试验基础知识

试验基础知识河北省建筑科学研究院武海蔚地址：石家庄市槐中路244号电话：[phone]试验基础知识一、法律法规知识二、统计与抽样常识三、试验记录及报告四、实验室安全3一法律法规知识实验室检验的对象大多是产品，检验和判定产品质量优劣的依据是标准，检测所使用的设备大多是计量器具，出具的数据单位为法定计量单位。产品质量、产品标准、计量器具分别受产品质量法、标准化法、计量法的调整。实验室能力的评定受计量法实施细则和《产品质量检验机构计量认证管理办法》的调整。41计量法计量工作的基本特征是统一性和准确性。计量法是以国家机关、社会团体、企事业单位、个人之间在计量方面所发生的各种关系为调整对象。具体包括建立计量基准、标准，进行计量检定，制造、修理、销售、使用计量器具等。而对社会没有什么影响的，如教学示范中使用的或家庭自用的计量器具，可不必依法管理。51计量法计量法共列举了七类违法行为：（1）未取得制造计量器具或修理计量器具许可证，就擅自制造、修理计量器具的；（2）制造、销售未经过定型鉴定或形式批准的计量器具新产品的；（3）制造、修理、销售的计量器具不合格的或者造成人身伤亡的；61计量法违反计量法的行为：（4）属于强制检定的计量器具，未按规定申请检定或者检定不合格继续使用的；（5）使用不合格的计量器具或者破坏计量器具的准确度，给国家和消费者造成损失的；（6）制造、销售、使用以欺骗消费者为目的计量器具的；（7）计量监督人员违法失职，执法犯法等。71计量法计量法实施细则还就法律责任作了进一步的明确规定。凡有上列行为之一，尚未构成犯罪的，根据情节轻重分别给予责令停止生产、责令停止制造、责令停止营业、责令停止销售、责令停止使用、没收计量器具、没收违法所得、单处或并处罚款等行政处罚。另外还有责令赔偿损失（民事责任）和给予行政处分两种责任。81计量法结果构成犯罪的，则由司法机关依法制裁。有的犯罪行为，刑法中已做了明确规定，如伪造计量机构印、证、检定证件的，就可以直接适用刑法第167条的规定，即“伪造、变更或者盗窃、抢夺、毁灭国家机关、企、事业单位、人民团体的公文、证件、印章的，处三年以下有期徒刑、拘役、罚金或者剥夺政治权利；情节严重的，处三年以上十年以下有期徒刑”。92国际单位制我国计量法明确规定，国家实行法定计量单位制度，采用国际单位制。国际单位制计量单位与国家选定的其他计量单位一起，作为国家的法定计量单位。1960年第11届国际计量大会（CGPM）总结了米制经验，将一种科学实验用的单位制命为“国际单位制”，并用符号SI表示。后经多次修订，形成现有的完整体系。102国际单位制国际单位制的构成SI单位SI基本单位米（m）、秒（s）等SI导出单位牛（N，kg.m/s2）、度（kW.h）、帕（N/m2）等SI单位的倍数单位毫（m）、千（k）、兆（M）、吉（G）等112国际单位制1）基本单位要建立一种计量单位制，首先要确定基本量，即约定地认为在函数关系上彼此独立的量。SI选择了长度（米，m）、质量（千克，kg）、时间（秒，s）、电流（安培，A）、热力学温度（开尔文，K）、物质的量（摩尔，mol）和发光强度（坎德拉，cd）等七个基本量，这些定义体现了现代科技发展的水平，其量值能以高准确度复现出来。122国际单位制2）导出单位SI导出单位是比例因数为1的SI基本单位所导出的定义方程式，以SI基本单位的代数形式来表示。导出单位是组合形式的单位，它们是由两个以上基本单位幂的乘积来表示。如：压强单位帕（N/m2）132国际单位制3）单位的倍数单位基本单位、具有专门名称的导出单位都称为SI单位，它们有主单位的含义。在实际使用时，量值的变化范围很宽，仅用SI单位来表示量值是很不方便的。为此，SI中规定了20个构成十进倍数和分数单位的词头和所表示的因数。词头名称吉G兆M千k百h分d厘c毫m微µ纳n因数10910610310210-110-210-310-610-9142国际单位制这些词头不能单独使用，也不能重叠使用，它们仅用于与SI单位（kg除外）构成SI单位的十进倍数单位和十进分数单位。需要注意的是：相应于因数103（含103）以下的词符号必须用小写正体（如kN、mm），等于或大于因素106的词头符号必须用大写正体（如MPa、GPa），从103到10-3是十进位，其余是千进位。153标准化法在我国标准化法中，对标准体制从标准的级别、分类和性质等方面均做了规定。1）标准的分类标准的种类分为基础标准、产品标准、安全卫生与环境保护标准等四类。163标准化法2）标准分级所谓标准分级就是根据标准适用范围的不同，将其划分为若干不同的层次。按《标准化法》规定，我国标准分四级：国家标准、行业标准、地方标准和企业标准。另外，为了适应高新技术标准化发展快和变化快等特点。在四级标准之外，又增设了一种“国家标准化指导性技术文件”作为对四级标准的补充。173标准化法3）标准性质《标准化法》第七条规定，国家标准、行为标准分为强制性标准和推荐性标准。为保障人体健康、人身、财产安全的标准和法律、行政法规规定强制执行的标准是强制性标准，其他标准是推荐性标准。《标准化法》还规定，省、自治区、直辖市标准化行政主管部门制定的工业产品安全、卫生要求的地方标准，在本行政区域内是强制性标准。183标准化法强制性标准必须执行，违反强制性标准就是违法，就要受到法律的制裁。强制性标准的强制作用是由国家发布的有关法律法规赋予的。强制性标准可分为全文强制和条文强制两种形式：标准的全部技术内容需要强制时，为全文强制形式；标准中部分技术内容需要强制时(一般用黑体字来表示)，为条文强制形式。除了强制性标准以外的标准是推荐性标准，也可以说，推荐性标准是非强制性标准，国家鼓励企业自愿采用推荐性标准。对于推荐性标准，如果对企业不适用，企业有权不予采用。19二统计与抽样常识1几个测量检验术语测量准确度：测量结果与测量真值之间的一致程度称为测量准确度。准确度是一个定性的概念，不是一个能用具体数值表示的量。测量误差：测量结果减去被测量的真值。由于真值不能确定，实际上使用约定值来代替真值。当有必要与相对误差相区别时，此术语有时称为测量的绝对误差。201几个测量检验术语相对误差：测量误差除以被测量的真值。通常用百分数来表示。随机误差：测量结果与在重复性条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之间的差。系统误差：在重复性条件下，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间的差。211几个测量检验术语测量结果的重复性：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。重复性条件包括：相同的测量程序、相同的观测者、在相同的条件下使用相同的测量仪器、在短时间内重复测量。测量结果的复现性：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。改变条件可包括：测量原理、测量方法、观测者、测量仪器、参考测量标准、时间、地点、使用条件。221几个测量检验术语误差举例：设某光圆钢筋直径真值为16.12mm，试验员甲各次测量的结果如下：次数1233次平均值实测结果16.04mm16.16mm16.10mm16.07mm绝对误差-0.08mm0.04mm-0.02mm-0.05mm相对误差-0.50%0.25%-0.12%-0.31%231几个测量检验术语单位产品：为实施抽样检查的需要而划分的基本单位。批：为实施抽样汇集起来的单位产品，称为检查批或批，它是抽样检查和判定的对象。一个批通常是由在基本稳定的生产条件下，在同一生产周期内生产出来的同形式、同等级、同尺寸以及同成分的单位产品构成的。该批包含的单位产品数，称为批量。样本单位：从批中抽取用于检查的单位产品，称为样本单位，有时也称为样品。样本单位的全体，称为样本。样本所包含的样本单位数，称为样本大小。242随机变量及其特征在概率统计中，把客观世界可能出现的事件区分为如下最典型的三种情况：1）必然事件。在一定条件下必然出现的事件，例如钢盘直径的测量结果为正，是必然事件。2）不可能事件。在一定条件下不可能出现的事件，例如砂浆试块边长的测量结果为零或负值，都是不可能事件。3）随机事件。在一定条件下可能出现也可能不出现的事件，例如钢筋直径的测量结果出现在9.52mm与10.44mm之间，是一个随机事件。随机事件即是随机现象的某种结果。252随机变量及其特征如果某一量（例如测量结果）在一定条件下，取某一值或在某一范围内取值是一个随机事件，则称这样的量叫作随机变量。随机变量按其取值不同分为连续型随机变量和离散型随机变量。如某钢筋的抗拉强度为连续型随机变量，冷弯性能则为离散型随机变量。262随机变量及其特征对于必然事件，其出现的概率为1；对于不可能事件，其出现的概率为0；对于随机事件（如测量结果），在一次试验中可能出现，也可能不出现，但是在大量重复的试验中，则会呈现出统计上的规律性，如混凝土试块的强度、防水材料的拉伸伸长率、水泥的凝结时间、投掷硬币的正反面等等。因此我们可以用一些特征量来描述这些随机变量，常用的特征量有：平均值、方差、标准差等。272随机变量及其特征平均值也称作数学期望，是随机变量分布的中心位置，也就是说随机变量的所有可能值均围绕着它而变化。我们只用平均值还不能充分描述一个随机变量。方差即是描述随机变量离散性的一个特征量，它反映的是随机变量对于其中心（平均值）的分散程度。282随机变量及其特征如：A、B两批混凝土，其实测抗压强度如下：批次AB实测强度MPa17.021.022.012.019.029.0平均值MPa20.020.0方差σ2(-3)2+(1)2+(2)2=14.0(-8)2+(-1)2+(9)2=146.0标准差MPa3.712.1293抽样检验及判定检查批量生产的产品一般有两种方法，即全数检查和抽样检查。全数检查是对全部产品逐个进行检查，区分合格品和不合格品，检查对象是单个产品。303抽样检验及判定抽样检查是对产品批作出判断并作出相应的处理。例如：在验收检查时，对判为合格的批予以接收，对判为不合格的批则拒收。由于合格批允许含有不超过规定限量的不合格品，因此在需方接收的合格批中，可能含有少量不合格品；只是不合格品超过限量，其中大部分仍然可能是合格品。被拒收的批一般要退返给供方，经100%检查并剔除其中的不合格品（报废、返修）或用合格品替换后再提供检查。313抽样检验及判定鉴于批内单位产品质量的波动性和样本抽取的偶然性，抽样检查的错判往往是不可避免的，即有可能把合格批错判为不合格，也可能把不合格批错判为合格。因此供方和需方都要承担风险，这是抽样检查的缺陷。与全数检查相比，其明显的优势是经济性，因为它只从批中抽取少量产品，只要合理设计抽样方案，就可以将抽样检查固有的错判风险控制在可接受的范围内。323抽样检验及判定单位产品的质量是以其质量性质特性表示的，大多数产品具有多项特性。质量特性可分为计量值和计数值两类，计数值又可分为计点值和计件值。333抽样检验及判定计量值在数轴上是连续分布的，例如：水泥的细度、钢筋的强度等。当单位产品的质量特性是用某类缺陷的个数来评定时，即称为计点的表示方法，例如：一个铸件上的气泡或砂眼数、一块棉布上的疵点数等。某些质量特性不能定量地度量，而只能简单地分成合格和不合格，或者分成若干等级，这时就称为计件的表示方法，例如：瓷砖和墙板的外观特性。计点值和计件值统称计数值，显然计数值在数轴上是离散分布的。343抽样检验及判定在产品质量检验中，通常先按技术标准对有关项目分别进行检查，然后对各项质量特性按标准分别进行判定，最后再对单位产品的质量作出判定。这里涉及“不合格项目”和“不合格品”两个概念；前者是对某项质量特性的判定，后者是对单位产品的判定。抽样检查的目的是判定批的质量，而批的质量是根据其所含的单位产品的质量统计出来的。35三试验记录及报告1有效数字及修约人们在日常生活中接触到的数，有准确数和近似数。对于任何数，包括无限不循环小数和循环小数，截取一定位数后所得的数即是近似数。对于任何测量，其结果