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《计量基础》上海市质量技术应用统计学会上海质量技术咨询事务所邬光明第一节基本概念一、计量的内容、分类和特点•计量是实现单位统一、保障量值准确可靠的活动。属于国家的基础事业。（一）计量的内容（二）计量的分类（三）计量的特点单项选择题•实现单位统一、保障量值准确可靠的活动，被称为（）。A、计量.B、测量C、检定D、校准•下列不属于计量内容的是（）。A、计量单位与单位制B、量值传递与溯源C、测量仪器的选择.D、计量管理第一节基本概念二、计量的法律和法规（一）《中华人民共和国计量法》基本内容目的调整对象(二）计量法规1、计量行政法规和规范性文件2、计量规章、规范性文件多项选择题•以下属于《计量法》基本内容的有（）。A、计量单位制.B、计量器具管理.C、校准和检定.D、计量纠纷的处理E、计量控制第一节基本概念三、量值溯源、校准和检定（一）量值溯源体系量值溯源性：通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（通常是国家计量基准或国际计量基准）联系起来的特性。这种特性使所有的同种量值，都可以按这条比较链，通过校准向测量的源头追溯，也就是溯源到同一个计量基准（国家基准或国际基准），从而使测量的准确性和一致性得到技术保证。第一节基本概念三、量值溯源、校准和检定（一）量值溯源体系量值溯源等级图：也称为量值溯源体系表，它是表明测量仪器的计量特性与给定量的计量基准之间关系的一种代表等级顺序的框图。根据量值溯源等级图的概念，不同国家可以采取不同形式的比较链。但不同国家所建立的比较链应有相当程度的一致性，以便溯源到国家基准，并与国际基准相联系。第一节基本概念三、量值溯源、校准和检定（一）量值溯源体系建立溯源体系的目的：1、保证量值得到准确、合理、经济的溯源；2、尽可能减少所进行的测量溯源到国家计量基准的环节。实现量值溯源的最主要的技术手段是校准和检定。第一节基本概念•量值传递方式：1、用实物标准进行逐级传递例如：质量通过天平和砝码传递，硬度通过硬度块和硬度计传递，温度通过温度计、热电偶传递等等。2、用发放标准物质进行传递例如：化学成分分析标准物质（金属材料、矿物岩石、建筑材料、医药制品等）；物理特性或物理化学特性标准物质（标准溶液、粘度标准、油热两用苯甲酸等）；工程技术特性标准物质（纺织品色牢度、标准橡胶、粉末材料粒度、水泥浊度等）。第一节基本概念•量值传递方式：3、用发播标准信号进行量值传递通过发播标准信号进行量值传递是最简便、迅速和准确的方式，但目前仅限于时间频率计量。4、用传递标准全面考核（MAP）进行传递用传递标准进行全面考核的方式进行量值传递，要有一定的条件。首先该标准必须是可携带的；第二必须是有良好的稳定性；第三是被检单位要具有相应的条件。第一节基本概念•量值的溯源和传递•材料试验机为例：国家基准±0.01%国家计量院(北京)国家副基准±0.01%国家测试院(绵阳)一等测力计±0.03%传感器(应变片,毫伏表)二等测力计±0.1%受力支架三等测力计±0.3%测力环(宁夏吴忠,温州瑞安)材料试验机±1%受力框架第一节基本概念（二）校准1、校准的含义2、校准的目的3、校准的依据校准的依据是校准规范或校准方法，对其通常应作统一规定，特殊情况下也可自行制定。第一节基本概念（三）检定•检定具有法制性•强制检定与非强制检定•强制检定与非强制检定均属于法制检定•检定的依据第一节基本概念检定的依据是按法定程序审批公布的计量检定规程。•检定规程的主要内容：引言；概述；技术要求；检定条件；检定项目；检定结果的处理；检定周期；附录。•检定规程分为：国家、地方、部门。•检定规程的作用：1、统一测量方法（即检定程序）；2、确保计量器具的准确一致；3、使全国的量值都能在一定的允差范围内溯源到国家计量基准，保证了量值的准确一致。第一节基本概念(四)校准和检定的主要区别1、校准不具法制性，是企业自愿溯源行为；检定则具有法制性，属计量管理范畴的执法行为。2、校准主要确定测量仪器的示值误差；检定则是对其计量特性及技术要求的全面评定。第一节基本概念•3、校准的依据是校准规范、校准方法，通常应作统一规定，有时也可自行制定；检定的依据则是检定规程。•4、校准通常不判断测量仪器合格与否，必要时也可确定其某一性能是否符合预期要求；检定则必须做出合格与否的结论。•5、校准结果通常是出具校准证书或校准报告；检定结果则是合格的发检定证书，不合格的发不合格通知书。单项选择题•将测量仪器的示值与对应的标准所复现的量值进行比较，以确定两者之间的关系，这种操作被称为测量仪器的（）。A、检定B、检验C、校准.D、试验单项选择题•强制检定与非强制检定均属于（）。A、行政管理规定范围B、法制检定.C、法律规定的活动D、合同规定•检定的依据是（）。A、校准规范B、合同规定C、检定规程.D、检定准则多项选择题•对非强制检定的测量仪器，其特点是使用单位（）。A、定点送检B、自由送检.C、自寻溯源.D、自定检定周期.•检定规程可以由（）制定。A、企业B、国务院计量行政部门.C、省（直辖市）计量行政部门.D、计量研究机构多项选择题•我国规定，用于（）方面且列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录》的工作计量器具，属于国家强制检定的管理范围。A、贸易结算.B、计量科研C、安全防护.D、医疗卫生.E、环境监测.第二节计量单位一、概述•计量单位•法定计量单位•我国《计量法》规定：“国家采用国际单位制。国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。”第二节计量单位•国际单位是我国法定计量单位的主体，所有国际单位都是我国的法定计量单位。•我国规定的法定计量单位的使用方法，包括量及单位的名称、符号及其使用、书写规则，与国际标准ISO1000的规定一致。第二节计量单位•国家选定的作为法定计量单位的非国际单位制单位，是我国法定计量单位的重要组成部分，具有与国际单位制相同的法定地位。•国际标准或有关国际组织的出版物中列出的非国际单位制单位（选入我国法定计量单位的除外），一般不得使用。第二节计量单位二、法定计量单位的构成•中华人民共和国法定计量单位的构成（见图5.2－1）•SI基本单位：7个第二节计量单位•SI基本单位：长度单位米（m）•1983年10月17日在法国巴黎召开的第十七届国际计量大会上，通过了米的新定义：米是光在真空中于1/299799458秒时间间隔内所经过的距离。•自1791年至1983年，米的定义经历了4次重大的变迁。第二节计量单位•SI基本单位：长度单位米（m）•米的最初的定义是在1791年作出的。这个定义是：米等于经过巴黎的地球子午线的四千万分之一。在定义的同时，根据测量结果，用铂制成一支端面尺，称为米原器，用它来体现米的定义，作为国际长度单位的基准。第二节计量单位•SI基本单位：长度单位米（m）•随着科学技术的发展，测量的准确度不断提高，发现米原器的长度并不等于地球子午线长度的四千万分之一，而大约短了0.2mm。因此国际上决定废除米的原来自然定义，而以米原器的长度作为米定义。1872年决定：以原来保存在法国档案局的米原器为基础，用90％铂与10％铱的合金制造X形截面的新原器。第二节计量单位•SI基本单位：长度单位米（m）•1960年第11届国际计量大会考虑到原有米原器的复现准确度已满足不了科学技术上的要求，此外已有了可能采用自然基准，因此决定把米的定义改为“米等于氪-86原子的2p10和5d5能级之间跃迁时的辐射在真空中波长的1650763.73个波的长度”。第二节计量单位•SI基本单位：长度单位米（m）•随着科学技术的不断发展，本世纪七十年代各国相继研制成功分子饱和吸收稳定激光器，其频率具有很高的稳定性，复现准确度比原先的长度基准氪-86谱线的准确度高得多,完全具备取代氪-86谱线作为基准的条件。于是，在1983年第17届国际计量大会上正式通过了米的新定义。第二节计量单位•SI基本单位：质量单位千克（kg）•千克的定义是：“千克是质量单位，等于国际千克原器的质量。•在1791年决定长度单位的同时，也决定了重量*（即质量）的单位，它以“温度为4℃时，1立方分米纯水的重量（质量）”为基准，这个单位称为千克。第二节计量单位•SI基本单位：质量单位千克（kg）•1799年又按此基准制造了“千克原器”，千克原器与米原器同时保存于巴黎档案局，而称为“档案千克原器”，但后来发现这个档案千克并不准确等于1立方分米，而相当于1.000028立方分米水的质量。于是决定放弃原来的原器重新制作一批复制品，取其中最接近档案千克质量的一个作为国际千克原器。在1889年第一届国际计量大会上，把千克定义改为：“等于国际千克原器的质量”。其他复制品分送米制公约签字国作为国家的千克基准。至今，质量的定义及其量值传递没有再发生变化。第二节计量单位•SI基本单位：质量单位千克（kg）•千克原器和各国的千克基准器的形状是一样的，材料也是相同的。用90％铂和10％铱的合金制成，为直径和高度均接近39毫米的圆柱体。为减少边沿的磨损而不带有棱角，边沿稍园一些。为区别这些外形极为一致的“宝贝”，不得已作了编号。俄国化学家门捷列夫对此谴责说这样做是非科学的，但当时确实没有更好的办法。我国1965年买到第60号和第61号复制品作为我国的千克基准器，以后者为主。第二节计量单位•SI基本单位：质量单位千克（kg）•国际千克原器的构造虽然简单，但保存原器却很复杂，保存这个原器的方法是：先在水平放置的黄铜台上，安装水晶园板，然后把原器放在它的上面，再用两层玻璃罩把它盖住。因为水晶的热膨胀系数很小，本身也较稳定，形状不易改变，因此可以减少原器底部的磨损。第二节计量单位•SI基本单位：质量单位千克（kg）•在七个基本单位中，只有质量单位千克是以实物作基准。实物基准一旦损坏了，就无法复原。因此，对国际千克原器的保管是十分严格的。它放在国际计量局地下室原器库中的保险柜里，如果没有国际计量局局长、国际计量委员会主席以及法国外交部分别保管的三把钥匙，就不能进入原器库。这可以说对千克原器的安全尽到了最大努力。在第二次世界大战中它也安然渡过了危机。第二节计量单位•SI基本单位：时间单位秒(s)•秒最初是以平太阳时秒定义的。这个定义是:“秒等于平太阳日的1/86400”，称为平太阳时秒。粗浅说来，“平太阳日”就是地球均匀自转一周所用的时间——即平常说的“一昼夜”时间（24小时）。因此，取平太阳日来计算出时间单位就不受每天长短的影响。但是，每年的平均太阳日也有变化，这就带来了麻烦，使这样定义的“秒”出现了相对误差。第二节计量单位•SI基本单位：时间单位秒(s)•1960年第八届国际计量委员会批准了秒的改进定义，这个定义是：“秒是从1900年1月1日0时开始的一个回归年的1/31556925.9747”，这个秒称为历书时秒（回归年秒）。•用这种方法比平太阳时准确，但所需要时间长，而且在测量和计算上非常复杂，复现比较困难，使用也不方便。因此，在不长时间内就被原子时所替代。第二节计量单位•SI基本单位：时间单位秒(s)•1967年第十二届国际计量大会决定，把秒的定义由历书时秒改为原子时秒，其定义是：“秒是铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间”，这就是所谓原子时。这个新定义比过去的更为稳定，复现的准确更高，能更准确地掌握宇宙、原子和人类的行为。这个定义就是现行的秒定义。第二节计量单位•SI基本单位：电流单位安培(A)•1948年第九届国际计量大会批准安培的定义为：“安培是电流单位，在真空中，截面积可忽略的两根相距1米的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10﹣7牛顿，则每根导线中的电流为1安培”。第二节计量单位•SI基本单位：电流单位安培(A)•实用上，复现电流单位安培采用的方法是“电流天平法”。这种方法利用一种精密天平装置，测出两个通电串联线圈之间的相互作用力，再通过计算、修正其误差而得出电流值。•由于直接按定义建立的