04_计量管理基本原理与方法

第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月第三章计量管理的基本原理与方法第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月第一节理论的探讨作为一门学科，必有其自己的基本理论计量管理是一门工程与技术科学的基础学科，有是一门综合性边缘学科，既有一般管理科学的属性，又有计量管理的特性。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月一、计量管理的原则系统原则：全面观念，统筹规划分工原则（分解综合原则）：责任制反馈原则：反馈、决策、执行的循环过程封闭原则：有效的管理能级原则：不同能级，不同权力经济原则：最少费用，最佳经济效果第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月二、计量管理的特性统一性：制度，量值，是最基本目标准确性：命脉与根本依据法制性：对制度，基准等作出相应规定社会性：维护经济秩序服务性：最终目的群众性：需要群众的参与第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月三、计量管理的方法统一性：制度，量值，是最基本目标准确性：命脉与根本依据法制性：对制度，基准等作出相应规定社会性：维护经济秩序服务性：最终目的群众性：需要群众的参与第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月符号：对每一个单位用一个约定的符号表示，可使得书面表达变得简单、方便，特别使得不同文字的表达具有相同的形式，不用翻译就可以理解。例如，汉字表达中的“8米、10安、20摄氏度”，用国际制单位符号就可以表示为“8m、10A、20℃”国际计量大会（CGPM）对符号的统一规定ConférenceGénéraledesPoidsetMesures1、字母符号，拉丁或希腊字母，米m，秒s，等；2、附属于数字右上角的符号，度º，分’等；3、中文符号由单位和词头的简称组成，皮法pF。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月量值1、定义：一般由一个数乘以计量单位所表示的特定量的大小。a)对于有明确定义和描述的物理量，可以用一个数乘以计量单位所来表示。例如1.78m表示某人的身高、75kg表示某人的质量，等等；b)对于一些无法纳入物理方程式而由非常重要的量，例如，硬度也需要有定量的表示方法。这样就不能用上面的定义来描述，只能说满足于用一个数结合一个代表约定参考标尺的符号来表示。例如，可以根据一系列特定矿物的硬度所建立的莫氏硬度标尺来确定某一材料的硬度值。2、一个特定量的量值是客观存在的，与单位选择无关。例如，1.78m和178cm都可以表示某人的身高。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月一、测量1、定义：以确定量值为目的的一组操作。a)测量在我们日常生活中随处可见。比如用温度计测量体温、在菜场买菜用电子称称质量、用示波器测量电压值、用激光测距仪测量月球和地球之间的距离等；b)测量的目的是确定量值，即操作的结果中含有确定的量值，比如5.3mm,30℃等，若操作的结果是定性的，例如合格、优秀等，则该组操作不能称之为测量。c)测量是一组操作，或者说一套操作，意指操作的全过程，直到给出测量结果为止。即从明确定义开始，包括测量原理和方法、选择测量器具、环境的控制、实验和计算、给出测量报告等整个过程。意义：每一件事情只有当可以测量时才能认识。测量、测试和计量第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月二、测试1、定义：具有试验性质的测量。实验是指对已有定义的事物进行操作，即实验就是验证已有的定论；a)试验和实验区别试验是通过对事物的操作来总结或验证定义，即试验就是现在没有定论，通过这个试验总结定论。b)测试和测量的区别与联系：测量的目的在于获得量值，而测试是通过测量的手段来探索、分析和研究事物的属性，最终认识事物，因此，测试是测量的扩展和外延。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月三、计量1、定义：实现单位统一、量值准确可靠的活动。a)我们任何测量的目的是为了获得量值，获得量值是为了某一社会需求，如体育竞技、科学实验、贸易结算、身体保健等，因此，要求在不同时间、地点由不同的操作者用不同的仪器所确定的同一被测量的量值，应当具有可比性。只有当选择测量单位遵循统一的准则，并使所获得的量值具有必要的准确度和可靠性，才能保证这种可比性。b)显然，这种可比性，不会由自发得到满足，必须由社会上有关机构、团体包括政府进行有组织的活动才能达到。我们把这个活动定义为计量。这种活动，包括科学技术上的、法律法规上的和行政管理上的活动。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月科学技术活动进行科学研究发展测量技术建立基准标准量值传递体系国家法律法律法规活动国家或部门法规国家或地方法律条例国家及地方各级政府设立计量管理部门行政管理活动行业及各部委设立计量管理部门企事业单位设立计量管理部门确保量值准确可靠的技术保证以法律形式确保计量的社会地位确保活动开展进行推动和监督计量活动的意义第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月C）计量和测量的联系与区别从技术层面看，计量属于测量的范畴，属于测量的特定形式，因此，我们经常把“计量器具”也称作“测量器具”，但计量更侧重其法律性和行政性，有其重要的社会和现实意义。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月计量学基准单位制溯源性测量原理测量方法测量程序测量仪器标准物质计量测量人员校准检定计量学：关于测量的科学科学技术质量与检验标准与标准化本质上就是计量第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月计量单位的分类SI基本单位：7个SI辅助单位：2个具有专门名称的SI导出单位：19个国家选定的非SI单位：16个SI单位的十进倍数和倍数单位的词头：20个量制【可测量的】量基本单位导出单位第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月基本量SI基本单位量长度质量时间热力学温度电流物质的量发光强度名称米千克秒开尔文安培摩尔坎德拉符号mkgsKAmolcd基本单位：具体的定义可参见教材p41在给定的量制中基本量的计量单位为基本计量单位除千克外，都根据自然规律定义第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月米metre：1875年5月20日“国际米制公约”1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的子午线的四千万分之一。（米原器）1889年：0℃时巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记号间的距离。1960年：86Kr在真空中发射出的橙黄色光波长的1650763.73倍。1983年：光在真空中1/299792458s的时间间隔内的行程。”（俗称光波米）第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月千克kilogram：铂铱合金制造的千克原器。安培ampere：根据两通电导线之间产生的作用力而定义的电流单位。秒second：根据地球围绕太阳的转动周期而确定根据铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁所对应的辐射9192631770个周期而确定的时间单位。科学家在寻找更精确的定义：光频原子喷泉第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月辅助单位：弧度rad、球面度sr导出单位：在给定量制中由基本量的函数所定义的量1、有专门名称的，1Hz；2、由基本单位表示，无专门名称，加速度；3、由专门名称的导出单位和基本单位组合；4、由辅助单位和基本单位或专门名称的导出单位组成第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月主单位：没有加词头且有独立定义的单位（千克除外）倍数单位：按约定比率，给出的更大或更小计量单位国际上通用十进制的倍数单位有20个千，103，k；兆，106，M，从兆开始要大写具体见教材p43第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月制外单位不属于给定单位制的计量单位天，小时，周等法制单位：按计量法律、法规所规定的强制使用或推荐使用的计量单位，必须严格遵守执行的。可能包括上面所有单位第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月概念：为给定量制建立的一组单位同一量制可以有不同的单位制基本单位、定义公式、比例因数第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月二、计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，简称单位制。a)给定的单位制是配合给定的量制一起使用的，单位制中的基本单位就是该量制中基本量的单位，导出单位就是该量制中导出量的单位，所以，不同的量制一定伴随着不同的单位制；例如，对于力学量制，曾使用过“MKS制”的单位制；对于电磁学量制，曾使用过“CGSM制”的单位制，等。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月b)与同一量制配合使用的单位制却不是唯一的；例如，对于力学量制，由于约定地定义和采用的基本单位不同，产生过“MKS制”和“CGS制”等不同的单位制；对于电磁学量制，由于推导导出单位的次序和采用的定义方程式不同，也产生过“CGSE制”、CGSM制”等不同的单位制。c)定义中“按给定规则”包含3个含义：1、基本单位和导出单位的定义2、单位之间的进位制度3、单位的名称和符号d)只有具备上述三层含义的单位制，才是一个完全确定的单位制。第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月电磁学单位制的历史以1832年C.F.Gauss引入绝对单位（力学单位）为分界绝对单位高斯－韦伯绝对单位：mm-mg-sOhmad单位制B.A.单位制麦克斯韦“象限制”CGS单位制MKS单位制MKSA单位制SI单位制实用单位制相对单位电压、电量、电容、电流磁场强度、磁感应强度、磁通无统一单位制第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月电磁学单位制的历史•CGS单位制以米制为基础、与力学单位统一的一贯单位制，采用力学单位中的厘米（cm）、克（g）、秒（s）为基本单位，具有三个基本量方程（库仑定律、安培定律、欧姆定律）CGS静电制（esu）：真空介电常数0为独立量CGS电磁制（emu）：真空磁导率0为独立量CGS高斯制（gauss）：电学量（esu）＋磁学量（emu）相距1cm的单位电荷或者单位磁极相互间的力为1dyn＝1cm·g·s－2电学量的CGS静电制使用不普遍；磁学量的CGS静电制从未使用第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月电磁学单位制的历史•CGS高斯单位制电学量单位没有专门名称和符号，1cgsesu的电荷，1cgsemu的电荷有四个磁学量单位被赋予专门名称和符号：磁场强度：Oersted（Oe，奥斯特）[cm－1/2g1/2s－1]磁感应强度：Gauss（Gs，高斯）[cm－1/2g1/2s－1]磁通量：Maxwell（Mx，麦克斯韦）[cm3/2g1/2s－1]磁通势：Gilbert（Gb，吉尔伯特）[cm1/2g1/2s－1]•相对测量－绝对单位制的弊端1cgsemu的电阻＝1×10－9欧姆自行暂定的“实用”单位出现：如电量的单位“韦伯（Weber）”第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月电磁学单位制的历史•实用单位制电磁学的实用单位制的电磁量单位有专门名称，如安培、伏特、欧姆、法拉、库仑、亨利、瓦特、焦耳，等为了解决CGS单位制中电磁量单位与常用电磁量单位大小不相适应，以便于计量上的实用而确定的一种单位制，即在CGS电磁制的各个单位上分别乘以10的正或者负整数次方，也称为绝对电学实用单位。起源1861年CharlesBright和LatimerClark在英国曼彻斯特科学促进会上提出：电动势－Ohma；电量－Farad；电流强度－Galvat；电阻－Volt。同年W.Thomson（即Kelvin勋爵）为首的六人电标准委员会提出mgs绝对单位，未被采用，史称Ohmad单位制。后来电学单位委员会给出：电阻－Ohm；电容－Farad；电势－Volt，一直沿用至今，史称B.A.（BritishAssociationfortheAdvancementofScience）单位制。大英帝国第三章计量管理的基本原理与方法2007年3月电磁学单位制的历史•实用单位制的统一进程（1）1881年在法国巴黎召开的第一届IEC大会开始了统一电学实用单位的尝试。会议决定采用CGS单位制为基础单位，并且定义了五个实用单位：Ohm、Volt、Ampere、Coulomb、Farad1Ohm＝109CGSemu的电阻1Volt＝108CGSemu的电