计量基础知识

第一部分测量基础知识第二部分有效数字及修约第三部分测量仪器特性评定第四部分测量不确定度的评定第五部分检定周期的确定第一部分测量基础知识一、法定计量单位我国法定计量单位包括：国际单位制单位：基本单位导出单位倍数单位国家选定的非国际单位制单位以上两种单位构成的组合形式单位一、法定计量单位国际单位制基本单位(7个)：长度（单位名称：米；单位符号：m）质量（单位名称：千克；单位符号：kg）时间（单位名称：秒；单位符号：s）电流（单位名称：安[培]；单位符号：A）热力学温度、物质的量（单位名称：摩[尔]；单位符号：mol）发光强度（单位名称：坎[德拉]；单位符号：cd）一、法定计量单位国际单位制导出单位(21个)：如平面度（单位名称：平面角；单位符号：rad）频率（单位名称：赫[兹]；单位符号：Hz）压力/压强/应力（单位名称：帕[斯卡]；单位符号：Pa）功率/辐射通量（单位名称：瓦[特]；单位符号：W）电位/电压/电动势（单位名称：伏[特]；单位符号：V）电阻（单位名称：欧[姆]；单位符号：Ω）等国际单位制倍数单位词头(20个)：109吉[咖]，G；106兆，M；103，千，k；102，百，h；10-3，毫，m；10-6，微，；10-9，纳[诺]，n；10-12，皮[可]，p；一、法定计量单位国家选定的非国际单位制单位(16个)：如级差（单位名称：分贝；单位符号：dB）体积（单位名称：升；单位符号：L或l）以上两种单位构成的组合形式单位：如电场强度：伏每米V/m；电能：千瓦小时kW•h；二、法定计量单位的使用规则法定计量单位一律用正体，量的符号用斜体，单位符号用正体。如电压U=10V，电流I=2.5A数字后面用单位符号，不用中文名称。例如，10Ω，不能写成10欧姆。单位符号来源于人名时，一个字母时均为大写；两个字母的，第一个字母大写，其余为小写。如，W、V、N、J、Hz、Pa、Wb、Bq组合形式单位，不要与词头混淆。如，Nm或N·m,不能写成mN与毫牛顿混淆。二、法定计量单位的使用规则正确使用词头表示“千”以下用小写字母；“兆”以上为大写字母如：kHz；kW；kV不能写成：KHz；KW；KV如：GHz；MHz；mg；g不能写成：gHz；mHz；mg；g词头不得单独使用，例如：10k，100是错误的。词头不得重叠使用，例如：100mm是错误的。词头一般用在第一个单位之前，除质量之外，一般分母不用词头。如kN·m，不用N·km；又如kV/m，不用V/mm。组合单位中包含两个以上单位相乘时，整个分母一般应加括号，表示除号的斜线“/”不得多于一条。如，比热容单位：焦耳每千克开尔文的符号为：J/(kg·K)，不能写成：J/kg/K二、法定计量单位的使用规则词头与单位之间不能有间隔或乘号例如，km2，平方千米，不能写成k·m2或k×m2不能用ppm表示数值，而用10-6表示。角标应标注在量的符号处，不写在单位符号处。例如，Umax=500V不写成U=500Vmax相对量值表示例如，50%～70%，不写成50～70%，也不写成60%±10%应当按国标使用量的名称，不能自撰或使用淘汰单位。国标：GB3100，GB3101，GB3102.1～GB3102.13国际标准：ISO1000，ISO31-0～13-92;部分量可以有两个以上名称，例如，压力、压强、应力；电压、电位、电动势等三、量和测量的术语量:可以定性区别和定量确定的现象或物体的属性。例如，温度、长度、电压、频率。量值:由一个数乘测量单位所表示的特定量的大小。例如，棒的长度为1.33m或133cm。测量：以确定量值为目的的一组操作。测试：对给定的产品、材料或装备，按照规定的程序确定其特性的技术操作测试是测量和试验的综合。检测：对设备的功能或性能进行的检查、试验、测量以及故障诊断。包括用检测设备检查和发现故障后确定故障的部位，故障排除后的性能评定，以及必要时进行校准或调整。校准：在规定条件下为确定测量器具的量值与测量标准的量值之间关系的操作。检定：确定并证实测量器具是否满足规定要求所做的工作，检定结果给出合格或不合格的结论。四、描述测量结果的术语示值误差：测量器具的示值与对应的标准值之差。示值误差=被检仪器的示值–标准值例如：=1.000V–1.002V=–0.002V=–0.002V/1.002V=–0.2%稳定性：测量器具保持其计量特性恒定的能力分辨力：显示装置能有效辨别的最小示值差重复性：在相同测量条件下，测量器具对被测量提供非常相似的示值的能力。重复性可用示值的分散性表示（用实验标准偏差s表示)。四、描述测量结果的术语修正值和修正因子：测量结果+修正值=已修正的测量结果测量结果×修正因子=已修正的测量结果测量不确定度：定量说明测量结果分散性的参数。测量不确定度通常用扩展不确定度U表示U=kucuc—合成标准不确定度；k=2置信概率p约为95%；k=3置信概率p约为99%第二部分有效数字及修约一、有效数字有效数字：从左边非零数字到最末一位为止所有数字数字左边的“0”不是有效数字；数字右边的“0”是有效数字。例如：3.14159是六位有效数字；02352是四位有效数字0.38600是五位有效数字；0.0039是二位有效数字二、数据修约规则数据修约：“奇进偶不进”末位数字大于0.5，末位进一；小于0.5，末位不变；恰为0.5，末位变偶。例如：3.14159取四位有效数字时，为：3.1420.23512取三位有效数字时，为：0.2350.383350取四位有效数字时，为：0.38342.00665取五位有效数字时，为：2.0066二、数据修约规则运算结果的数据修约a.加减运算：结果与小数点位数最少的项相同例如：10.2838＋15.01＋8.69752=33.39b.乘除运算：结果与有效数字位数最少的项相同例如：517.43×0.279÷4.082=35.4c.乘方及开方运算：结果比原数据有效数字位数多保留一位例如：(25.8)2=665.6d.对数运算：结果与原数据有效数字位数相同第三部分测量仪器特性评定一、测量仪器特性评定的基本形式测量仪器特性的评定，一般采用型式评价、检定及校准三种形式。型式评价是由计量行政部门指定的技术机构，依据型式评价大纲，对测量仪器新产品和进口测量仪器样机进行全性能试验，对其技术资料进行全面的审查，出具型式评价报告，以确定测量仪器是否符合型式批准的计量法制管理要求和技术要求。型式评价的全性能试验是指除了对测量仪器进行一般性检查、标准与额定条件下的计量特性进行评定外，还进行安全性、可靠性与寿命试验，以及电磁干扰、模拟储存、运输等环境下的适应性试验。一、测量仪器特性评定的基本形式检定是依照检定规程的要求，通过具体的操作，确定测量仪器的计量特性，确定其是否符合法定要求，并出具证书或加盖印记以判断其是否合格。按照我国计量法的规定，计量检定分为强制检定和非强制检定两类，都属于法制检定。校准是依据校准规范或校准方法，为确定测量仪器所指示的量值与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。校准的结果记录在校准证书或校准报告中，也可用校准因数或校准曲线等形式表示。校准证书或校准报告一般要给出测量结果不确定度。二、测量仪器特性评定的通用方法评定的主要特性：[示值]误差、重复性、准确度等级、响应特性、灵敏度、鉴别力、分辨力、稳定性、漂移、响应时间。具体测量仪器计量特性的评定项目，可能并不包括以上给出的所有特性，也可能不限于以上给出的特性和评定方法。2.1示值误差的评定比较法：在规定的条件下，由提供约定真值的测量标准对被评定的测量仪器进行一定次数的测量或比较，有的情况下则是被评定测量仪器对给定的测量标准进行一定次数的测量。被评定测量仪器示值与测量标准提供的约定真值之差为示值误差。例1：电子计数式转速表的示值误差，是由转速表对一定转速输出的标准转速装置进行10次测量，由转速表示值的平均值和标准转速装置的标称值之差得出。例2：三坐标测量机的示值误差，是采用双频激光干涉仪对其产生的一定位移进行2次测量，由三坐标测量机的示值减去双频激光干涉仪测量结果的平均值而得到。2.1示值误差的评定分部法：根据被评定测量仪器的测量原理、结构，通过分析和试验得到影响测量仪器示值误差的参量，再对各个参量进行评定并加以综合，得出被评定测量仪器示值误差的控制范围。通常在不具备上级计量标准的情况下采用分部测量法。例1：静重式基准测力机，是通过对加荷的各个砝码和吊挂部分质量的测量，分析当地的重力加速度和空气浮力等因素，得出基准测力机示值误差的范围。例2：邵氏橡胶硬度计的检定，由于尚不存在邵氏橡胶硬度基准机和标准硬度块，所以是通过测量其试验力、压针几何尺寸和伸出量、压入量的测量指示机构等指标，并判定这些指标是否达到一定允差的要求，从而评定硬度计示值误差是否处于规定的控制范围内。2.1示值误差的评定组合法：把被评定一台或多台测量仪器的多个示值，用不同方式组合起来，得到被测量之间以及被测量与给定的约定真值之间的函数关系，并列成若干方程式，然后用最小二乘法求出仪器示值的实际值或示值误差。在这里，约定真值是高等级或同等级测量标准器复现的量值，也可以是物理常量。例1：用组合法检定标准电阻，被检定的一组电阻和已知标准电阻具有同一标称值。将被检定标准电阻分别和已知标准电阻互相比较，被检定标准电阻之间也互相比较，列出一组方程，用最小二乘法计算出被检定标准电阻的测量结果。例2：正多面棱体和多齿分度台的检定，采用全组合常角法，即利用圆周角准确地等于2πrad的原理，得出正多面棱体和多齿分度台的误差。2.2示值误差表示的主要形式绝对误差示值误差可用绝对误差表示为△=x-xs式中：△——用绝对误差表示的测量仪器示值误差；x——被评定测量仪器的示值；xs——测量标准复现的量值，即约定真值。例：某被评定电阻的标称值为1.0000Ω，用标准电阻电桥来校准该被评定电阻，所得的测量结果为1.0019Ω，则该被评定电阻的（绝对）误差为1.0000Ω-1.0009Ω＝-0.0019Ω作为评定结果，可以给出该评定电阻的实际值为1.0019Ω，也可以给出该被评定电阻的修正值为+0.0019Ω。2.2示值误差表示的主要形式相对误差：示值误差可用相对误差表示为式中：δ——用相对误差表示的仪器示值误差。在误差的绝对值比较小的情况下，示值相对误差也可用下式计算例：用标准测力仪检定材料试验机，若材料试验机的示值为5.000MN，标准测力仪输出力值为4.980MN，则材料试验机在5.000MN检定点的示值误差为5.000MN-4.980MN＝+0.020MN示值的相对误差为=+0.4％%100sx%100x%100000.5020.0MNMN2.2示值误差表示的主要形式引用误差：示值误差可用引用误差表示为式中：γ——用引用误差表示的测量仪器示值误差；xN——引用值，一般为被评定测量仪器标称范围的上限或量程。例：将标准电压源输出的2.0000V标准电压，加到标称范围上限为3.0000V的被校电压表上，被校电压表的示值为2.0009V，则该电压表在2.0000V校准点上的引用误差为%100Nx%03.0%1000000.30000.20009.2VVV2.3其他几种误差定义偏差：实物量具的偏差为实物量具的实际值减去标称值，实物量具的偏差等于负的示值误差。例：某被评定标准砝码的标称值为1kg，砝码的检定结果为1000.00032g，则该标准砝码的偏差为+0.32mg。零值误差：在示值为零值（或零刻度值）处，评定得到的测量仪器示值误差为零值误差。例：游标卡尺的零值误差为零刻线和尾刻线的重合度。基值误差：在规定的示值或规定的被测量值处，评定得到的测量仪器示值误差为基值误差。有时除规定的示值或被测量值外，海规定某些影响量的值，此时评定得到的测量仪器示值误差称为基本误差。例：规定在频率（影响量）为1kHz、电压示值为1