计量与数据处理课件

水利工程质量检测员培训第一章绪论第一节水利水电工程质量管理一、水利水电工程质量二、水利水电工程质量管理第二节水利水电工程质量检测一、检测和检验二、质量检测的作用三、水利水电工程质量检测的依据四、水利水电工程质量检测的特点五、质量检测的步骤和要求六、对水利水电工程质量检测单位和检测人员的要求七、影响检测结果准确性的因素第二章计量与数据处理水利工程质量检测员培训第一节术语一、量和量值量是现象、物体或物质可以定性区别和定量确定的属性。它具有两个特性（1）可测；（2）可用数学形式表明其物理含义。只能定性区别，但不能定量测定的现象，不能称为量，只能叫“性质”（1）一般意义的量：（长度、时间、质量、温度、电阻、物质的量、浓度）（2）特定量：（某根棒的长度，某根导线的电阻，某份酒样中乙醇的浓度）1（1）同种量：（可相互比较并按大小排序的量）（2）同类量：（若干同种量合在一起可称之为同类量，如功、热、能；厚度、周长）2量值：由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。例：5.34m，534cm，15kg，10s，-40℃量的大小：不变、客观存在量值：随单位的不同而不同（如1m=1000mm，量值只是在一定单位下表示其量大小的一种表达形式）量的数值：量的纯数部分，即量值与单位的比值。约定参考标尺的某种特定量（例如莫氏硬度标尺、化学中的pH标尺等）二、测量与计量测量：以确定量值为目的的一组操作；必须有一定的手段和方法；结果均由具有确定单位的量值所表达。计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量的目的：保证“测量统一”，保证量值准确可靠和一致。三、计量器具计量器具：单独或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。计量基准：国家基准：作为统一全国计量单位量值的最高依据的计量器具。副基准：通过与国家基准比对或校准来确定其量值，并经国家检定、批准的计量器具。工作基准：经与国家基准或副基准校准或比对，并经国家鉴定，实际用以检定计量标准的计量器具。计量基准由计量标准器具和标准物质两部分组成。计量标准：按国家规定的准确度等级，作为检定依据用的计量器具或物质。分为计量标准器具和标准物质。工作用计量器具：不用于检定工作而只用于日常测量的计量器具。四、测量系统与测量设备五、示值范围、测量范围和量程由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。示值范围在允许误差限内，计量器具的被测量值的范围。测量范围测量范围上限值和下限值之差。量程如光学高温计的示值范围为0～1400℃，而其测量范围为700℃～1400℃，量程则为1400℃～700℃＝700℃。六、标准物质标准物质或参考物质可以是纯的或混合的气体、液体或固体。（1）化学成分标准物质（金属材料、矿物岩石、建筑材料、环境保护及医药制品等）（2）物理特性或物理化学特性标准物质（标准溶液、粘度标准油、热量用苯甲酸等）（3）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、水的浊度等）七、测量传感器八、实物量具和测量器具实际值九、计量器具的检定是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（或）出具检定证书。注意：对仪器设备、标识量具和标准物质必须进行（A）检定/校准。A定期B不定期十、测量不确定度测量不确定度：表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是指测量结果不能肯定的误差范围。国际上统一规定以σ表示不确定度的值。作为一个测量结果，不仅要表示其量值大小，而且要标出其测量的不确定度，才能叫一个完整的测量结果，才能使人们知道其测量结果的准确可靠程度。十一、校准与校准测量能力十二、计量单位、法定计量单位、国际单位制法定计量单位国际单位制（SI）123计量单位为定量表示同种量的大小而约定的定义和采用的特定量。由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。由国际计量大会（CGPM）采纳和推荐的一种一贯单位制。十三、溯源等级图与国家溯源等级图溯源等级图：指一种代表等级顺序的框图，用以表明计量器具的计量特性与给定量的基准之间的关系。国家溯源等级图：（也称国家计量检定系统表）指在一个国家内，对给定量的计量器具有效的一种溯源等级图，它包括推荐(或允许)的比较方法和手段。第二节计量基础一、计量的内容、分类和特点（一）内容（6个方面）（二）分类（三）计量的特点准确性、一致性、溯源性、法制性二、计量的发展计量是实现单位统一和量值准确可靠的测量。计量与测试不同，测试是具有试验性质的测量，也可理解为测量和试验的综合，它具有探索、分析、研究和试验的特征。计量根据其对象主要可分为物理计量、化学计量、工程计量、生物计量等。计量的发展阶段：古典阶段、近代阶段、现代阶段三、计量科技的主要领域共十二大领域：几何量、力学、热工、电磁、电子、时间频率、声学、光学、化学、电离辐射、振动和气象。四、计量单位制量制：指彼此间存在确定关系的一组量。量纲：以给定量制中基本量的幂的乘积表示该量制中某量的表达式，其数字系数为1计量单位：指为定量表示同种量的大小而约定的定义和采用的特定量。单位制：为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位。国际单位制是在米制基础上发展起来的，用符号SI表示，包括SI单位、SI词头和SI单位的十进倍数与分数单位三部分。按国际上的规定，国际单位制的基本单位、辅助单位、具有专门名称的导出单位以及直接由以上单位构成的组合形式的单位(系数为l)都称之为SI单位。国际单位制SISI单位SI导出单位SI基本单位SI单位的倍数单位长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度米千克秒安[培]开[尔文]摩[尔]坎[德拉]mkgsAKmolcdSI基本单位共7个包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位共有21个，见表2-2。SI单位的倍数、分数单位，见表2-3。km是倍数单位，kg是质量单位而不是倍数单位。中国选定的非国际单位制单位，见表2-4。常出现的一些错误用法（见讲义中P25法定计量单位的使用规则）比热容单位的符号是J／(kg·K)，其单位名称是“焦耳每千克开尔文”而不是“每千克开尔文焦耳”或“焦耳每千克每开尔文”。第三节数据处理一、算术平均值与最小二乘法原理（1）算术平均值当计量次数n足够大时，系列计量值的算术平均值趋近于真值，并且n越大算术平均值越趋近于真值（2）最小二乘法的基本原理在一系列等精度计量的计量值中最佳值，是使所有计量值的误差的平方和最小的值niiXnX11二、有效数字及其运算规则通常是将计量结果最后一位数取至与保留误差数字同一量级；中间运算的数据可以多取几位，但最终书写结果必须与误差保持同一量级。在判断有效数字时，要特别注意“0”这个数。0.00274＝0.274×10-2，其真值区间为（0.2735～0.2745）×10-2，极限误差为0.0005×10-2＝0.000005，而0.00274的极限误差也是0.000005，去掉前面两个0后，极限误差不变。274真值区间为（273.5～274.5），极限误差为0.5；274.00真值区间为（273.995～274.005），绝对误差为0.005。0.00340的极限误差为0.5×10-55800和58×102的极限误差分别为0.5和0.5×102•有效数字的运算规则•(1)加、减法计算规则•(2)乘、除计算规则•(3)开方、乘方计算规则•(4)复合运算规则•(5)计算平均值•(6)对数计算•(7)其它规则三、数字修约规则（GB/T8170-2008《数值修约规则与极限数值的表示和判定》）四舍六入五看后面有没有非零的数，有则进一；没有非零的数则看前一位，前一位为奇数则进一，前一位为偶数则不进。14.263--------14.3（6进1）14.3426-------14.3（4舍去）14.2501-------14.3（5后非0进1）14.1500-------14.2（5后都为0，5前为奇数进1）14.2500-------14.2（5后都为0，5前为偶数应舍去）20.499修约为3位有效数字——20.420.155修约为3位有效数字——20.1第四节数据表达方式一、数值表示法平均值：标准偏差：样本标准偏差总体标准偏差二、图形表示法三、列表表示法ixnx1＝1)(2nxxsinxxi2)(第五节测量误差一、误差的概念绝对误差指计量结果与被计量的量的真值之间的差异。δ=X-X0相对误差是测量结果的绝对误差与真值之比，即δ/Xo。误差分类设备误差、方法误差、环境误差、人员误差（人为误差）系统误差、随机误差、粗大误差•从计量测量数据处理需要，按其性质一般将误差分为两类，即系统误差和随机误差。•系统误差是指在重复条件下，对同一量进行无限多次计量时，保持固定不变的误差，或在条件改变时按某一确定规律变化的计量误差分量。系统误差决定测量结果的正确程度。•随机误差：是指测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。随机误差决定计量结果的精密程度。测量结果的正确度、精密度和准确度正确度反映了系统误差的大小，表明计量值与真值的接近程度。精密度反映计量值偏移真值大小的程度。准确度也叫精确度直接表示计量量与真值之差大小的程度。准确度是精密度与正确度的综合表达。正确但不精密精密但不正确准确二、测量不确定度表征合理赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数。是说明测量结果不可信程度的一个参数以标准差表示的测量不确定度，称为标准不确定度。包括不确定度的A类评定、不确定度的B类评定和合成不确定度的评定。误差与不确定度的区别（见表2-7）对同一个被测‘量’不论其测量程序、条件如何，测量结果相同的，其误差相同；而在重复性条件下，则不同结果可有相同的不确定度。第六节数据统计分析一、有限数据的统计处理数据集中趋势的表示（1）算术平均值：（2）中位数：数据分散程度的表示（1）极差：（2）平均偏差：（3）标准偏差：niinxnnxxxx1211＝＝niindnnddddd132111)(12nxxSnii二、显著性检验t检验法和F检验法三、离群值的取舍Q检验法第七节抽样一、总体、个体和样本二、统计量样本均值、样本方差、样本标准差三、抽样方法概率抽样（简单随机抽样、系统抽样、分层抽样、整群抽样、多阶抽样）非概率抽样祝各位身体健康！谢谢！2020年2月25日•[e-mail]•密码：changsha•[e-mail]•密码：taiyuan•张梦宇13938611930