的修正值。 2、校準(zhǔn)也可確定其他計(jì)量特性，如影響量的作用。 3、校準(zhǔn)結(jié)果可

7、以記錄在校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告中。,檢定和校準(zhǔn)的區(qū)別,1、校準(zhǔn)不具法制性，是企業(yè)自愿溯源行為；檢定則具有法制性，屬計(jì)量管范疇的執(zhí)法行為。 2、校準(zhǔn)主要確定測量儀器的示值誤差，檢定則是對其計(jì)量特性及技術(shù)要求的全面評定。 3、校準(zhǔn)的依據(jù)是校準(zhǔn)規(guī)范、校準(zhǔn)方法，通常應(yīng)作統(tǒng)一規(guī)定，有時也可自行制定；檢定的依據(jù)則是檢定規(guī)程。 4、校準(zhǔn)通常不判斷測量儀器合格與否，必要時也可確定其某一性能是否符合預(yù)期要求；檢定則必須做出合格與否的結(jié)論。 5、校準(zhǔn)結(jié)果通常是出具校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報(bào)告；檢定結(jié)果則是合格的發(fā)檢定證書，不合格的發(fā)不合格通知書。,四、計(jì)量器具的指標(biāo)和特性,測量儀器：單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測量的器具（

8、又稱為計(jì)量器具）?？煞譃椋簩?shí)物量具、儀器儀表和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。 標(biāo)稱值：測量儀器上表明或指導(dǎo)其使用的量值，該值為圓整值或近似值。 示值：由計(jì)量器具所指示的被測量值。 量程：標(biāo)稱范圍兩極限之差的模。 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。,測量儀器的準(zhǔn)確度：測量儀器給出接近于真值的響應(yīng)能力。 準(zhǔn)確度等級：符合一定的計(jì)量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測量儀器的等別、級別。 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。 引用誤差：測量儀器的誤差除以儀器的特定值。特定值一般稱為引用值，可以是測量儀器的

9、量程或標(biāo)稱范圍的上限。 穩(wěn)定性：測量儀器保持其計(jì)量特性隨時間恒定的能力。 重復(fù)性：在相同測量條件下，重復(fù)測量同一個被測量，測量儀器提供相近示值的能力。,五、計(jì)量管理與監(jiān)督,法制計(jì)量：計(jì)量的一部分，即與法定計(jì)量機(jī)構(gòu)所執(zhí)行工作有關(guān)的部分，涉及到對計(jì)量單位、測量方法、測量設(shè)備和測量實(shí)驗(yàn)室的法定要求。 法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)：政府計(jì)量行政部門依法設(shè)置或者授權(quán)建立并經(jīng)政府計(jì)量行政部門組織考核合格的，為政府計(jì)量行政部門實(shí)施計(jì)量監(jiān)督提供技術(shù)保證，并為國民經(jīng)濟(jì)和社會生活提供技術(shù)服務(wù)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)。,計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)管理的基本原則 （1）以法制為基礎(chǔ)； （2）以公正為基石； （3）以顧客為關(guān)注點(diǎn)； （4）領(lǐng)導(dǎo)作用； （5

10、）全員參與； （6）過程方法。,計(jì)量監(jiān)督：為核查計(jì)量器具是否依照計(jì)量法律、法規(guī)正確使用和誠實(shí)使用，而對計(jì)量器具制造、安裝、修理或使用進(jìn)行控制的程序。這種監(jiān)督也可擴(kuò)展到對預(yù)包裝品上指示量正確性的控制。,六、計(jì)量法律法規(guī),計(jì)量法律：中華人民共和國計(jì)量法（全國人大制定，國家主席令發(fā)布） 計(jì)量法規(guī)：中華人民共和國計(jì)量法實(shí)施細(xì)則，地方計(jì)量管理?xiàng)l例等（國務(wù)院或地方人大制定發(fā)布） 計(jì)量規(guī)章：計(jì)量檢定規(guī)程，計(jì)量檢定規(guī)范，有關(guān)計(jì)量管理辦法等（國家和地方質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局制定發(fā)布）,七、測量誤差及數(shù)據(jù)處理,1、測量誤差：測量結(jié)果與被測量真值之間的差值。 測量誤差測量結(jié)果真值 真值：在一定時間和空間條件下，某量所體現(xiàn)的

11、客觀存在的真實(shí)數(shù)據(jù)。 標(biāo)準(zhǔn)器相對真值 高一級標(biāo)準(zhǔn)器的誤差與低一級標(biāo)準(zhǔn)或普通儀器的誤差相比，為其1/31/10時，可以認(rèn)為前者是后者的相對真值。,2、誤差的分類 絕對誤差：（絕對）誤差=測量結(jié)果-真值 修正值： 真值=測量結(jié)果 + 修正值 相對誤差： 相對誤差=絕對誤差真值100 % 粗大誤差：超過在規(guī)定條件下預(yù)期的誤差就是粗大誤差。,3、誤差的來源 被測對象自身缺陷或變化引起的誤差。 測量過程中產(chǎn)生的誤差： 測量裝置的誤差 環(huán)境條件變化所引起的誤差 測量原理方法所引起的誤差 人為因素引起的誤差, 有效數(shù)字 若測量結(jié)果經(jīng)修約后的數(shù)值，其修約誤差絕對值小于0.5（末位），則該數(shù)值稱為有效數(shù)字。即從

12、左起第一個非零的數(shù)字到最末一位數(shù)字止的所有數(shù)字都是有效數(shù)字。, 數(shù)值修約規(guī)則 擬舍棄的數(shù)字的最左一位數(shù)字小于5時，則舍去，即保留的各位數(shù)字不變； 擬舍棄的數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5時，或是5且其后跟有并非全為零的數(shù)字時，則進(jìn)1，即保留的末位數(shù)字加1； 擬舍棄的數(shù)字的最左一位數(shù)字為5而其后無數(shù)字或皆為0時，若保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（1，3，5，7，9），則進(jìn)1；為偶數(shù)（2，4，6，8，0），則舍去。,測量不確定度,定義：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)。通俗說就是：由于測量誤差的存在而對測得值不能肯定（或可疑）的程度。該參數(shù)可以是標(biāo)準(zhǔn)差或標(biāo)準(zhǔn)差的倍數(shù)，也可以是置信區(qū)間的半寬度

13、。 分類： A類不確定度用統(tǒng)計(jì)方法評定的不確定 度分量； B類不確定度用非統(tǒng)計(jì)方法評定的分量。,測量不確定度評定步驟（摘自本所測量不確定度評定程序CMPF172008）,（1）概述，測量原理、內(nèi)容和依據(jù)的描述； （2）建立數(shù)學(xué)（測量）模型； （3）計(jì)算方差及靈敏度系數(shù)； （4）影響量（輸入量）的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定； （5）被測量（輸出量）的合成不確定度的評定； （6）擴(kuò)展不確定度的評定； （7）測量不確定度的報(bào)告與表示。,A類不確定度的評定,通常，若對隨機(jī)變量q在相同條件下進(jìn)行n次獨(dú)立觀測，則該值的分散性可由貝塞爾公式計(jì)算出：,B類不確定度的評定,獲得B類不確定度的信息不源一般有： （1）以前

14、觀測的數(shù)據(jù)； （2）對有關(guān)技術(shù)資料和測量儀器特性的了解和經(jīng)驗(yàn)； （3）生產(chǎn)部門提供的技術(shù)說明文件； （4）校準(zhǔn)證書、檢定證書或其他文件提供的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度的等別或級別，包括目前暫在使用的極限誤差等； （5）手冊或某些資料給出的參考數(shù)據(jù)及其不確定度； （6）規(guī)定實(shí)驗(yàn)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。,注意：在評定B類不確定度時，要求有相應(yīng)的知識和經(jīng)驗(yàn)，來合理地使用所有可用的信息。這也是一種技巧，可在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握。 合成不確定度：將計(jì)算出的所有不確定度分量采用方和根法合成。,擴(kuò)展不確定度,為滿足實(shí)際工作需要，可將合成不確定度乘以范圍（包含、覆蓋）因子，以給測量結(jié)果一個較高置信水平的置信區(qū)間，從而得到范圍（擴(kuò)展、展伸）不確定度： U=ku 這里沒有提供新的信息，而只是給出了一個較高置信水平的置信區(qū)間，JJF105919