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测量设备管理ISO10012专题讲座2内容提要测量设备的定义测量设备的分类测量设备的计量特性测量标准测量设备的管理3一、测量设备的定义单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。又称为计量器具、测量仪器。主要特点：1.用于测量2.本身是一种技术工具或装置4测量设备体温计、电压表、直尺：单独地用于完成某项测量。5测量设备砝码、热电偶、标准电阻：与其他测量仪器和（或）辅助设备一起使用才能完成测量。6二、测量设备分类按其结构特点和计量用途可分为：1.实物量具2.测量用的仪器仪表3.标准物质4.测量系统71.实物量具使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的量具。实物量具本身不带指示器，而由被测量对象本身形成指示器。示例：1.测量液体容量用的量器，利用液体的上部端面作为指示器。2.可调实物器具虽然有指示器件，但它是供实物器具调整，而不是供测量作指示用。如标准信号发生器。81.实物量具-单值器具：砝码、量块、标准物质、量器等-多值量具：标准信号发生器-成组量具：砝码、量块92.测量用的仪器仪表（1）命名（参照JJF1051-1996《工作计量器具命名与分类代码规范》：-以被测量的量的名称来命名：如压力计、电流表；-以涉及到的测量方法来命名：如差压变送器、静态轨道衡；-以涉及到的测量原理来命名：如U型压力计、天平；-以涉及到具体的用途来命名：如体温计、测厚仪；-以仪器发明者名字来命名：如毕托管、波登管-以制造商或制造商选定的商品名称来命名：如Brookfield粘度计102.测量用的仪器仪表（1）命名案例：同样一种计量器具可以有几种名称。测量温度的二次仪表，用动圈结构形式，从它的结构特点来命名，可称为动圈仪表；它不能直接测量温度，只有通过前级热电偶，将温度信号转换为电量信号而进行测量，因此也称为测量温度的二次仪表。112.测量用的仪器仪表（2）判断是否为测量仪器或仪表的依据-是否用以进行测量，即主要看其用于测量时，被测量是否在该器具上被“转换”。案例：压力表用于测量时，被测压力信号转成度盘上可读取的示值。此时，压力量被转换成长度量，因此压力表属于测量仪器。122.测量用的仪器仪表（3）分类按其计量功能分为：a.显示式测量仪器（指示式测量仪器）b.记录式测量仪器c.累计式测量仪器d.积分式测量仪器e.模拟式测量仪器f.数字式测量仪器133.标准物质又称参考物质，属于实物量具的范畴具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性，用以校准测量装置、评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质。一般是纯的或混合的气体、液体或固体。-校准粘度计用的液体-量热计中作为热容量校准物的蓝宝石-化学分析校准用的溶液143.标准物质有证参考物质（有证标准物质）a.附有证书的参考物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的表示该特性值的测量单位。b.每一种出证的特性值都附有给定置信水平的不确定度。c.一般成批制备，其特性值是通过对代表整批物质的样品进行测量而确定，且其不确定度符合规定。d.当物质与特制的器件结合时，有证参考物质的特性有时可方便和可靠地确定，这些器件也可认为是有证参考物质。154.测量系统（1）定义：组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其他设备。-测量半导体材料电导率的装置-校准体温计的装置-光学高温计检定装置测量系统可包含实物量具和化学试剂。测量装备：固定安装着的测量系统164.测量系统（2）辅助设备的作用：-将被测量的量或影响量保持在某个适当的数值上；-方便于测量操作的进行；-改变计量器具的计量范围或灵敏度。如：放大器、读数放大镜、泵、试验电源、空气分离器、流量计量装置中的限流器、温度计检定用的控温油槽；电学计量装置中用于扩大计量范围的辅助器件（如分流器、分压器、附加电阻、互感器等）174.测量系统（3）辅助设备的影响：计量装置的误差主要取决于计量器具，原则上它们不再受辅助设备的影响。因此，辅助设备所引起的误差影响量一般比计量仪器的允许误差要低一个数量级。184.测量系统（4）测量系统的分类：-按规模分类：小型或便携式的（如便携式绝对重力计量装置）、大中型或固定式的（如大力值标准测力计）-按其被测量的服务对象分类：专用的或有固定服务对象的（如锅炉房的全套计量仪器仪表）、通用的或有广泛服务对象的（如通用于电视、雷达、通讯设备的多数测量用的网络分析系统）。-按构成分类：专门制造的、组合型的-按自动化程度分类：手动的、自动的、在线实时测量的19三、测量设备的计量特性测量设备的计量特性必须满足一定的准确度要求。计量特性是计量器具质量和水平的重要指标，也是合理选用计量器具的重要依据。例如：准确度等级、灵敏度、鉴别率（分辨率）、稳定性、超然性以及动态特性20三、测量设备的计量特性1.有关工作范围的特性2.有关工作条件的特性3.有关响应方面的特性4.有关准确度方面的特性5.有关性能方面的特性211.有关工作范围的特性（1）[测量仪器的]示值测量仪器所给出的量的值。注：有些测量仪器，标在标尺上的值还不是“给出实际的量值”（示值），需将显示器上读出的值（可视为直接示值）乘以仪器常数才得到示值。示值可以是被测量、测量信号或用于计算被测量之值的其他量。实物量具：示值就是它所标出的值（如标准电池）示值随被测量而变化。221.有关工作范围的特性（2）标称值测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值，该值为修正值或近似值。标准值是固定的，不随被测量变化而变化。案例：标在压力表表盘上的示值标在标准电阻上的量值：100Ω标在单刻度量杯上的量值1L231.有关工作范围的特性（3）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。通常用其上限和下限表明。如100-200℃。若下限为零，标称范围一般用其上限表明，如0–100V的标称范围可表示为100V。241.有关工作范围的特性（4）测量范围又称工作范围测量仪器的误差处于规定极限内的一组被测量的值。与测量设备的最大允许误差有关。在标称范围内，测量设备的误差处于最大允许误差内的那一部分范围才为测量范围。251.有关工作范围的特性（5）量程标称范围两极限之差的模。从-10-+50℃的标称范围，其量程为60℃。强调的是“标称范围”内，“某一具体的值”。262.有关工作条件的特性（1）额定操作条件测量仪器的规定计量特性处于给定极限内的使用条件。一般规定被测量和影响量的范围或额定值。272.有关工作条件的特性（2）极限条件测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，其后仍可在额定操作条件下运行而能承受的极端条件。极限条件可包括被测量和影响量的极限值。对储存、运输和运行的极限条件可以各不相同。282.有关工作条件的特性（3）参考条件为测量仪器的性能试验或为测量结果的相互比较而规定的使用条件。参考条件一般包括作用于测量仪器的影响量的参考值或参考范围。293.有关响应方面的特性（1）响应特性在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。案例：热电偶的电动势与温度的函数关系。可以用数学等式、数值表或图来表示。当激励按时间函数变化时，传递函数（响应的拉普拉斯变换除以激励的拉普拉斯变换）是响应特性的一种形式。303.有关响应方面的特性（2）灵敏度测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。与激励变化的激励值（可能）有关。灵敏度指标是考察传感器的主要指标之一。313.有关响应方面的特性（3）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。可能与例如噪声（内部或外部）或摩擦有关，也可能与激励值有关。例如：使天平指针产生可察觉的位移的最小负荷是3mg，则天平的鉴别力[阈]是3mg（过去称“感量”）323.有关响应方面的特性（4）[显示装置的]分辨力显示装置能有效辨别的最小的示值差。a.数字式显示装置：当变化一个末位有效数字跳动一个数字时其示值的变化。b.记录式装置：标尺分度值的一半。333.有关响应方面的特性（5）死区不致引起测量仪器响应发生变化的激励双向变动的最大区间。死区可能与变化的速率有关。死区有时有意地做大些，以防止激励的微小变化引起响应变化。343.有关响应方面的特性（6）响应时间激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔。354.有关准确度方面的特性（1）准确度a.测量准确度：测量结果与被测量真值之间的一致程度b.测量仪器的准确度：测量仪器给出接近于真值的响应能力备注：测量准确度对“测量”而言，测量仪器准确度对“测量仪器”而言，均为定性概念。以测量不确定度、准确度等级或最大允许误差来定量表达。364.有关准确度方面的特性（2）准确度等级符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别。计量器具最具概括性的特征，综合反映着计量器具基本误差和附加误差的极限值以及其他影响测量准确度的特性值（如稳定度）。准确度等级通常按约定注以数字或符号，并称为等级指标。374.有关准确度方面的特性（2）准确度等级级别：根据示值误差来确定，表明示值误差的档次等别：根据测量不确定度来确定，表明实际值的扩展不确定度的档次。如：O.25级精密压力表，1.6级一般压力表；1等标准水银温度计，M2级砝码，II级秤384.有关准确度方面的特性（2）准确度等级在技术标准、检定规程或规范等技术文件中，通常对每个等级的计量器具的各种计量特性做出详细规定，以全面反映该等级计量器具的准确度水平。39测量设备“等”与“级”举例划分类型举例按级别精密压力表：0.25级、0.4级、0.6级按等别标准活塞压力计：1等、2等、3等既按级别，又按等别量块：0-4级；1-6等40测量设备的等级符号（1）用绝对误差的形式给出计量器具允许误差的情况下，级别的表示为：拉丁字母，如A,B,C,M,F。罗马数字，如I,II,III。阿拉伯数字，如0,1,2,3。以上这些表示方法中，某级别的允许误差在有关检定规程或其他技术文件中规定，只从这些符合是得不出的。41测量设备的等级符号（1）用绝对误差的形式给出计量器具允许误差(a)非自动衡器，按OIML分为I,II,III,IV级，而可对应为：I–特种准确级或者1级II–高准确度级或2级III–中等准确度级或3级IV–普通准确度级或4级它们的允许误差、重复性、鉴别力、灵敏度以及影响量中的位置倾斜等技术指标在有关规程中规定。42测量设备的等级符号（1）用绝对误差的形式给出计量器具允许误差(b)量块按JJG146-1994《量块检定规程》要求，其级别划分的量块允许误差按与示值大小成线性关系的绝对误差的形式表示。示例：1级量块，允许误差为0.20+4l，而并非允许误差为1%。43测量设备的等级符号（2）在用引用误差和相对误差的形式给出计量器具允许误差的情况下，其级别的符号即其数值，按有关技术规范的规定，往往用其百分数，而略去其百分号%。因此，通过级别的数值，可以直接了解其允许误差的引用误差或相对误差。示例：1.5级压力表，允许误差按测量上限给出的引用误差为1.5%。44测量设备的等级符号（3）对两个或两个以上的测量范围的计量仪器，可以分别规定两个或两个以上的相应的准确度级别。对于万能式或组合式的计量仪表，测量两个或两个以上的物理量时，考虑到被测量的差别，可以规定各自不同的准确度级别。示例：万能工具显微镜，既可测量纵横坐标的两个长度值，也可测量平面角度值；有些电测仪器既可以测量直流特性，又可以测量交流特性。这些均应分别给出各自的准确度。454.有关准确度方面的特性（3）误差给出值减真值。[测量]误差：测量结果减去被测量的真值测量仪器的[示值]误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差备注：由于真值不能确定，实际上用的“约定真值”代替真值。“约定真值”为对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。一般以指定值、最佳估计值、约定值或参考值作为约定真值。46测量设备允许误差的表达形式一般用来表达测量设备最大允许误差的方式有：1）绝对误差2）相对误差3）引用误差47测量设备允许误差的表达形式1.用绝对误差表示