计量基础知识(2014)

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前言第一章通用计量术语第二章量和单位第三章数据处理与统计分析第四章测量不确定度评定第五章测量质量保证•计量:是通过技术的和法制的手段,实现测量单位的单位统一和量值准确可靠。•计量技术特性1、一致性只要符合有关的计量要求,计量结果就应在允许范围内一致。2、准确性只用准确才能一致,是基础。3、法制性是一致性、准确性的保证。4、社会性是一门综合性的技术基础性的学科,涉及众多专业领域。前言十大计量专业几何量热学力学电磁学化学无线电时间频率光学声学电离辐射第一章通用计量术语1、(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。注:①术语“量”可指广义量或特定量。广义量:长度、时间、质量、温度等;特定量:某根棒的长度等。②能按大小次序排列、彼此相关的、可以相互比较的量称为同种量。③同种量可以组合成为同类量,如厚度、周长、波长等。④量彼此联系,存在于某个量制中。⑤量的定义只与量、常量有关与计量单位无关。⑥量是可测的,可以用计量单位表达。⑦量是不可数的。⑧量独立于操作。一切量都不能通过操作来定义。2、量值一般由一个数乘测量单位所表示的特定量的大小。注:①量值可以是正值、负值或零。②量值可以用多种方式表示。③量纲为1的量的值一般用纯数字表示。3、测量以确定量值为目的的一组操作。测量有时也称计量4、测量结果由测量所得到的赋予被测量的值。在测量结果的完整表述中应包括测量不确定度。量值确定(量的)数值确定(量的)单位可比较不能按大小排可比较可按大小排同单位同种量同类量不同量不同单位05、(量的)真值与给定的特定量的定义一致的量值。真值只有通过完善的测量才可能获得。真值按其本性是不能确定的。与给定的特定量的定义一致的值可以有许多个。6、(量的)约定真值赋予被承认的(有时是约定的)特定量的值,该值具有与其预期用途相适应的不确定度。在给定地点,由参考标准复现而赋予该量的值常数委员会推荐的常数:如光速、阿佛加德罗常数等,通常真值是未知的,但下列情况例外:□理论真值:三角形内角和恒为180º;理想电感和电容电流与电压相位差恒为90º;同一量减同一量为零,同一量自身比为一。0□计量学约定真值:1m等于光在真空中走1/299792458s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1/3~1/20时,可认为前者是后者的相对真值。7、测量准确度测量结果与被测量真值之间的一致程度。□准确度是一个定性的概念。□不能用术语精密度表示准确度。□在我国工程领域中曾称为精确度或精度。尽量不使用“精度”来描述。08、(测量结果的)重复性在相同测量条件下,对同一被测量连续进行多次测量所得结果之间的一致性。注:①这些相同测量条件称为重复性条件。②重复性条件包括:相同的测量程序、相同的观测者、在相同条件下使用相同测量器具、相同的地点和在短期内进行重复测量。③重复性可以用测量结果的分散性定量地表示。9、(测量结果的)复现性在变化的测量条件下,同一被测量的测量结果之间的一致性。0注:①复现性的说明应列出变化的条件。②变化的测量条件包括:测量原理、测量方法、观测者、测量器具、参照标准、测量地点、使用条件和测量时间。③重复性可用测量结果的分散性定量地表示。④测量结果在此通常理解为已修正结果。⑤在我国又称再现性。10、(测量)误差测量结果减去被测量的真值。注:①由于真值不能确定,实际上用的是约定真值。②当有必要与相对误差区别时,测量误差有时称为测量的绝对误差。不可与误差的绝对值相混淆,后者为误差的模。011、相对误差测量误差与被测量的真值之比值。12、随机误差测量结果与同一被测量在重复性条件下的无限多次测量结果的平均值之差值。注:①随机误差等于误差减去系统误差。②因为只能进行有限次数的测量,所以只可能确定随机误差的估计值。13、系统误差同一被测量在重复性条件下的无限多次测量结果的平均值与被测量的真值之差。注:①同真值一样,系统误差及其产生原因不能完全知道。②就测量器具而言,系统误差称为测量器具的偏移。014、偏差某值与其参考值之差。某值——实际值;参考值——标称值、示值。15、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。由于真值不能确定,实际上使用约定真值;此概念主要应用于与参照标准相比较的仪器;就实物量具而言,示值就是赋予它的值(标称值)。对实物量具——参考值既是其标称值,因此实物量具的偏差就是量具的实际值相对于标称值的偏离。实物量具的未修正测量结果既是其示值(标称值)。实际值是补偿系统误差后的值。0因此:偏差=实际值-参考值=实际值-标称值修正值=实际值-示值=实际值-标称值误差=示值-真值=标称值-实际值例如:标称长度50mm的量块,其实际长度为50.0002mm。即实际值=真值=50.002mm;标称值=示值=50mm.误差=示值-真值=50-50.0002=-2μm偏差=实际值-参考值=50.0002-50=2μm修正值=实际值-示值=50.0002-50=2μm0对测量仪器——参考值即是其示值,因此测量仪器的偏差就是实际值相对于示值的偏离。测量仪器的未修正测量结果既是其示值。偏差=实际值-参考值=实际值-示值修正值=真值-示值=实际值-示值误差=示值-真值=示值-实际值例如:校准电压表时,接入标准的100V参考电压,从电压表上得到读数为100.02V。于是:参考值=示值=100.02V实际值=真值=100V所以:误差=示值-真值=示值-实际值=100.02-100=0.02V偏差=实际值-参考值=实际值-示值=100-100.02=-0.02V修正值=真值-示值=实际值-示值=-0.02V0通过以上分析可以得出以下结论:误差=-偏差误差=-修正值偏差=修正值0测量设备测量器具测量标准标准物质辅助设备相关资料测量器具实物量具测量仪器测量标准国际(测量)标准国家(测量)标准016、粗大误差明显超出统计规律预期值的误差。注:①引起粗大误差的原因有:错误读取示值、测量器具使用不当或环境的突然干扰等。②又称过失误差或粗差。③明显超出统计规律的测量值称为异常值。17、(测量)不确定度与测量结果相关的参数,表征合理地赋予被测量值的分散性。注:①此参数可以是标准偏差(或其倍数),也可以是说明了置信水平的区间半宽度。②测量不确定度一般由多个分量组成。③不确定度的所有分量均对被测量值的分散性有贡献。018、测量不确定度A类评定用对测量样本统计分析进行不确定度评定的方法。19、测量不确定度B类评定用不同于对测量样本统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法。20、实验标准偏差表征同一被测量的多次测量结果分散性的参数,用s表示。标准偏差简称标准差。如果该n个值是测量总体的一个样本,s可称为样本标准偏差,s2可称为样本方差。是算术平均值的估计标准偏差,称为平均值的实验标准偏差。平均值的实验标准偏差不应称为平均值标准误差。ns/niixxns12)(11021、(测量)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。22、参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测量标准。注:在我国国防系统内即为部门、区域、企事业单位的最高测量标准。23、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:①工作标准通常用参照标准校准(检定)。②用以确保日常测量工作正确进行的工作标准称为核查标准。024、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。注:标称范围通常用它的下限和上限表明,如100℃到200℃。若下限为零,则标称一般只用其上限表明,如从0V到100V的标称范围可表示为100V。25、量程标称范围两极限值之差的模。例如:对从-10V到+10V的标称范围,其量程为20V。注:在有些领域,最大值和最小值之差称为范围。26、测量范围使测量器具的误差处在规定极限范围内的一组被测量值。也称:工作范围。注:按约定真值确定“误差”。幅值响应特性0频率响应特性27、灵敏度测量仪器的响应变化与相应的激励变化之比值。注:灵敏度可能与激励值有关。28、稳定性测量器具保持计量特性持续恒定的能力。注:①若稳定性不是对时间而是对其他量而言,则应该明确说明。②稳定性可用几种方式量化。③有时又称稳定度。29、漂移测量器具计量特性的慢变化。30、(显示装置的)分辨力显示装置能有效辨别的最小的示值差。0注:①对数字式显示装置而言,就是当变化一个最小有效数字时,其示值的变化。②此概念亦适用于记录式装置。31、死区不致引起测量仪器响应发生变化的激励变动的最大区间。注:①死区可能与变化的速率有关。②死区有时故意地加大些,以防止激励的微小变化引起响应的变化。测量设备质量特性32、测量器具的准确度测量器具给出被测量接近于真值的响应能力。注:准确度是定性概念。034、准确度等级符合一定的计量学要求,并使其误差保持在规定极限范围内的测量器具的等级。注:准确度等级通常按约定注以数字或符号,并称为等级指标。35、(测量器具)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。36、(测量器具的)偏移测量器具示值的系统误差。037、量值传递通过对测量器具的校准(检定),将国家测量标准所复现的单位量值通过各等级测量标准传递到工作测量器具的活动,以保证被测对象的量值准确和一致。38、检定由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而做的全部工作。注:检定结果应对测量器具作出合格或不合格的结论。39、校准在规定条件下,为确定测量仪器、测量系统所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与对应的测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。0注:①校准结果可以给示值赋值,又可确定示值的修正值。②校准也可用以确定其他计量特性,如影响量的作用。③校准结果记录在校准证书或校准报告等文件中。④有时用修正值或校准因子或校准曲线表征校准结果。⑤在有的场合校准也称定度。40、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。41、测量仪器单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。42、直接测量法不必测量与被测量有函数关系的其他量,而直接得到被测量值的测量方法。041、间接测量法通过测量与被测量有函数关系的其他量得到被测量值的测量方法。42、检定证书证明测量器具经过检定合格的文件。43、检定结果通知书证明测量器具经过检定不合格的文件。44、计量确认为确保测量设备处于满足预期使用要求的状态所需要的一组操作。0项目检定校准定义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值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作法制性检定分强制检定和非强制检定,但都要依法管理校准是企业自愿进行的一种量值溯源,不具有法制性目的判断计量器具是否符合法定要求(技术要求和法制管理的要求)。对应于量值传递。确定计量器具的示值误差,确保计量器具给出准确度的量值。对应于量值溯源。依据必须依据检定规程可以依据校准规范,也可以参照检定规程,也可以双方商定校准方法0项目检定校准结论必须判定计量器具是否合格,并出具检定证书或不合格通知书不判断计量器具是否合格,必要时可给出某计量性能是否符合预期的要求检定周期根据检定规程给出检定周期,在正常使用的情况下,给出的合格性由政府担保在有效期内有效。一般不给校准周期(有时也可以建议一个有效期),校准结果只表明校准时计量器具所复现的量值。不确定度一般无需给出不确定评定报告必须给出测量结果的不确定度报告0第二章量和单位1、表示量的原则量可以表示为数值乘以单位。即2、表示数值的原则数值常用量除以单位来表示。即例,以nm为单位表示钠的一条谱线的波长的数值是:nm=589.6数值的这种表示多用于图表中。3、国际单位制(SI)SI单位SI单位的倍数单位SI基本单位SI导出单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