计量检测人员基础知识培训教材(提纲)

交通行业检测人员计量基础知识培训教材（提纲）交通部科学研究院二零零七年八月一检测人员所需的基础知识•1计量法及相关法规•2计量名词术语•3法定计量单位•4数据处理•5误差和测量不确定度二计量法及相关法规•1《中华人民共和国计量法》1986年实施，已有近二十年历史1）对国民经济的建设和发展起了很大作用；2）有一定的历史局限性；3）需要并正在酝酿修改。2计量法主要内容1）目的、范围、依据、单位、管理部门2）量值溯源（传递）基标准、检定3）计量器具管理制造、修理、销售、使用4）计量监督、授权、考核5）法律责任3相关法规1）计量法实施细则2）依法管理的计量器具目录3）强制检定的工作计量器具目录4）计量检定机构授权考核办法5）计量标准器具考核办法6）计量检定员管理办法7）计量检定规程制定方法三计量名词术语1测量和计量2检定和校准3误差和偏差4重复性和复现性5灵敏度和鉴别力6分辨力和分度数7量程和测量范围8精度和准确度名词术语9相对误差和引用误差10（测量仪器的）示值误差和最大允许误差11稳定性和漂移12首次检定和后续检定13计量器具的依法管理和强制检定14比对试验和能力验证1测量和计量•测量以确定量值为目的的一组操作•计量实现单位统一、量值准确可靠的活动2检定和校准检定查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查，加标记和出具检定证书•校准在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间的关系的一组操作检定和校准的区别•检定1）目的是检查计量器具的合法性2）对象是国家依法管理的计量器具3）性质是政府法制管理行为4）主体是法定计量技术机构•校准1）目的是检查仪器量值的准确性2）对象是企事业单位或个人使用的仪器3）性质是企事业单位或个人自律行为4）主体是企事业单位或个人检定和校准的区别（续）•检定5）依据是检定规程6）结果给出检定证书，要给出是否合格的结论7）需要授权•校准5）依据是校准方法6）结果给出校准证书或报告，无需判定合格与否7）无需授权，但对外开展校准要经考核合格计量校准暂行规定“”06年3误差和偏差误差测量结果减去被测量的真值偏差一个值减去其参考值（设定值、设计值、标称值、允许值）4重复性和复现性重复性在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性复现性在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性5灵敏度和鉴别力灵敏度测量仪器响应的变化除以对应的激励变化鉴别力（阈）使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化。这种激励变化应缓慢而单调地进行xy/maxxy6分辨力和分度值（显示装置的）分辨力显示装置能有效辨别的最小的示值差数字式仪表的分辨力就是其最末一位所代表的量值指针式仪表的分辨力是其刻度值的1/2分度值对应两相邻标尺标记的两个值之差，或相邻两显示值之差数字式仪表的分度值与显示分辨力相同指针式仪表的分度值大于或等于分辨力分辨力应小于或等于鉴别力7量程和测量范围量程标称范围（有刻度范围或能显示的范围）两极限值之差的模某电压表标称范围从-10V~+10V,则其量程为20V量程和标称范围均与误差无联系测量范围测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值某电子秤的标称范围0—10t,但在0—1t时其误差超过允许值，则该电子秤的测量范围为1—10t测量范围小于或等于量程8精度和准确度精（密）度测量结果之间的一致程度定性概念准确度测量结果与被测量真值之间的一致程度定性概念9相对误差和引用误差相对误差测量误差除以被测量的真值引用误差测量仪器的误差除以量程或标称范围的上限常以%F.S表示xx/max/xx10示值误差和最大允许误差测量仪器的示值误差测量仪器示值与对应输入量的真值之差测量仪器的最大允许误差对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值11稳定性和漂移①稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。•稳定性的定量表示通常用两种方式：•A）某计量特性在规定范围内发生变化所历经的时间；•B）在规定时间内某计量特性所发生的变化量。•检定或校准周期就是根据仪器的稳定性而确定的。•稳定性往往由于仪器元器件老化、零部件磨损等因素引起。•②漂移是测量仪器计量特性的慢变化。时间以分、小时计。例如零点漂移、灵敏度漂移等。往往是由于外界温度、压力、湿度变化所致。•稳定性与漂移的区别:•⑴稳定性考核的时间比飘移更长;•⑵稳定性的变化往往是单向的,而漂移可能是往复的;•⑶稳定性是不变性指标，漂移是变性指标；•⑷产生的原因不同。12首次检定和后续检定首次检定对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定后续检定计量器具首次检定后的任何一种检定1）周期检定2）修理后检定3）有效期内的检定13计量器具的依法管理和强制检定•依法管理的计量器具：•列入中华人民共和国依法管理计量器具目录的计量器具。•检定周期可以由企事业单位自行确定。依据经济合理、就近就地的原则选择检定机构。•强制检定的计量器具：•列入中华人民共和国强制检定计量器具目录且用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面的计量器具。•定点定时检定。14比对试验和能力验证•比对试验•按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的被测物品进行校准/检测的组织、实施和评价。•能力验证•利用实验室间比对确定实验室的校准/检测能力的活动。四法定计量单位1法定计量单位的定义：国际单位制单位和国家选定的其它计量单位，为国家法定计量单位量的名称：物理量、化学量的名称，如力、质量、时间等；量的符号：如力的符号通常用质量的符号通常用，时间的符号通常用等FmT2法定计量单位的构成•⑴SI基本单位7个。•注意：①（）和[]的区别•②g不是SI的基本单位•⑵包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位21个•⑶以上两种单位组合形式的SI导出单位•⑷国家选定的非SI单位16个•⑸SI单位的十进倍数单位和十进分数单位。词头共20个，但词头不是单位。•⑹由以上单位构成的组合形式的单位3法定计量单位的基本使用方法•⑴单位的名称•全称,如“安[培]”、“牛[顿]”;简称，如“安”、“牛”等。•⑵单位的符号•西文符号和中文符号•西文符号：如A、N•中文符号即中文的简称。中文符号只用在文化水平较低的场合。单位符号一般用正体小写字母书写,以人名命名的单位符号的第一个字母必须正体大写3法定计量单位的基本使用方法（续）•⑶使用规则•①名称只用于口头或叙述性文字中，符号可用于任何情况，包括叙述性文字•②名称和符号必须整体使用，不得拆开•③词头不能重叠，也不能单独或作为数词使用•④词头在前的原则，但kg，cm等除外•⑤词头不能用于非十进单位3法定计量单位的基本使用方法（续）⑥千()以下的词头用小写,兆()以上的词头用大写⑦词头不能单独使用，如10M字节40G硬盘等均为错误使用词头⑧词头h、da、d、c一般只用于长度、面积、及早已习用的场合，如cm、dB等,daN是不对的⑨一般不能在组合单位的分子分母中同时使用词头，而且词头应加在分子上，如应为kN/m,而不能写成kN/mm或N/mm3106104法定计量单位的读法•读作米每秒••读作米每二次方秒••体积可以读作立方米，非体积只能读•作三次方米•20℃读作二十摄氏度，不能读作摄氏二十度•是平方千米，而不是千平方米2smsm3m2km5法定计量单位使用常见错误•⑴读错•例如m/s,读成每秒米，20℃读成摄氏20度，㎡（非面积）读成平方米等；•⑵写错•大小写错•M与m,K与k,S与s,G与g,T与t,L与l•又如pH与PH,dB与db,Hz与hz，Pa与pa等•正斜体错m与m，k与k•⑶用错•μμF,cc,公分,公升,公厘,立升,长跑记录1′30″,kmin,•力矩单位N·km,将面积为1k㎡当作一千平方米,等。五数据处理1近似数的有效数字当一个近似数的绝对误差的模小于其最末一位对应量值的0.5倍时，从左边的第一个非零数字算起，直到最末一位数字为止的所有数字皆为有效数字。例①将截取到百分位，可得到近似数3.14,则此时引起的误差的绝对值(模)为14159.3005.000159.091415.314.3数据处理3.14最末一位的单位量值为0.01,故3.14皆为有效数字,共3位有效数字。例②测量某房间的长度，得到测量结果为5.823m,测量误差为0.007m,请问该测量结果的有效数字为几位？5.823的最末一位的量值为0.001,倒数第二位的量值为0.010.0070.00050.0070.0050.0070.05故5.823的有效数字为5.8,共二位有效数字2近似数运算1)加、减运算以最末位单位量值最大的数为准，其余的数均比它多保留一位，计算结果可多保留一位，也可不多保留，主要看是否还要参与下一步运算例18.3+1.4546+0.876=18.3+1.45+0.88=20.63≈20.62近似数运算(续）2)乘、除运算以有效数字位数最少的数为准，其余的数字比它多保留一位，运算结果的有效数字位数与有效数字位数最少的数相同，可多保留一位，主要看是否参与下一步运算。例1.1×0.3268×0.10300=1.1×0.327×0.103=0.0370≈0.0373数据修约⑴数据修约的概念对某一数据，根据保留数位的要求，将多余的数字进行取舍的过程称为数据修约，数据修约要按照标准（GB8170-87)规定的方法进行。⑵数据修约的间隔修约的间隔一般以的形式表示。)5,2,1(10kkn3数据修约（续）⑶按“1”间隔修约的规则“五下舍去五上进，单收双弃指五整”3.141593.14163.14153.1423.14253.142按“2”或“5”间隔修约的方法•“离哪个近就往哪个靠”•13.7413.8;13.6613.6•782.4780;783.6785•距两个数一样近时，按偶数倍的数修约六测量误差1测量误差的概念测量结果减去被测量的真值所得的差，称为测量误差，简称误差。测量仪器的示值误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。测量误差中包含着测量仪器的示值误差。2相对误差与绝对误差⑴绝对误差即误差习惯用表示⑵相对误差测量误差除以被测量的真值，习惯用表示3系统误差和随机误差⑴系统误差在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。简述为：平均值减真值。⑵随机误差测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值之差。简述为：测量结果减平均值。4极差•一组测量值中的最大值减最小值minmaxxxR5残差•一组测量值中每一个值减去平均值，又称离差，其实就是一系列的随机误差。xxkk6测量误差的主要来源•⑴方法误差•⑵器具误差•⑶环境误差•⑷人员误差7误差的消除方法•⑴系统误差的消除•主要方法：加修正值或乘以修正因子•⑵随机误差的消除•主要方法：做多次重复性或复现性试验区平均值8粗大误差•超出在规定条件下所预期的误差。•粗大误差主要由于工作人员的失误、仪器失准、环境条件的突变、强烈的干扰等原因引起。•粗大误差的剔除：准则•一系列的测量值（观测列）中如果有大于（或）的值，则可认为是异常值予以剔除。其它还有格拉布斯准则、奈尔准则、狄克逊准则等。33s3七测量不确定度测量不确定度的评定方法1A类评定•用对观测列进行统计分析的方法评定的标准不确定度。•观测列：（通过一组或多组重复性或复现性测量得到）。nxxxx321•标准不确定度等于标准偏差（贝瑟尔公式）：•若用平均值表示测量结果，则平均值的标准不确定度：•1)()()(21nxxxsxunkkn)x(s)x(u2B类评定•用不同于对观测列进行统计分析的方法评定标准不确定度•随机变量变化范围的半宽•包含因子或扩展因子kaxsxu)()(ak3合成标准不确定度•①建立数学模型•②由数学模型导出不确定度传播律••③各不确定度分量量化•④根据不确定度传播律