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1、2020 5 9 第一节概述 第二章计量基础知识 2020 5 9 第一节概述 一 计量学及其分类 1 定义 计量学是关于测量的科学 第一节概述 一 计量学的定义及研究内容 2 研究内容 包含五个方面 P74 75 二 计量学的分类 分类方法很多 目前我国通常按照内容的不同将其分为几何 温度 力学 电磁学 电子 时间频率 电离辐射 光学 声学和化学十大类 2020 5 9 第一节概述 二 计量的发展及特点 一 计量的定义和对象 1 定义 计量学是实现单位统一 量值准确可靠的活动 2 对象 一切可测量的量 二 计量的发展 分为三个阶段 1 古代阶段 是以经验为主的初级阶段 作为最高依据的 计量基
2、准 多采用人体的某一部分或其他天然物 P75 2020 5 9 第一节概述 我国古代的计量工作曾为人类做出了贡献 如秦朝主张 车同轨 书同文 并统一全国的度量衡 秦始皇 秦朝统一度量衡时铸造的青铜秤砣 2020 5 9 第一节概述 2 近代阶段 特征 摆脱了利用人体和自然物体作为计量基准的原始状态 进入了以科学为基础的发展时期 起始标志 1875年17个国家在巴黎签订的 米制公约 计量基准 大都是近代理论指导下的宏观实物 3 现代阶段 特征 以量子理论为基础 计量基准 由宏观实物基准转为微观自然基准 量子基准 目前 7个国际基本单位中已有5个实现了量子基准 2020 5 9 三 计量的特点 表
3、现在四个方面 准确性 一致性 溯源性 法制性 三 计量器具 一 计量器具的定义及分类 1 定义 指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的仪器 2 分类 按其结构可分为四类 实物量具指使用时以固定形态 复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具 如米尺 砝码 量块 标准电池等 第一节概述 2020 5 9 计量仪器 仪表 指将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具 如天平 温度计 电流表 压力表 游标尺 千分尺等等 特点 没有附带运动的测量器件 千分尺 又称螺旋测微仪 是一种比游标尺更为精密的测量长度的工具 日本三丰千分尺 计量仪器的判断标准 测量时 被测量值是否在该器具上被 转换 如
4、天平将被测物体的质量转换成可直接读取的示值 长度 值 第一节概述 2020 5 9 计量装置为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总体 即计量装置 计量仪器 所有必须的辅助设备 标准物质具有一种或多种足够均匀和很好地确定了特性 用于校准测量装置 评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质 如校正粘度计用的纯水 校正pH计的标准缓冲溶液等 二 计量器具的主要计量特性 计量特性 计量所包含的特有性质 它可以直接或间接反映出计量器具本身的质量 是评定计量器具是否合格 能否继续使用的重要依据 其主要计量特性有 第一节概述 2020 5 9 第一节概述 1 示值指由计量器具所指示的以被测量单位表示的被
5、测量值 有些显示器 如万用电表 所指示的数值并非示值 而是标尺值 又称直接示值或直接读数 需将其乘以仪器常数才能得到示值 对实物量具 如砝码 标在其上的量值 标称值 就是示值 2 测量范围和量程 测量范围指计量器具的误差处在规定极限内的一组被测量值 也可以理解为计量器具在满足误差要求的前提下所能测量出的最小值与最大值之间的范围 2020 5 9 第一节概述 注意测量范围和以下概念的区别 标尺范围 指在给定的标尺上 两端标记之间标尺值的范围 两者的区别 含义不同 测量范围对应的是被测物的量值 标尺范围对应的是标尺上的数值 虽然有时两者反映的是同一事物 单位相同时 但有时两者反映的并非同一事物 单
6、位不同时 如万用表 涉及面不同 测量范围既涉及到数值范围 又涉及到误差要求 而标尺范围仅涉及到数值范围 标称范围 指将计量器具的操纵部件调到特定位置时可得到的示值范围 如将万用表的旋钮调到 10V 这一档 若读数盘上的标尺范围为0 10 则此时万用表的示值范围 标称范围 即为0 100V 与测量范围的区别 虽然两者的单位相同 且对应的都是量值 但测量范围既涉及到量值范围 又涉及到误差要求 而标称范围仅涉及到量值范围 如吸光度的测定 2020 5 9 第一节概述 量程指标称范围两端极限之差的模 绝对值 如某液体水银温度计最下端温度为 20 最上端的温度为 250 则该水银温度计的量程 20 25
7、0 270 实际操作中 为减少测量误差 一般让被测物的量值落在量程的1 5 2 3之间为宜 3 准确度和误差准确度包括测量的准确度和计量器具的准确度 前者的讨论对象是测量过程和方法 分析化学已作了介绍 计量器具的准确度指计量器具给出接近于被测物真实值的响应能力 其大小可用示值误差来表达 量化 2020 5 9 第一节概述 准确度的评定方式当计量器具的准确度用示值误差来表达 量化 时 常有三种评定方式 一般情况下 示值误差按其来源不同可分为偏移误差 由系统误差所引起 和重复性误差 由随机误差所引起 两部分 将此两部分用统计学和非统计学的方法归纳为A类和B类不确定度 P155 综合后进行量化评判
8、2020 5 9 用使示值误差保持在规定极限以内的计量器具的准确度等级来评判 显然 1级压力表的准确度最高 第一节概述 2020 5 9 选择计量器具的要求 在购买或选择计量器具时 应使计量器具的允许误差为测量允许误差的1 10 1 3 4 灵敏度与分辨力 灵敏度指计量器具的响应变化 y 与相应被测量的变化 x 之比值 常用 S 来表示 故 对线性计量器具 响应变化与相应被测量的变化符合一定比例关系的仪器 如温度计 压力表等 S为常数 对非线性计量仪器 如天平 分光光度计 S为变量 第一节概述 2020 5 9 鉴别力指使计量器具产生未察觉的响应变化的最大激励变化 该变化应以缓慢而单调的方式进
9、行 鉴别力的测定方法 用使计量器具的响应产生一个可察觉变化的最小值来确定 分辨力指显示装置能有效辨别的最小示值 分辨力与显示装置的性能有关 其确定方法如下 对模拟式指示仪表 用指针和刻度盘显示测量结果的一类仪表 如pH酸度计 分辨力为最小刻度值的一半 对数字式指示仪表 用数字形式显示测量结果的一类仪表 如722型分光光度计 分辨力为末位数对应的单位值 如吸光度A 0 429 则仪器的分辨力为0 001 第一节概述 2020 5 9 灵敏度 鉴别力 分辨力的选择原则 过低会影响测定的准确性 过高则示值难以稳定 一般选择应小于允差的十分之一 5 漂移和稳定性 漂移指测量时计量器具对应示值的缓慢变化
10、 分三种 点漂 对一个恒定的被测物在规定时间内的示值变化 零漂 计量器具在标称范围的最小值处对应的示值变化 始点漂移 计量器具在无被测物的零位置对应的示值变化 第一节概述 2020 5 9 稳定性指在规定的条件下 计量器具保持其计量特性随时间恒定的能力 注意稳定性与可靠性的区别 可靠性 指计量器具在规定条件下完成规定功能的能力 显然 对计量器具而言 越稳定越好 可靠性越高越好 三 计量器具的准确度等级 第一节概述 2020 5 9 在计量学中 等和级是有所不同的 等 由总不确定度所决定 反映了被测物实际值的总不确定度的大小 档次 级 由测量的示值误差所决定 反应了示值误差的大小 档次 等别或级
11、别越小 计量器具的准确度也越高 四 计量基准 1 定义是计量基准器具的简称 指用以定义 复现和保存计量单位量值 经国际或国家计量部门批准 作为统一量值最高依据的计量器具 第一节概述 2020 5 9 2 分类有多种 按其形式可分为以下两种 实物基准 以实际物体来定义 复现计量单位的计量基准 如为了定义和复现质量计量基准而存放在巴黎国际度量局内的千克原器 由铂铱合金铸成的圆柱体 高和直径均为39mm 其中含铂90 含铱10 自然基准 以自然现象或物理效应来定义计量单位而以实物给予复现的计量基准 如长度计量基准是以激光波长为标准 各国由此而制作的标准米尺 国际千克原器 第一节概述 2020 5 9
12、 五 计量标准 1 定义是计量标准器具的简称 指按国家计量检定系统表规定的准确度等级 来检定较低等级计量器具的计量器具 其准确度低于计量基准 但高于实际应用中的工作计量器具 2 分类和命名按其结构 可将计量标准分为两种类型 计量标准装置 由多种部件所组成的结构较为复杂的计量标准器具 命名 有两种不同的命名方法 以标准器件来命名 主标准仪器的名称 标准装置 如测量长度所用的二等量块标准装置 第一节概述 2020 5 9 以被检计量器具来命名 被检计量器具的名称 检定装置 如检查紫外分光光度计所用的紫外分光光度计检定装置 计量标准器 只由实物量具所构成的结构单一的计量标准器具 命名 也有两种不同的
13、命名方法 以标准器件来命名 标准器件的名称 标准器 组 如测量质量所用的砝码标准器 以被检计量器具来命名 检定 被检计量器具的名称 标准器 组 如检查光学仪器所用的检定光学仪器标准器组 第一节概述 2020 5 9 3 计量标准的划分根据其统一量值的范围不同分为三种 社会公用计量标准 由县级以上计量部门组织建立的在本地区使用的计量标准 部门的各项最高计量标准 由省级以上有关部门建立的在本部门使用的计量标准 企业 事业单位的各项最高计量标准 由各企业 事业单位建立的在本单位使用的计量标准 第一节概述 2020 5 9 4 计量标准的考核 考核的主持方式县级以上的社会公用计量标准 由上一级计量部门
14、主持 省级以上的部门各项最高计量标准 由同级的计量部门主持 企业 事业的各项最高计量标准 由与其主管部门同级的计量部门主持 考核的内容和要求计量标准设备 要求配套齐全 技术状况良好 经考核合格 操作人员 应取得所从事的检定项目的计量检定证件 环境条件 具备正常工作所需要的温度 湿度 防尘 防震 防腐蚀 抗干扰等条件和工作场所 规章制度 具有完善的管理制度 第一节概述 2020 5 9 四 计量检定 一 计量检定的定义 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 加标记和出具检定证书 检定对象 计量器具 检定内容 计量器具的各种计量特征 如准确度 灵敏度 稳定度等等 二 相关术语 1
15、 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 或实物量具所代表的量值 与对应的标准所复现的量值之间关系的一组操作 第一节概述 2020 5 9 校准和检定的区别 体现在四个方面 检定有强制性 校准没有强制性而较为灵活 检定是评定计量器具的全部计量特性 校准是确定计量器具的示值误差或部分计量特性 检定完毕需给出具有法律效力的检定证书 标记或封印 校准则只需给出不具法律效力的校准证书或报告 检定是政府实施的一种管理和监督行为 校准则是单位内部实施的管理行为 其他计量检定的术语如定度 定值 分度 比对 计量确认等见P94 95 第一节概述 2020 5 9 第一节概述 三 计量检定的分
16、类 见P95 97 四 国家计量检定系统 是国家计量检定系统表的简称 它反映了国家对计量基准到各等级的计量标准直至工作计量器具的检定主从关系 由文字和框图所构成 见P98图2 1 其具体表示方法可示为 2020 5 9 第一节概述 五 计量检定规程 见P99 六 计量检定印 证的种类及使用原则 见P100 五 量值传递与溯源性 1 定义量值传递 指通过对计量器具的检定形式 将国家基准所复现的计量单位量值经过各等级计量标准传递到工作计量器具 以保证被测对象量值的准确和一致 量值溯源 指要求用于测量的工作计量器具必须经过相应的计量标准的检定或校准 这种检定或校准应按准确度要求自下而上追溯求源 直到国家计量基准或国际计量基准 2020 5 9 量值传递和量值溯源的相同之处 目的都是为了确保被测量值的准确一致 量值传递和量值溯源的区别 前者强调的是量值自上而下严格按照检定系统表的准确度等级 遵循强制 逐级 固定不变的方式进行传递 而后者是前者的逆过程 且不受等级限制 可根据需要自愿进行 2 量值传递的基本方式有10种 见P101 102 其中 对于多数易于搬运的计量器具 用实物计量标准进行检定
