一、计量基础知识培训讲义+bqdd

计量基础知识培训讲义1培训讲义计量基础知识（含不确定度评定）二〇一一年六月·上海计量基础知识培训讲义2计量基础知识（含不确定度评定）培训讲义第一部分计量基础知识一、概述计量是关于测量的科学，它涉及测量理论、测量技术和测量实践等多个领域。计量是科学技术的一个重要组成部分，是人类社会进步和科学技术发展同步发展的。现代计量是国民经济建设和国防建设中一项重要的技术基础，是一个国家、一个地区和一个行业发展的探测器。计量技术是科技创新的基础技术，又是高科技产业化发展的一个重要条件。1.计量的历史秦始皇以前的度量衡——从奴隶制社会向封建制社会发展过程中产生度量衡。秦始皇统一度量衡——度制、量制、衡制的统一，规定了允差和校正周期。汉朝巩固和发展了秦始皇的度量衡制度。以后历代更替但度量衡制度却在秦制的基础上得到加强和提高。民国时期虽然有《度量衡法》、《全国度量衡划一程序》，但计量单位得不到统一，市制、公制、英制和各种杂制并行，计量制度极为混乱。新中国成立后计量工作进入了一个新的发展时期，经历了从行政管理到法制管理的发展过程。逐步恢复和发展我国的计量管理。《中华人民共和国计量法》和《中华人民共和国标准化法》显示我们的计量和标准化工作进入法制管理轨道。a)管理范围和方式：从度量衡管理——现代计量管理；b)计量技术：从尺、升、斤的校准——十大计量专业量值统一；c)计量单位制：从市制和米制共存——采用国际单位制；1950年中央人民政府财经委员会技术管理局设立度量衡处。1953年一机部成立计量检定所筹备处。由此将“度量衡”改称为“计量”。1954年11月人大常委会一届二次会议批准成立国家计量局。1956年11月将“国家计量局”改称“中华人民共和国国家计量局”。1959年6月25日国务院发布《关于统一我国计量制度的命令》，确定公制（国际米制）为我国基本计量制度。1965年7月国家科委计量局调整为只主管计量业务的职能机构，另成立中国计量科学研究院和战备基地四川计量分院——我国的计量管理体系和计量技术体系构架计量基础知识培训讲义3基本形成。1970年9月国际科委计量局和中国计量院合并归中科院流导。1972年11月将标准化和计量两项事业合并成立国家标准计量管理局。1978年5月将“国家标准计量管理局”改为“国家计量总局”和“国家标准总局”。1985年9月6日颁布了《中华人民共和国计量法》，1086年7月1日正式施行。1985年10月中国计量学院成立。从1986年7月1日计量法的颁布施行，是我国的计量工作向法制管理方向发展的一个重要转折。（1986年以前是“行政计量”，1986年以后进入“法制计量”）1987年11月颁布11个计量管理办法：其中《产品质量检验机构计量认证管理办法》建立了计量认证管理制度。1998年引入“实验室认可”机制。目前计量管理的现状是计量认证的审查认可和实验室认可并行状态。计量认证和实验室认可的异同项目原则适用考核标准实验室考核内容计量认证依法中国专用“强制”/自愿仪器、环境、人员、管理制度等实验室认可互认国际ISO/IEC170252.什么是计量计量的定义：实现单位统一、量值准确可靠的活动。从广义上说，计量是对“量”的定性分析和定量确认的过程。3.计量的分类1）科学计量：即真正意义的计量学，涉及十大类的计量，包括：几何、光学、电离辐射、力学、声学、热工、化学、电磁、无线电、时间频率。2）工程计量：企业内部的计量。源于需求，满足需求。3）法制计量：官方授权强制管理的计量。4.计量的特点1）准确性。测量结果与被测量真值的接近程度。2）一致性。重复性和复现性。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。计量基础知识培训讲义44）法制性。国家计量法规体系：法律，行政法规，地方性法规和部门规章。5）社会性。是社会发展的产物，与每个公民的生活实践息息相关。6）经济性。在实施计量管理的过程中，必须注意经济效益。明确投资方向，确定投入产出比。5.计量的内容计量研究的内容包括六个方面：1）计量单位与单位制2）计量器具（计量基准、计量标准、工作计量器具）是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。3）量值传递与量值溯源4）物理常量、材料与物质特性的测定5）测量误差、测量不确定度与数据处理6）计量管理——计量的法律、法规和规章二、测量仪器1．测量仪器的定义和分类1）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）。2）分类：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器具。仪器仪表——用以测量，将被测量转换成可读取其量值的模拟量或数字量。按其功能可分为指示式测量仪器、记录式测量仪器、累计式测量仪器、积分式测量仪器、模拟式测量仪器、数字式测量仪器。标准物质——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、评价测量方法或材料赋值的一种材料或物质。也称为“有证参考物质”，其特性值都附有给定置信概率水平的不确定度。测量系统——组装起来用以进行特定测量的全套计量仪器和其它辅助设备。如热电偶检定装置，热能表检定装置等。测量系统的测量误差主要取决于计量仪器，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低一个数量级。2．计量器具的主要特性计量基础知识培训讲义51）有关工作范围的特性示值——测量仪器所给出的量的值。标称值——测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值，该值为修约值或近似值。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。测量范围（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。量程——标称范围内两极限之差的模。2）有关工作条件的特性额定操作条件（正常工作条件）极限条件参考条件3）有关响应方面的特性响应特性——在规定条件下，激励与其响应的关系。如热电阻的电阻值是温度的函数。灵敏度——测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。数字仪表通常以最低量程的一个末位分辨力（有效数字）表示；模拟仪表通常以最低量程的最小分度值表示。鉴别力[阈]——使测量仪器产生未觉察的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应是缓慢的和单向的。分辨力——显示装置能有效辨别的最小的示值差。数字仪表为一个末位有效数字（最小非零读数）；模拟仪表可以理解为合理的最小分度值1/n的估读值。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。4）有关准确度方面的特性测量仪器的准确度——测量仪器给出接近于真值的响应能力。测量的准确度——测量结果与被测量真值之间的一致程度。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要求的等别、级别。【测量】误差——测量结果减去被测量的真值。计量基础知识培训讲义6【示值】误差——测量仪器示值与对应输入量的真值之差。最大允许误差——测量仪器的允许误差限。基值误差——测量仪器在规定示值或规定的被测量值处的测量仪器误差。零值误差——零值的基值误差。固有误差——也称基本误差。在参考条件下确定的测量仪器的误差。偏移——测量仪器示值的系统误差。抗偏移性——测量仪器给出不含系统误差的示值的能力。引用误差——测量仪器的误差除以仪器的特定值。5）有关性能方面的特性漂移——测量仪器计量特性的慢变化。稳定性——测量要求保持其计量特性随时间恒定的能力。超然性——测量仪器不改变被测量的能力。如：天平是超然的，因为它在测量时不会影响被测的质量；电阻温度计是不超然的，因为在测量时它会使被测介质升温（即使很微量）。重复性——在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。（相同条件：测量程序、测量的观察者、测量设备、参考测量标准、地点，短时间内重复测量）复现性——不同的人在不同时间使用不同的原理、方法、测量仪器对某量进行测量结果的一致性。（不同条件：测量原理、测量方法、观察者、测量设备、参考测量标准、地点，一段时间间隔）可靠性——测量仪器在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。（可用平均无故障工作时间MTBF来表示）3．测量标准测量标准（也称计量基准、计量标准）——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。测量标准按量传体系通常有：基准——（也称原级标准）最高标准。国家标准、国际标准次级标准——通过与相同量的基准比对而定值的测量标准。（包括副基准、工作基准）计量基础知识培训讲义7参考标准——在给定地区或组织内，通常具有最高计量学特性的测量标准，在该处所做的测量均从它导出。（社会公用计量标准）工作标准——用于日常校准或核查实物量具、测量仪器或参考物质的测量标准。三、计量检定1.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。2.特点a)检定对象——计量器具b)检定目的——判定计量器具是否符合法定要求c)检定依据——国家或地方、部门计量检定规程d)检定结果——必须作出是否合格的结论，并出具证书或加盖印记e)检定性质——具有法制性f)计量主体——计量检定人员四、校准1.定义在规定条件下，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量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。2.与检定的共同点均属于量值溯源的一种有效合理的方法和手段，目的都是实现量值的溯源性。3.与检定的区别区别点检定校准特点对计量特性进行全面的评定确定其量值测量环境依据检定规程，有严格要求没有严格要求，但要求记录法制性作出合格与否的结论，具有法制性不判断计量器具的合格与否报告检定证书或检定结果通知书校准证书或校准报告五、量值传递与量值溯源1.量值传递通过对计量器具的检定或校准，将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计计量基础知识培训讲义8量标准传递到工作计量器具，以保证对被测对象量值的准确一致。2.量值溯源通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定参考标准，通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性。3.溯源等级图一种代表等级顺序的框图，用以表明计量器具的计量特性与给定量的基准之间的关系。六、法定计量单位1.SI基本单位量的名称单位的名称单位的符号长度米m质量千克（公斤）kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]mol发光强度坎[德拉]cd2.法定计量单位的构成我国法定计量单位国际单位制(SI)单位SI制单位SI基本单位（7个）SI导出单位包括SI辅助单位（2个）在内的具有专门名称的SI导出单位（2+19个）组合形式的SI导出单位SI单位的倍数单位（十进倍数单位和十进分数单位）20个国家选定的作为法定计量单位的非SI单位（16个）由以上单位构成的组合形式的单位3.法定计量单位使用规则依据：GB3100《国际单位制及其应用》和GB3101《有关量、单位和符号的一般原则》1)法定计量单位的名称（组合单位的名称）计量基础知识培训讲义92)法定计量单位和词头的符号（组合单位的符号）符号——中文符号和国际通用符号两种。中文符号一般只在初中、小学课本和普通书刊中有必要时将单位的简称作为符号使用；国际通用符号一般由拉丁字母或希腊字母和特殊的数学符号形成。书写——单位和词头用正体；词头符号的字母，是否用小写以表示的因数小于106为界；量的符号用斜体。读音——单位与词头的符号按单位与词头的中文名称（或简称）读音，即汉字读音（不能用汉语拼音或英文读音）。如：kg，cm，kPa。4.使用注意事项1）组合单位的中文符号和中文名称。依据单位符号的顺序读音和书写，其中“•”不读；“/”读“每”；指数名称读在前，面积读平方，体积读立方。2）在一个单位中一般不允许国际符号与中文符号混用。如速度不能用km/小时。3）词头符号与单位之间不得留空隙或表示乘的符号。质量热容MJ/(kg•K)不能用M·J/kg/K，读成“兆焦耳每千克开尔文”。4）组合单位的倍数单位一般只用一个词头，并尽量用在组合单位中第一个单位，词头通常在分子的第一个单位之前（分母为长度、面积、体积及质量kg单位的除外）。电容