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计量基础知识培训教材2010-09-08第一讲计量技术概述第二讲计量有关术语第三讲我国的法定计量单位第四讲数字位数与数据修约第五讲测量不确定度的评定第六讲期间核查的有关知识第七讲计量管理知识第八讲国防军工计量法规与规章第一讲计量技术概述一、计量、计量学、测量的概念____计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。注:1、计量的被测对象主要是测量仪器和测量标准。不特指某个操作。2、计量的本质特征是测量。是一种特殊测量。3、国防科技工业计量：是指国防科技工业科研、生产、服务中实现产品量值准确一致、测量数据可靠的全部活动。____计量学：关于测量的科学。____测量：以确定量值为目的的一组操作。计量与测量的关系计量理论、管理与科研工作等测量计量与计量无关的测量量值传递与溯源二、计量的内容概括地说，包含计量理论、计量技术和计量管理。主要体现在下列几个方面：1、计量单位和单位制；2、计量器具；注：测量器具按用途分为测量标准器具及工作计量器具。3、量值传递、溯源、检定与校准；4、物理常数及材料与物质特性的测定；5、测量误差、测量不确定度、数据处理及计量人员专业技能；6、计量管理。三、计量学专业划分发展情况计量专业划为十大类。分别为:——几何量计量——热学计量——力学计量——电磁学计量——无线电电子学计量——化学计量——时间频率计量——电离辐射计量——光学计量——声学计量第二讲有关计量的术语一、有关量和单位的术语——（可测量的）量：可以定性区别和定量确定的现象、物体或物质的属性。1）术语“量”可指广义量或特定量。例1，广义量：长度、时间、质量、温度等。例2，特定量：某根棒的长度、某根电线的电阻等。2）量可分为同种量或同类量。同种量：同单位、能按大小排序、彼此相关、可比较。所谓可比较是指可相互加减并有物理意义，如电能、热能、势能。同类量：同种量可组合成同类量，同单位、可比较、不能按大小排序。确切地说将同类量按大小排序不具有物理意义。如厚度、周长和波长；功、热、能量。3）量是客观的，与单位选择无关。不同单位对同一量有不同数值。4）量是不可数的。可以计数得出的量是计数量。如绕组数n，计数量不属于量的范畴，称为量纲为一的量。5）量是可测的，可用计量单位表达。6）量独立于操作，不能通过操作定义。7）量存在于某个量制中，不同量制中量的表达不同。——（量的）数值：在量值表示中用以与单位相乘的数字。如长度5m中的5。另外，在表头或坐标标注时，正确表示量的数值的方法通常用λ/nm、t/s，无需文字说明。——量值：一般由一个数乘测量单位所表示的特定量的大小。量值可正可负或为零，可用多种形式表示。如：身高1.75m/175cm。——基本量：在量制中，约定地认为在函数关系上彼此独立的量。如：在力学中，一般取长度、质量、和时间作为基本量。——导出量：量制中基本量的函数所定义的量。如：速度是导出量，v=s/t，单位符号m/s。——单位制：按规定对给定的量制所确定的一组基本单位和导出单位。如：国际单位制（SI）,我国有（计量）单位制。——量制：各个量之间存在确定关系的一组量。——量纲：以量制中基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表达式。如：以长度、质量和时间为基本量的量制中，基本量的量纲分别用L、M和T表示，力的量纲为MLT2注意：1、量制中的基本量之间是彼此独立的；但单位制中的基本单位之间并不一定是彼此独立的。例如：基本量如长度、质量等彼此独立。但SI中电流单位安培与米、千克、秒都有关系。但是基本单位之间不能相互导出。2、同一物理量在基本量不同的量制中，具有不同的量纲。二、有关测量方法的术语测量的分类按测量方法分：直接测量和间接测量按测量状态分：静态测量和动态测量按操作方式分：手动测量和自动测量按测量场所分：现场测量、在线测量、远距离测量按测量器具是否接触测量对象分：接触测量、非接触测量——直接测量法：不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量方法。例：用量筒测量液体体积；——间接测量法：通过测量与被测量有函数关系的其他量，而得到被测量值的测量方法。例：通过测量长度确定矩形面积；通过测量导体的电阻、长度和截面积确定电导率。——比较测量：将一个被测量与测量标准的同种量相比较而进行的测量。如：测量工作用玻璃液体温度计的温度值。——接触测量：与被测物体直接接触的测量。如：用接触式干涉仪通过比对测量量块的中心长度。——绝对测量：通过对一些基本量的直接测量确定被测量值的测量，或者通过能表达物理或化学理论的物理常数和精确的数学公式，间接地同基本单位建立关系确定被测量值的测量注：绝对测量有时又称为定义测量。如y=kx——非接触测量：不与被测物体接触而测出该物体特性的测量。如：用红外测温仪测量物体表面温度。——静态测量：被测量的值在测量期间被认为是恒定的测量。注：这里所说的“静态”是指在测量期间被测量值不随时间变化，而不是指测量方法。如：在恒定的状态下，测量一个砝码的质量。——动态测量：为确定被测量的瞬时值或被测量的值在测量期间随时间（或其他影响量）变化所进行的测量。——现场测量：在研制、生产或使用的实际场地中对被测对象直接进行的测量。——在线测量：对在生产线上或位于主机原位中的被测对象进行的测量。注：又称联机测量或原位测量。三、有关测量标准的术语——（测量）标准、（计量）基准、标准——为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。如：100欧标准电阻；1kg质量标准；铯频率标准等——国家标准：国家承认的，作为国家对有关量的其他测量标准定值依据的测量标准。注：在我国又称为国家（计量）基准。——国防最高标准：国防系统中具有最高计量特性的，并经授权在国防系统中进行量值传递的测量标准。——参考（照）标准：在指定地区或组织内通常具有最高计量特性的，并在该地区或组织内进行量值传递的的测量标准。——工作标准：用于日常校准（检定）或核查实物量具、测量仪器或标准物质的标准。注：工作标准通常用参考标准校准（检定）。——传递标准：用作媒介物以比较测量标准的标准。——核查标准：用来控制测量过程建立数据且被过程所测量的测量设备、产品或其他物体。——标准物质：具有一种或多种足够均匀和已确定特性的、用于校准测量设备、评价测量方法或给材料赋值的物质或材料。——有证标准物质：附有证书的标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序定值，使之可溯源到准确复现的、用于表示该特性值的测量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。注：国防科技工业用于量值传递的有证标准物质。作为计量标准器具按有关规定进行管理。四、有关误差的术语——（测量）误差：测量结果与被测量的真值之差1、（测量）误差=随机误差+系统误差2、绝对误差=测量结果－真值（按约定真值）3、相对误差=绝对误差/真值如：三只0.1级电阻串联，合成电阻最大相对误差±0.1%。4、误差分析中，考虑误差来源要求不遗漏、不重复、不混入不应有的成分。5、给出某点的误差不应带正负号，不是一个区间。MPE为最大允许误差带“±”号。——随机误差：测量结果与在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。注：1、可通过增加测量次数的方法加以限制和减小。服从统计规律。2、随机误差等于误差减去系统误差。因为测量只能进行有限次数，故可能确定的只是随机误差的估计值。3、特点：单峰性、有界性、对称性、补偿性——系统误差：对同一量进行多次测量过程中，对每个测得值的误差保持恒定或以可预知方式变化的测量误差。注：1．在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。2．如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；3．对测量仪器而言，其系统误差也称为测量仪器的偏移。4．系统误差与测量次数无关，不可通过增加测量次数的方法使其消除和减小。5.系统误差的来源：1)测量仪器的误差测量仪器的误差取决于测量仪器的制造水平。测量仪器的［示值］误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。2)环境误差环境因素产生的误差。3)人员误差人的心理和生理因素产生的误差。4)方法误差由于测量方法、计算方法不完善产生的误差.需知：随机误差和系统误差是两个性质不同的量，随机误差用标准偏差表示，系统误差用可能产生的最大误差表示。——偏差：某值与参考值之差值。偏差=修正值=-误差—修正值:用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。—修正因子：为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。——粗大误差：明显超出统计规律预期值的误差。（即异常因素引起的误差）原因：错误读数、测量器具使用不当、环境突然干扰等(不包含仪器重复性本身影响)。——真值：指与给定的特定量的定义一致的量值。它通过完善的测量才能达到。真值按本性是不确定的，真值通常不能获得，常用约定真值代替。在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”。真值通常是未知的，但下列三种情况除外：#理论真值：三角形内角和恒为180۫；理想电感和电容，电流与电压相位差恒为90۫；同一量减同一量为零；同一量自身比为1。#计量学约定真值：1m等于光在真空中走1/29979245s所通过的距离。再如质量单位千克、时间单位1秒等都有约定量值。#计量标准器相对真值：高一级标准为次级标准误差的1/3~1/10时，可认为前者是后者的相对真值。——引用误差（仅对测量仪器而言）=测量仪器示值的绝对误差/仪器的特定值注：1、该特定值一般为引用值。例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。2、引用误差一般用在连续分度的仪器中。即仪表的准确度等级是依据引用误差划分的。比如：指针式电压表、电流表、压力表等。用电工仪表举例：0.1级的电工仪表，表示其引用误差不大于±0.1%，不能认为在每一个刻度点上的相对误差都小于±0.1%。3、有时为了区别相对误差和引用误差，表示引用误差时，在“%”后加“FS”。4、对于用引用误差确定准确度级别的测量仪器，在使用时应加以注意，一般应在标尺的2/3～上限之间使用，以保证测量的准确。五、掌握以下与测量器具特性有关的术语——测量仪器（计量器具）：单独的或连同辅助设备一起用以进行测量的器具——测量设备：测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必需的资料的总称。——实物量具：在使用时具有固定形态，用来复现或提供给定量的一个或多个已知值的测量器具。——标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。通常用上下限表明。——量程：标称范围两极限差的模。有些知识领域，最大值和最小值之差称为范围。——测量（工作）范围：测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量值。——示值：由测量仪器所提供的量值。——（测量器具的）重复性：在相同的测量条件下，测量器具对重复使用相同的被测量提供相近的示值的能力。备注：重复性条件：相同的测量程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。——测量器具的稳定性：测量器具保持其计量特性持续恒定的能力。备注：一般针对事件而言。又称为稳定度。——测量器具的示值误差：测量器具的示值与对应输入量的真值之差值。备注：同型号的不同仪器，示值误差一般不同。仪器的示值误差必须通过检定/校准得到。已知仪器的示值误差，可对测量结果进行修正。修正后的测量结果的不确定度与示值误差的测量不确定度有关（上级给出）。——测量器具的最大允许误差：技术规范、规程中规定的测量器具的允许误差极限值。备注：测量器具的最大允许误差不是通过检定/校准得到的，它是制造厂对该型号仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是一台仪器实际存在的误差，故不能做修正值使用。测量器具的最大允许误差不是测量不确定度，它给出了仪器的示值误差区间，可作为评定测量不确定度的依据（半宽a）