《计量员资格专用培训教材》

计量基础知识第一章计量概述第一节计量的概念一、概念1.量:现象、物体或物质可定性区别与定量确认的一种属性。2.测量:是以确定量值为目的的一组操作。3.计量：是实现单位统一、保障量值准确可靠的活动，它包括科学技术上的、法律法规上的和行政管理上的一系列活动。4.计量学：是关于测量的科学，它涵盖有关测量的理论和实践的各个方面，在计量学中，测量既是核心概念，又是研究对象。计量与测量的关系：----测量不具备、也不必具备计量所有的特点，即准确性、一致性、溯源性及法制性。计量即属于测量而又严于一般的测量。----计量是与测量结果置信度有关的、与不确定度联系在一起的规范化的测量。二、计量的内容♦计量单位与单位制；♦计量器具（或测量仪器）；♦量值传递与溯源；♦物理常量、材料与物质特性的测定；♦测量不确定度、数据处理与测量理论及其方法；♦计量管理。三、计量的分类1.按综合性质分类----科学计量指基础性、探索性、先行性的计量科学研究，通常用最新的科技成果来精确地定义与实现计量单位，并为最新的科技发展提供可靠的测量基础。----工程计量指各种工程、工业、企业中的实用计量，涉及对计量，又称工业计量。----法制计量与法定计量机构工作有关的计量，涉及对计量单位、测量仪器、测量方法及测量实验室的法定要求。2.按测量对象分类♦几何量♦时间频率♦温度♦光学♦力学♦电离辐射♦电磁♦声学♦无线电♦化学四、计量的特点1.准确性:指测量结果与被测真值的一致程度.2.一致性:在统一单位的基础上,无论在何时何地采用何种方法、使用何种测量仪器，以及由何人测量，只要符合有关的要求，其测量结果就应在给定的区间内有一致性。测量结果应是可重复、可再现（复现）、可比较的。3.溯源性:任何一个测量结果或测量标准的值,都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链,与计量基准联系起来。4.法制性：来自于计量的社会性，量值的准确可靠不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规和行政管理。五、计量管理的概念和特征1.计量管理的概念----计量管理是指计量部门对所用测量手段和方法，以及数据获得、表示和使用测量条件进行的管理。[国际法制计量组织（OIML）《法制计量学基本名词》的定义]----为在国民经济各领域中提供计量保证所开展的各项管理工作。[JJG-1001《通用计量名词及定义》的定义]----根据国家法规由指定的机构提供计量保证的工作体系。它通过计量器具控制、计量监督和计量评审予以实施。[JJF1001-1998《通用计量术语及定义》计量控制的定义]----计量器具控制：确定计量器具的性能，并签发关于该计量器具法定地位地官方文件。这种控制可包括对该计量器具地下列动作的一项、两项或三项：♦型式批准♦检定♦检验----计量监督：为核查计量器具是否依照法律、法规正确使用和诚实使用，而对计量器具制造、安装、修理或使用进行控制的程序。----计量评审：为了检查和谁的目的而进行的全部动作。例如，为了在法庭上对计量器具的状态作证，或为了按有关法定要求来确定计量器具的计量性能。2.计量管理的特征：与计量学的特征相一致；大致有：♦统一性；♦准确性；♦法制性；♦社会性；♦权威性；♦技术性；♦服务性；♦群众性；第二节计量器具及特性一、概念1.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，又称计量器具。----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测量器具。----测量仪器：其示值为等效信息的测量计量器具。（1）按其在计量中的作用又可将测量仪器分为测量基准、测量标准和工作用测量仪器。（2）除实物量具外，测量仪器按其功能分为：----显示式测量仪器，又称指示式测量仪器。能显示被测量示值的测量仪器。----比较式仪器。种用于使实物量具或使补测量与量具相互比较的测量仪器。----积分式测量仪器。通过一个量对另一个量的积分，以确定被测量值的测量仪器。----累积式测量仪器。通过对来自一个或多个源中，同时或依次得到的被测量的部分值求和，以确定被测量值的测量仪器。2.测量系统组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其他设备组成的一个系统，可以包含实物量具和化学试剂。3.测量设备测量仪器、测量标准、辅助设备以及进行测量所必须的资料的所有硬件和软件的一种总称。二、测量仪器的特性指影响测量结果的一些明显特征。为了达到测量的预定要求，测量仪器必须具有符合规范要求的计量学特性。测量仪器控制：确定测量仪器的特性，并签发关于其法定地位的官方文件。这种控制可包括对测量一起的下列运作中的一项或几项：♦型式批准♦检定♦检验（一）标称范围、量程和测量范围----示值范围：测量仪器标尺或显示装置所能指示的范围，可用标在标尺或显示器上的单位表示。----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。----量程：标称范围上限值和下限值之差的模。----测量范围：也称工作范围，指测量仪器的误差处在规定的极限范围内的一组被测量的值。（二）额定操作条件、极限条件和参考条件----额定操作条件：测量仪器的正常工作条件，也就是使测量仪器的规定计量特性处于给定极限的使用条件，一般包括被测量和影响的范围或额定值，只有在规定的范围或额定值下使用，测量仪器才能达到规定的计量特性或规定的示值允许误差；----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所能承受的极端条件。它应规定被测量和影响量的极限值。----参考条件：测量仪器在性能试验或进行检定、校准，比对时的使用条件，即标准工作条件，或称为标准条件。（三）示值误差和最大允许误差----示值：由测量仪器所指示的被测量值；----示值误差：指测量仪器的误差，是测量仪器示值与对应输入量的真值（约定真值）之差。可用绝对误差表示也可用相对误差表示；----最大允许误差：对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值。（四）响应特性、灵敏度、分辩力----响应特性：在确定条件下，作用于测量仪器的激励与测量仪器所作出的相应响应之间的关系。可以表达为函数式、数值或图表。----灵敏度：测量仪器响应的变化除以所对应的激励变化。----分辩力：测量仪器显示装置能有效辨别的最小示值差，称为显示装置的分辩力。（五）稳定性和漂移----稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。----漂移：测量仪器计量特性的慢变化。三、测量仪器的选用原则应从技术性和经济性出发，使其计量特性（如最大允许误码、稳定性、测量范围、灵敏度、分辨力等）适当地满足顾客预定要求，既够用，又不过高。（一）技术性♦最大允许误差♦测量范围♦灵敏度♦稳定性♦额定工作条件和极限条件（二）经济性♦基本成本：设计制造成本和运行成本♦安装成本：安装过程（还包括首次检定及停机损失）♦维护成本：仪器维护（周期检定费应计入）第二章法定计量单位第一节概述一、量1.量的表示方法：一般由一个数乘以测量单位表示特定量的大小，称为量值。一个特定量的量值与单位的选择无关。量值与数值、单位的关系可写成：A={A}·[A]■A：某一量的符号；■[A]：单位符号；■{A}：以[A]作为单位所表示的量A的数值。2.基本量：在给定量制中约定第认为在函数关系上彼此独立的量。在国际单位制中，长度、质量、时间、热力学温度、电流、物质的量和发光强度为基本量。3.导出量：在给定量中由基本量的函数所定义的量。4.量制：彼此间存在确定关系的一组量。二、计量单位1.计量单位:为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量,具有约定的名称和符号。其他同种量可与其相比较以表示相对于它的大小。2.基本单位：给定单位中基本量的测量单位。如：CGS单位制中的基本单位为厘米、克和秒。3.导出单位：给定量制中导出量的测量单位。三、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。如：■国际单位制■CGS单位制第二节我国的法定计量单位一、法定计量单位由国家法律承认、具有法定地位的计量单位。■是在国家法律中被承认应该使用的单位；■非法定计量单位则只能在特殊领域中应用；■某些非法定计量单位则只能在特殊情况下，并经过特别允许才能应用。二、国际单位制由国际计量大会（CGPM）采纳和推荐的一种一贯单位制。■是在米制的基础上发展起来的一种一贯单位制，■国际通用符号为“SI”。■它由SI单位（包括SI基本单位、SI导出单位），以及SI单位的倍数单位（包括SI单位的十进倍数单位和十进分数单位）组成，具有统一性、简明性、实用性、合理性和继承性等特点。单位定义1.米：米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内的行程；2.千克：国际千克原器的质量；3.秒：秒是绝---133原子基态两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770周期的持续时间；4.安培：在真空中相距1米的两无限长而圆截面可忽略的平面直导线内通过一恒定电流，若这恒定电流使得这两条导线之间每米长度上产生的力等于2×10-7牛顿，则这个恒定电流的电流强度就是1安培；5.开尔文：水三相点热力学温度的1/273.16；6.摩尔：一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单位与0.012千克碳-12的原子数目相等;7.坎德拉：一光源在给定方向的发光强度，该光源发出频率为540×10-2赫的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683瓦特每球面度。包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位SI词头可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位包括SI辅助单位在内的具有专门名称SI导出单位1.弧度（rad）：一个圆内两条半径之间的平面角，这两条半径在圆周上所截取的弧长与半径相等；2.立体角(sr)：球面度是一个立体角，其定点位于球心，南明它在圆周上所截取的弧长与半径相等；3.频率(Hz)：周期为1秒的周期现象的频率；4.牛顿(N)：使1kg质量产生1m/s2加速度的力；5.帕斯卡(Pa)：每平方米面积上1N的压力；6.焦耳(J)：1N力的作用点在力的方向上移动1m距离所作的功；7.瓦特(W)：1秒内给出1J能量的功率；8.库仑(C)：1A电流在1秒内所运送的电量；9.伏特(V)：在流过1A恒定电流的导线内,二点之点所消耗的功率若为1W,则两点之间的电位差为1伏特的电位差为1伏特；10.法拉(F)：给电容器充1库仑电量时,二板极之间出现1伏特的电位差,则这个电容器的电容为1法拉；11.欧姆（Ω）：在导体两点间加上1V的恒定电位差，若导体内产生1A的屋宇恒定电流，而且导体内不存在其他电动势，则这两点之间的电阻为1欧姆。12.西门子（S）：欧姆的负一次方；13.韦伯（Wb）：让只有一匝的环路中的磁通量在1秒钟内均匀地减小到零，如果因此在环路内产生1伏特地电动势，则环路中的磁通量为1韦帕；14.特斯拉（T）：每平方米内磁通量为1韦帕的磁通密度；15.亨利（H）：让流过一个闭合回路的电流以1A/s的速率均匀变化，如果回路中产生1V的电动势，则这个回路的电感为1亨利；16.摄氏度（℃）17.流明（1m）：发光强度为1坎德拉的均匀点光源向单位立体角（球面度内）发射出的光通量；18.勒斯克（lx)：每平方米为1流明光通量的光照度；19.贝可勒尔(Bq)：1秒内发生1次自发核转变或跃迁；20.戈瑞（Gy）：授予1kg受照物质以1J能量的吸收剂量；21.希沃特（Sv）：剂量当量。四、我国法定计量单位的基本使用方法1.法定计量单位的名称----法定计量单位名称，均指单位的中文名称。简称和全称可以任意选用；----组合单位的名称，原则上与其符号表示的顺序一致；-----乘方形式的单位名称，其顺序应是指数名称在前，单位名称在后。2.法定计量单位和词头的符号----应优先采用国际通用符号，并一律用正体；必要时可将简称作为中文符号；----词头符号的字母，当其所表示的因数小于106时，则用大写体；----单位符号没有复数形式，不得附加任何其他标记或符号来表示量的特性或测量过程的信息；-----由两个以上单位相乘构成的组合单位，相乘单位间可用乘点也可不用。但单位中文符号相乘时必须用乘点；----词头符号与单位符号间不