计量基础知识(正式稿)课件.ppt

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1、主讲：曾松柏,计量基础知识,2023/3/27,2,课 程 内 容,一 概述二 法定计量单位三 测量仪器四 量值溯源、检定、校准和计量确认五 测量误差及数据处理六 原始记录及证书的填写七 测量设备流程管理,2023/3/27,3,一、概 述,1.测量:以确定量值为目的的一组操作。2.计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。注：计量的本质特征是测量，是以实现单位统一、量值准确可靠为目的的 测量,它不等同于普通的测量，它要高于一般的测量，是在特定的条 件下,具有特定含义、特定目的和特殊形式的测量。从广义上说,计量 是对“量”的定性分析和定量确认的过程。狭义地认为，计量是与测量 结果置信度有关的、与

2、测量不确定度联系在一起的一种规范化的测量。3.计量学：是关于测量的科学。注：它涵盖有关测量理论和实践的各个方面，而不论测量的不确定度如 何，也不论测量是在哪个科学技术的领域中进行的。,2023/3/27,4,4.计量的内容计量的内容通常可概括为以下六个方面：(1)计量单位与单位制;(2)测量仪器（或计量器具）,包括实现计量单位的计量基准、计量标准 与工作计量器具;(3)量值传递与量值溯源，包括检定、校准、测试、检验与检测;(4)物理常量、材料与物质特性的测定;(5)测量不确定度、数据处理与测量理论及其方法;(6)计量管理，包括计量保证与计量监督等。,2023/3/27,5,5.计量的分类：根据

3、其作用与地位，计量可分为科学计量、工程计量和法制计量三 类，分别代表计量的基础性、应用性和公益性三个方面。(1)科学计量:是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究。它通 常采用最新的科技成果来准确定义和实现计量单位，并 为最新的科技发展提供可靠的测量基础。(2)工程计量:也称工业计量,是指各种工程、工业企业中的应用计量。(3)法制计量:为了保证公众安全、国民经济和社会发展，根据法制、技术和行政管理的要求，由政府或授权机构进行强制管 理的计量。,2023/3/27,6,6.计量的特点 计量是一项非常复杂的社会活动，是技术与管理的结合体。计量的技术 行为通过准确的测量来体现，计量的监督行为通过实施

4、法制管理来体现。因 此它有以下4个特点：(1)准确性:是计量的基本特点,计量技术工作的核心。经检定、校准等方法确定 计量的准确性，以测量误差、测量不确定度为考核指标，来反映计量结果与 被测量真值的接近程度。（2）统一性：是计量学最本质的特性，从计量的定义可看出计量的统一和一 致。它不仅限于一个国家，而且遍及国际。（3）溯源性：为了使计量结果准确可靠，任何量值都必须溯源至该量值的基准（国家基准或国际基准），也就是说任何量值均能追溯到“源头”。（4）法制性：为实现单位统一、量值准确可靠，不仅要有一定的技术手段，还 要有相应的法律、法规和行政管理等法制手段。,2023/3/27,7,7.计量法律和法

5、规 我国现已基本形成由中华人民共和国计量法及其配套的计量行政法规、规章(包括规范性文件)构成的计量法规体系。(1)中华人民共和国计量法 中华人民共和国计量法，简称计量法，是调整计量法律关系的法律 规范的总称。1985年9月6日经第六届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议审议通过，中华人民共和国主席令予以公布，自1986年7月1日起施行。(2)计量法共6章35条，基本内容包括:(1)计量立法宗旨；(2)调整范围；(3)计量单位制；(4)计量器具管理；(5)计量监督；(6)计量授权；(7)计量认证；(8)计量纠纷的处理；(9)计量法律责任等。其目的，是为了保障单位制的统一和量值的准确可靠，从而促

6、进国民经济和科技的发展，为社会主义现代化建设提供计量保证，并保护人民群众的健康和生命、财产的安全，维护消费者利益，以及保护国家的利益不受侵犯。,2023/3/27,8,(3)计量法规 计量行政法规和规范性文件 a.国务院依据计量法所制定(或批准)的计量行政法规。例如:中华人民共和国计量法实施细则、关于在我国统一实行法定计量单位的命令等。b.省、直辖市、自治区人大常委会制定的地方计量法规。计量规章、规范性文件 a.国务院计量行政部门制定的各种全国性的单项计量管理办法和技术规范。例如:中华人民共和国计量法条文解释、中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录、中华人民共和国依法管理的计量器具目录、

7、计量标准考核规范、国家计量检定规程、国家计量技术规范等。b.国务院有关主管部门制定的部门计量管理办法。例如:国防计量监督管理条例、农业部部级质检中心验收和计量认证程序等。c.县级以上地方人民政府及计量行政部门制定的地方计量管理办法。例如:上海市计量监督管理条例、河北省计量管理条例、湖南省计量管理办法等。,2023/3/27,9,二、法定计量单位,1、计量单位的基本概念：在测量中，通常用数值和测量单位(计量单位)的乘积来表示被测量的量值。（1）计量单位:是指为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。说明：a.计量单位具有约定地赋予的名称和符号,如米：m；千克：kg；b.特定量具有名称、符

8、号和定义，其数值为1,如1m，1kg，1s。（2）计量单位制:为给定量值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。（3）基本单位:给定量制中基本量的计量单位。每个基本量只有一个SI基本 单位。如米（m）就是SI基本单位，而厘米（cm）就不是SI基本单位。（4)导出单位：给定量制中导出量的计量单位。,2023/3/27,10,（5）倍数单位:按约定的比率,由给定单位构成的更大的计量单位。如千米（公里）是米的十进制单位之一；小时是秒的非十进制倍数单位之一。（）国际单位制:是由国际计量大会采纳和推荐的一种一贯单位制,它的国 际通用符号为“SI”。（7）SI词头:在国际单位制中,用以表示倍

9、数单位的词头。国际单位制的构成:SI基本单位 SI单位 包括SI辅助单位在内的具有专门名 称的SI单位 SI导出单位 国际单位制(SI)组合形式的SI导出单位 SI单位的倍数单位,2023/3/27,11,2.我国法定计量单位的构成:(1)我国计量法明确规定，国家实行法定计量单位制度。（2）法定计量单位:是指由国家法律承认、具有法定地位的计量单位。我国的法定计量单位是由国际单位制计量单位和国家选定的其他 计量单位构成。注:a.国际单位制是我国法定计量单位的主体，所有国际单位制单位都是我国的法定计量单 位。但我国的法定计量单位不一定都是国际单位制单位,本身并不构成一个单位制,故 不能称为“法定计

10、量单位制”。b.国家选定的作为法定计量单位的非国际单位制单位，也是我国法定计量单位的重要组 成部分，具有与国际单位制单位相同的法定地位。c.国际标准或有关国际组织的出版物中列出的非国际单位制单位(选入我国法定计 量单位的除外)，一般不得使用。若某些特殊领域或特殊场合下有特殊需要,可以使用 某些非法定计量单位，但应遵守相关的规定。如血压计的计量单位，可任意选用kPa 或mmHg。,2023/3/27,12,（2）我国法定计量单位的构成如下:a.SI基本单位共7个，见表1；b.包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位共21个，见表2；c.国家选定的作为法定计量单位的非SI单位共16个，见表

11、3；d.可以使用的常用单位周、月、年、公里、mmHg共5个；e.由以上单位构成的组合形式的单位。如:米每秒(m/s),每米(m-1),焦耳每 千克（J/kg)；f.由SI词头和以上单位构成的倍数单位。如1d，1MPa,1m，1nA。SI词头共20个，所代表的因数覆盖范围从10-2410+24，常见的如有:T(1012),G(109),M(106),k(103),d(10-1）,c(10-2),m(10-3),(10-6),n(10-9),p(10-12)等。,2023/3/27,13,表1 SI基本单位,2023/3/27,14,表 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位,2023/

12、3/27,15,表3 与国际单位制并用的非国际单位制单位,2023/3/27,16,3.法定计量单位常用的使用规则,1.单位的名称与符号必须作为一个整体使用，不得拆开。例如:摄氏度的单位符 号为，20不得读成或写成“摄氏20度”或“20度”，而应读成“20摄氏度”，写成20。2.在单位之间乘、除采用数学符号“”、“/”表示，如焦耳每千克J/kg，千 克二次方米kgm2 3.用词头构成倍数单位时，不得使用重叠词头。如:不能用1mm表示1nm 等。选用SI 单位的倍数单位，一般应使量的数值处于0.11000的范围 内。例如:1.2104 N可以写成12kN；0.00361m写成3.61mm。4.词

13、头通常加在组合单位中的第一个单位之前。例如:力矩的单位kNm，不宜 写成Nkm。5.通过相除构成或通过乘和除构成的组合单位，词头通常加在分子中的第一个 单位之前，分母中一般不用词头。例如:摩尔内能单位kJ/mol，不宜写成 J/kmol。但质量的SI单位kg不作为有词头的单位对待。例如:比授能的单位以 写成J/kg。当组合单位分母是长度、面积和体积单位时，按习惯和方便，分 母中可以选用词头构成倍数单位。例如:密度的单位可以选g/cm3。,2023/3/27,17,4.常见的计量单位表述错误举例:,2023/3/27,18,三、测量仪器,1.测量仪器的定义：也称为计量器具，是单独地或连同辅助设备

14、一起用以进行测量的器具。测量仪器的 主要特点是 用于测量；本身是一种技术工具或装置。如体温计、量块、差压变送 器、热电偶检定装置等。2.测量仪器的分类：(1)测量仪器按其结构特点可分为测量用的仪器仪表、实物量具、标准物质及测量系统（装置）。测量用测量仪器仪表按其结构和功能特点可分为四种：a.显示式测量仪器，又称为指示式测量仪器：能直接或间接显示出被测量的示值;这类 测量仪器按其给出示值的形式，又分为模拟式、数字式和记录式三种，如：模拟电压 表、数字多用表、温度记录仪、等。b.比较式测量仪器：使被测量具或使被测量与标准量具相互比较，如惠斯登电桥等。c.积分式测量仪器：通过一个量对另一个量的积分，

15、以确定被测量值，如累计式轨道 衡、总加式电功率表等。d.累积式测量仪器：通过对来自个或多个源中，同时或依次得到的被测量的部分值求 和,以确定量值的测量仪器，如电能表等。,2023/3/27,19,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。如：砝码、标准信号发生器、量块、标准物质等。注:实量物具不同于一般的测量仪器。量具本身所复现或提供的已知量值，即给 定量，就是其本身量值的实际大小，而一般测量仪器所指示的量值往往是一种等 效信息。如体温计所指示的温度自身并不能提供一个实际温度值，而只是一种等效 信息。常用的千分尺、游标卡尺、百分表，虽然习惯称之为“通用量具”，但按定

16、义 它们并不是量具,标准物质即参考物质按定义则属于测量仪器中的实物量具。标准物质:也叫参考物质，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、评价测量方法或给材料赋值的一种材 料或物质。它可以是纯的或混合的气体、液体、固体。如CO标准气 体、化学分析用的标准溶液、钢铁成分分析标准物质等。注:有证标准物质（参考物质）：附有证书的标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定，使之可溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。,2023/3/27,20,测量系统:组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备。这里所指的全套测量仪

17、器包括各种测量仪器、实物量具或标准物质，其它 设备包括电源、稳压器、指示仪器、开关线路及辅助设备。如热电偶检定装 置、磁性材料磁特性测量装置等，建立测量系统(或装备)的目的是为了便于 操作，提高可靠性和工作效率，减少其影响量的影响和提高测量的准确度。（2）按其计量学用途或在统一单位量值中的作用，测量仪器又可分为测 量标准和工作用测量仪器。测量标准：也称为计量基准或计量标准，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。如：1kg的标准砝码，二等标准铂电阻等。测量标准按量传体系通常又分为:基准（原级标准)、次级标准、参考标 准、工作标准

18、。,2023/3/27,21,基准:具有最高的计量学特性,其值不必参考相同量的其他标 准,被指定的或普遍承认的测量标准。次级标准：通过与相同量的基准比对而定值的测量标准。参考标准：在给定地区或在给定组织内，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。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。注：1.工作标准通常用参考标准校准。2.用于确保日常测量工作正确进行的工作标准为核查标准。,2023/3/27,22,.测量设备 测量设备：测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量 所必需的资料的总称。注：（1）测量设备不仅包含一般的测量仪器，而且包

19、括各等级的测量标准，各 类参考物质和实物量具，与测量设备连接的各种辅助设备，以及进行 测量所必须的软件和资料。（2）辅助设备主要指本身不能给出量值而没有它又不能进行测量的设备，以及作为检验手段用的工具、工装、定位器、模具等。辅助设备有时 会直接影响测量的准确可靠程度。（3）进行测量所必须的软件和资料，是指设备使用说明书、作业指导书以及有关测量程序文件等软件，当然也包括一些测量仪器本身的控制和测量程 序。没有这些资料和软件，也不能给出准确可靠的数据。所以测量设备是对测量所包括的硬件和软件的统称。,2023/3/27,23,4.测量仪器的主要计量特性 计量特性：是指影响测量的可区分的特性。,主要计

20、量特性,测量范围,准确度,误差,灵敏度,分辨力,重复性,稳定性和漂移,工作条件,2023/3/27,24,4.1 标称范围、测量范围和量程标称范围:测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围，称为标称 范围。通常用它的上限和下限表示,如:100200。当下限（即最 小值）为零时，标称范围一般只用其上限（即最大值）来表示。测量范围：也称工作范围,测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。它与测量设备的最大允许误差有关，测量设备的误差处于最大允许 误差内的那一部分范围才为测量范围。测量范围总是等于或小于标 称范围。量程：标称范围两极限之差的模，如:-10V+10V的标称范围,其量程为20

21、V。注:测量范围、标称范围强调的是“区间”界限，量程强调的是“某一具体”的值。,2023/3/27,25,4.2 准确度和准确度等级测量准确度：测量结果与被测量真值之间的一致程度。测量仪器的准确度:给出接近于真值的响应的能力，也就是指测量仪器给出的示值接近于真值的能力。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仪器的等别、级别。准确度等级通常按约定注以数字或符号，并称为等级指标。,2023/3/27,26,注:1.测量准确度是一个定性的概念，不宜将其定量化。我们可以说准确度高 低、准确度为0.25级、准确度为3等或准确度符合标准或准确度符合 标准等，而不宜将准确度与数字直接

22、相连，例如:准确度为0.25%、16mg或 16mg等。2.在实际应用中测量仪器的准确度这一表述是用其他定量的概念来进行表述 的,如:准确度等级、测量仪器的示值误差、测量仪器的最大允许 误差或测量仪器的引用误差等。3.“等”与“级”是测量仪器的主要特性指标之一,准确度等级实质上是以测量仪器 的误差来定量表述测量仪器准确度的大小。“级”根据示值误差大小确定,按 标称值使用,如1.0级指示仪表，则其满量程误差为1.0%FS；“等”根据扩展 不确定度大小确定,一般按检定证书上的实际值使用,如3等量块,4等量块。其 等别也是以其示值的最大允许误差来划分的,如一等、二等标准水银温度计。4.按国家GB/T

23、13283-1991标准规定仪表的精度等级有0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0。数字越小,说明该仪表准确度越高。,2023/3/27,27,4.3 误差4.3.1 示值误差a.示值:就是由测量仪器所指示的被测量值。b.误差:测量结果减去被测量的真值。c.测量仪器的示值误差:是测量仪器示值与对应的输入量的真值之差。d.测量仪器的示值误差是测量仪器最主要的计量特性之一，本质上反映了测量仪器准 确度的大小，即测量仪器给出接近于真值的响应的能力。示值误差大，则其准确度 低；示值误差小，则其准确度高。可用绝对误差形式表示，也可用相对误差形式表示。

24、e.示值误差是相对真值而言的，由于真值不能确定，实际上使用的是约定真值 或实际值。为确定测量仪器的示值误差，当接受高等级的测量标准对其进行 检定或校准时，该测量标准器复现的量值即为约定真值，通常称为实际值、校准值或标准值。,2023/3/27,28,4.3.2 最大允许误差最大允许误差:对给定的测量仪器，由规范、规程等所允许的误差极限值。通常 可简写为MPE，有时也称为测量仪器的允许误差限。4.3.3 示值误差和最大允许误差 a.示值误差和最大允许误差均是对测量仪器本身而言的。b.最大允许误差是指技术规范(例如标准、检定规程、校准规范)所规定的允许的误差极限值，它是一个判定测量仪器合格与否的规

25、定的要求；c.示值误差则是指测量仪器某一示值的误差的实际大小，它是通过检定、校准所得到的一个值或一组值，用以评价测量仪器是否满足最大允许误差的要求，从而判断其是否合格，或者根据实际需要提供修正值，以提高测量结果的准确度。,2023/3/27,29,4.4 灵敏度4.4.1 灵敏度:测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。它反映测量仪器被测量(输入)变化引起仪器示值(输出)变化的程 度，用被观察变量的增量(即响应或输出量)与相应被测量的增量(即激励或输入量)之商来表示。如果被测量变化很小，而引起的示 值改变(输出量)很大，则该测量仪器的灵敏度很高。4.4.2 灵敏度是测量仪器重要的计量特性之一，其

26、值应与测量目的相适 应，并不是越高越好。例如:为了方便读数，及时地使示值稳定下 来，有时还需要施加阻尼，特意降低灵敏度。,2023/3/27,30,4.5 分辨力 4.5.1 显示装置的分辨力:显示装置能有效辨别的最小的示值差，简称为分辨力。4.5.2 分辨力是显示装置中对其最小示值的辨别能力。模拟式显示装置 的分辨力，通常为标尺分度值的一半，即用肉眼可以分辨到一个分 度值的1/2；对于数字式显示装置，就是当变化一个末位有效数字 时其示值的变化。因此，分辨力高可以降低读数误差，从而减少由 于读数误差引起的对测量结果的影响。4.5.3 对多量程的测量仪器,在不同的量程上,其分辨力是不同的,通常在

27、最 低量程上,分辨力最高。例如：最低量程为0999.9的数显表,末 位变化一个字时显示最小变化值为0.1,则表的分辨力为0.1。,2023/3/27,31,4.6 稳定性和漂移 4.6.1 稳定性:是指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。4.6.2 若稳定性不是对时间而言,而是对其他量而言，则应予明确说明。稳定性通 常用以下两种方式定量地表征:(1)计量特性变化某个规定的量所经历的时间；(2)计量特性经过规定的时间所发生的变化量。例如:标准电池对其长期稳定性(电动势的年变化幅度)和短期稳定性(电动势在35天内的变化幅度)，分别提出了明确的要求；量块 的稳定性，则以规定长度每年的允许最大变化

28、量(微米/年)进 行考核。4.6.3 对于测量仪器，尤其是测量标准或某些实物量具，稳定性是重要的计量特 性之一。测量仪器产生不稳定的因素很多，主要原因是元器件的老化、零 部件的磨损，以及使用、储存、维护工作不细致等所致。对测量仪器进行 周期检定或定期校准，就是对其稳定性的一种考核。,2023/3/27,32,4.6.4 漂移:测量仪器计量特性的慢变化。它反映了在规定的条件下，测量仪器 计量特性随时间的慢变化，如在几分钟、几十分钟或几小时内，保持其 计量特性恒定的能力。例如:测量仪器在规定时间内的零点漂移，线性测 量仪器静态特性随时间变化的量程漂移。4.6.5 漂移往往是由于温度、压力、湿度等外

29、界变化所致，或由于仪器本身性 能的不稳定所致。测量仪器使用前采取预热、预先在实验室内放置一段时 间与室温等温，就是减少漂移的一些措施。,2023/3/27,33,4.7 测量仪器的重复性4.7.1 测量仪器的重复性：是指在相同的测量条件下，重复测量同一被测量，测量仪器提 供相近示值的能力。4.7.2 各次测量结果越接近，表示仪表的重复性越好。通常用观测值 的实标准偏差s来表示。相同的测量条件是指：相同的测量程序、相同的观察者、使用相同的测量设备、在相同的地点、在短时间 重复测量。实标准偏差计算公式：,2023/3/27,34,4.8 工作条件的特性:额定操作条件、极限条件和参考条件,4.8.1

30、 额定操作条件:是指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 于给定极限内的使用条件。在这些条件中，一般包括被测量和影响量的范围或额定值，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值。例如:工作压力表测量范围的上限为10MPa，则压力的最大值只能加到10MPa；额定电流为10A的电能表，其输入电流不得超过10A。在使用测量仪器时，额定操作条件十分重要，只有满足这些条件，才能保证测量结果的准确性和可靠性。4.8.2 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。极限条件应规定被测量和影响量

31、的极限值。例如:有些测量仪器可以进行测量上限之上10%的超载试验，在包装条件下的振动试验，(-40+50)的温度试验或95%RH以上的湿度试验等，这些都属于测量仪器的极限条件。,2023/3/27,35,4.8.3 参考条件:是指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。这些条件一般应对作用于测量仪器的影响量的参考值或参考范围做 出明确规定，以真正反映测量仪器的计量性能和保证测量结果的可比性。4.8.4 额定操作条件、极限条件和参考条件三者的关系:额定操作条件是测量仪器正常使用的条件，参考条件是为确定测量仪器本身计量性能所规定的标准条件，极限条件则

32、是仪器不受损坏和不降低准确度所允许的极端条件。在这三者中，参考条件的要求最严，额定操作条件则较宽，而极端条件的范围和额定值为最大。,2023/3/27,36,5.测量仪器的选用原则 选用测量仪器时应从技术性和经济性出发，使其计量特性(如最大允许误差、稳定性、测量范围、灵敏度、分辨力等)适当地满足预定的要求，既要实用，又不过高。4.7.1 在选择测量仪器的最大允许误差时，通常最大允许误差为被测量对象所要求误差的 1/31/10，测量范围应使其上限与被测量值相差不大而又能覆盖全部量值,一般为 被测测量范围的4/3。4.7.2 尽量选用标准化、系列化、通用化的测量仪器，以便于安装、使用、维修和更换。

33、4.7.3 从经济上来说，应尽量选用能满足预定要求而成本又较低的测量仪器,因此测量仪 器的测量准确度越高，通常伴随着成本的上升。所以在选用测量仪器时,如果不从 实际需要考虑,而选用超越测量目的的高性能的测量仪器，那将是很不经济，也是毫 无必要的。,2023/3/27,37,1.量值溯源1.1 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的参考标准(通常是国家测量标准或国际测量标准)联系起来的特性。1.2 量值溯源的原则:全部测量仪器必须是可溯源的,在量值溯源时,必须依 照国家检定规程(技术规范)或规定的技术方法进行。检定/校准是量值溯源的主要途径和重要

34、手段。1.3 量值溯源的实现：a.送至有资质的外部检定/校准机构进行检定/校准;b.建立本单位最高计量标准,进行内部检定/校准;c.使用有证标准物质来实现;d.当溯源至国家标准不可能或不适用时,可通过比对或参加能力验证等途 径来实现。,四、量值溯源、检定、校准和计量确认,2023/3/27,38,2.检定2.1检定:是指“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。2.2 检定是法制计量工作中计量器具控制的重要组成部分，它的对象是法制管理范围内的计量器具(通常说的强制检定)实施检定,检定的依据是计量检定规程。2.3 检定是查明和确认计量器具是否满足法规中

35、所规定的计量要求，技术要求及有关行政要求。,2023/3/27,39,2.3注:计量器具的法定要求是计量要求、技术要求和行政管理要求，具体操 作是:2.3.1 计量检查：确定计量器具的误差及其他计量特性。如测量不确定 度、示值误差、准确度等级；稳定性、重复性和漂移；读数装置分 辨力、分度值、电磁干扰敏感度等。2.3.2 技术检查：为满足计量要求而必须具备的结构、安装要求,读数 的可见性,是否存在欺骗的可能等。2.3.3 行政检查：包括标识、铭牌、型式批准、检定标记、许 可证标记、有关证书及有效期、密封，锁定和其他计量安全装置的 完整性、检定、修理和维护记录等。2.3.4 通过检定必须作出合格与

36、否的结论，并加标记和出具证书。合格 的发给检定证书，它是“证明计量器具已经过检定，并获得满意 结果的文件,不合格的发给检定结果通知书，它是“声明计量器具 不符合有关法定要求的文件”,2023/3/27,40,2.4 检定的分类：2.4.1 检定根据其依法管理的形式可分为强制检定和非强制检定:a.强制检定是指由政府计量行政主管部门所属的法定计量检定机构或授权的计量检定机构，对某些测量仪器实行的一种定点定期的检定。我国目前强制检定的范畴有：对用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面且列入中华人民共和国强制检定的工作计量器具明细目录的工作计量器具，社会公用计量标准器具，以及部门和企业、事业

37、单位的各项最高计量标准器具。b.非强制检定是指由使用单位自己或委托具有社会公用计量标准或授权的计量检定机构，对强检以外的其他测量仪器依法进行的一种定期检定。其特点是使用单位依法自主管理，自由送检，自求溯源，自行确定检定周期。c.为达到统一量值的目的，对国家规定强检的应依法实施强制检定，对强检以外的，企业可根据不同需要和条件采取检定、校准、校验、测试、比对等形式，可以以校准为主要的量值溯源方式。,2023/3/27,41,2.4.2 检定根据其目的和性质可分为首次检定和后续检定。a.首次检定:对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定。b.后续检定:计量器具首次检定后的任何一种检定。(1)强制性周期

38、检定；(2)修理后检定；(3)周期检定有效期内的检定，不论它是由用户提出申请，或由于某种 原因使有效期内的封印失效而进行的检定。C.周期检定：按时间间隔和规定程序，对计量器具定期进行的一种后续 检定。,2023/3/27,42,3.校准3.1 校准: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。注:a.校准结果既可给出被测量的示值,又可确定示值的修正值，并可确定是否在预期的允差范围之内；b.校准也可确定其它计量特性,如影响量的作用;c.校准的结果可以记录在校准证书或校准报告中。该定义的含义：a.在规定的条

39、件下，用一个可参考的标准，对包括参考物质在内的测量 器具的特性赋值，并确定其示值误差；b.将测量器具所指示或代表的量值，按照校准链，将其溯源到标准所复现的量值。,2023/3/27,43,3.2 校准的目的 确定示值误差，并可确定是否在预期的允差范围之内。得出标称值偏差报告值，可调整测量器具或对示值加以修正。给任何标尺标记赋值或确定其他特性值，给参考物质特性 赋值。实现溯源性。,2023/3/27,44,3.3 校准的基本要求 校准应满足的基本要求如下:（1）环境条件:校准如在检定（校准）室进行，则环境条件应满足实验室要求的温 度、湿度等规定。校准如在现场进行，则环境条件以能满足仪表现场使用的

40、条 件为准。（2）标准器:作为校准用的标准器其误差限应是被校表误差限的1/31/10。（3）人员:a.校准虽不同于检定，但进行校准的人员也应经有效的考核，并取得相应的合 格证书，只有持证人员方能出具校准证书和校准报告，也只有这种证书和报告 才认为是有效的。b.会正确使用校准证书报告，如修正值的正确使用；证书无数据时，应知道其“合格”的含义是在多大的允差范围，等级的误差有多大。,2023/3/27,45,4.计量确认4.1计量确认:确保测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作。其目的是 以确保测量设备的计量特性满足测量过程的计量要求。4.2计量确认一般包括校准、必要的调整和修理及随后的再校准，与

41、设 备预期使用的计量要求相比较以及所要求的封印和标签。4.3 预期使用的计量要求包括测量范围、分辨率、最大允许误差、稳定性 等。4.4 当“计量要求”须根据法律法规的要求确定时，“计量确认”就等同于“检 定”。如锅炉制造行业中用于压力容器泵水试验的压力表，其“计量要 求”就是国家计量检定规程JJG 52-1999弹簧管式一般压力表、压力真空表和真空表所规定的计量特性和技术要求。因为用于压力容器泵水试验的压力表属国家规定的强检计量器具。,2023/3/27,46,5.检定、校准和计量确认的主要区别,2023/3/27,47,五、测量误差及数据处理,1.测量误差的定义1.1 测量误差:测量结果减去

42、被测量的真值。注：a.由于真值不能确定，实际上用的是约定真值。b.当有必要与相对误差相区别时，此术语有时称为测量的绝对误差。注意不要与误差的绝对值相混淆，后者为误差的模。1.2 测量结果：由测量所得到的赋予被测量的值。注：a.可为测得值、示值、测量结果、标称值、计算近似值、实验值及猜测的 值等。b在给出测量结果时，应说明它是示值、未修正测量结果或已修正测量结 果，还应表明它是否为几个值的平均。c在测量结果的完整表述中应包括测量不确定度，必要时还应说明有关影 响量的取值范围。,2023/3/27,48,1.3(量的)真值:(量的)真值与给定的特定量的定义一致的值。注：a量的真值只有通过完善的测量

43、才有可能获得。b真值按其本性是不确定的。c与给定的特定量定义一致的值不一定只有一个。d.对于测量而言，一个量本身所具有的真实大小认为是被测量的真 实值。一般来说，真值不可能确切获知，它是一个理想的概念。然而，人们约定俗成，把某些相对意义上来说接近于真值的值用 于替代真值，因此是可知。,2023/3/27,49,1.4 从实用的角度，真值获知的形式有如下几种：1.4.1 理论真值：理论真值往往在定义或公式表达式中给出。如平面三 角形的内角和为180,四边形的内角和为360。1.4.2量的约定真值：对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定 量的值，有时该值是约定采用的。注：1约定真值有时称为指定值

44、、最佳估计值、约定值或参考值。2常常用某量的多次测量结果来确定约定真值。,2023/3/27,50,1.5 在实际测量中，通常利用被测量的实际值、已修正过的算术平均值、计量标准 器所复现的量值以及计量学约定值作为约定真值。如：被测量的实际值：某砝码名义上标注为1kg，测量时实际值为 1.002kg，可把1.002kg当作约定真值。已修正过的算术平均值：对某量重复测量5次，用5次测量值的平均值作为约定真值。注：算术平均值是指对某个被测量进行n次测量，所得的n个测量值（xi,i=1,2,3,n）的 代数和除以n而得的商。即：x 1/n(x1+x2+xn）,计量标准器所复现的量值：高一级标准器具允许

45、误差为低一级标准器 或普通计量仪器（被测对象）允许误差的1/31/10，高一级标准器具 所复现的量值就作为约定真值。计量学约定值：长度单位，米是光在真空中在1/299792458秒的时间 间隔内行程的长度；标准重力加速度g=9.90665m/s2,2023/3/27,51,2.测量误差的表示方法,2.1 测量误差根据其表示方法的不同可分为：,2023/3/27,52,2.2 绝对误差测量结果减去被测量的真值。即：=x-x0 式中：绝对误差 x 测量结果 x0真值2.3 与绝对误差相关的概念2.3.1 修正值(c)：用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值，它的大小与误差的绝对值相等

46、,符号相反，即：x0=x+c 即：c=-注：1修正值等于负的系统误差。2由于系统误差不能完全获知，因此这种补偿并不完全。2.3.2 偏差：一个值（计量器具的测得值、实际值等）减去其标称值。即某值与 其参考值之差。偏差=实际值标称值2.3.3 偏差与修正值相等，与绝对误差的绝对值相等而符号相反。,2023/3/27,53,2.4 绝对误差的特点 绝对误差有单位，其单位与测量结果相同。绝对误差有大小（值）和符号（），表示测量结果偏离真值的 程度。绝对误差不是对某一被测量而言，而是对该量的某一给出值来 讲。如砝码的误差为0.002g(错误)，10g砝码的误差(或示值误差)为 0.002g(正确)。绝

47、对误差表示测量结果偏离真值的程度，它不能完整的反映仪表的准确程 度，只能反映某一测量点的准确程度，一般从各个点的绝对误差中取最大的绝对误差作为该仪表的绝对误差。,2023/3/27,54,2.5 例：用2.5级压力表测量某压力值为1.6MPa,用另一只0.4级精密压力表测得压力值为1.593MPa,求该压力值的绝对误差？解:=x-x0=1.6-1.593=0.007 MPa注：在计量仪表检定(校准)中存在“对表读表”法,其示值误差（绝对误差）的检定（校准）一般按下列两种方式：a.回程误差:在相同条件下，被测量值不变，计量器具行程方向不同其示值之差的的绝对 值,回程误差也称滞后误差。b.对回程误

48、差小的仪表,如电工三表、热工二次仪表等，一般采用按检定（校准）点对被 检表来读取标准表示值，如某电流表示值为1.5mA,标准表相应指示出1.51mA,则=x-x0=1.5-1.51=-0.01mA c.对回程误差大的仪表,如压力表等，一般采用按检定（校准）点对标准表来读取被检表 的示值,如某标准压力表示值为3.50MPa,被检表相应指示出3.49MPa。则=x-x0=3.49-3.50=-0.01MPa.,2023/3/27,55,2.6 相对误差 2.6.1 相对误差绝对误差与被测量的真值之比。即 r=(/x0)100%相对误差是一个比值，它不仅与绝对误差的大小有关，与被测量的大小也 有关，

49、相对误差一般用百分数（%）表示。2.6.2 特点相对误差只有大小和正负号，而无计量单位。相对误差常用来评价测量仪器的准确度，相对误差越小，准确度越高。2.6.3 举例：例：有一标称范围为0300V的电压表，在示值100V处，其实际值为 100.50V，求该电压表示值100V处的相对误差?解:r=(/x0)100%=(100.00-100.50)/100.50100%=-0.5%,2023/3/27,56,2.7 引用误差2.7.1引用误差绝对误差与其特定值之比。即r=（/xN）100%注：特定值XN是指仪表的量程（量程:仪表标称范围上、下限之差的模，如某仪表标称范围为200500,则该表的量程

50、为300），当下限为零时，量程即为标称范围的上限值。例：一标称范围为-1050的温度计，当其示值为20时，测得的实际温度值为19.5,求该温度计在示值为20时的引用误差?解:r=/xN=(20-19.5)/50-(-10)=0.8%,2023/3/27,57,2.7.2 特点 引用误差一般用百分数（%）表示，它实际是一种简化和实用的“相对误差”。仪表的准确度等级一般根据最大引用误差来确定。所以仪表的准确度等级的确定不仅与绝对误差有关，与仪表的量程也有关。注：当用最大引用误差来确定仪表的准确度等级时，一般是将“”及“%”号去掉，如某仪表的最大引用误差为-1.5%,则该仪表的准确度 等级为1.5级