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1、河北省计量 检定员培训 主讲人：河北省计量院 康志茹 电 话： 0311-88606663,1,测量能力的确认,标准 器及配套设备,标准的 主要计量特性,环境条 件及设施,文件集,人员,2,计量检定员考核内容： 一是计量理论知识： 1) 计量基础及法律知识 2) 计量专业项目知识(相应计量标准的工作原理和使用维护，相应的国家计量检定系统，计量检定规程或计量技术规范) 二是计量检定实际操作技能： 相应计量器具全过程检定操作；检定结果处理；出具检定证书、标注检定印等。,3,一 、计量基础知识 误差基本概念 不确定度基本概念 计量标准有关内容 数据处理基本内容 计量单位基本内容 二、计量法的有关内容
2、 计量检定系统表 计量检定规程 强制检定， 计量检定人员的职责和违法行为,4,第一部分：计量基础知识,5,一、误差基本概念,计量学是关于测量的科学，计量科学是研究测量、保证测量统一和准确的科学，它从事计量单位及其基准、标准的建立、保存和使用，因此涉及领域非常广泛，有长度、温度、力学等各方面，其最突出之点就是准字，所以误差理论是计量工作者必须很好掌握的一门知识，它可以帮助我们分析各项数据的可靠程度，探索如何使用最经济、最简便的手段获得可靠的测量结果。误差理论已经成为计量科学和实验测量科学的主要理论基础之一。,6,.,科学从测量开始，对自然界所发生的量变现象的研究，需要借助于各式各样的的实验与测量
3、来完成。 例如：用一只尺子去测量门的高度是211.3cm，如果用一个更好的钢卷尺去测量高度，就会得到更精密的结果，用一台激光干涉仪去测量，会得到差异更小的结果，但仍然不能知道门口的准确高度。因为当需要更准确的高度测量时，在测量过程中，温度、湿度在变化，薄薄的灰尘也有影响。,7,误差公理：测量结果都具有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程之中。 一个没有标明误差的测量结果，几乎是没有用的数据,8,二、误差的来源,为了减小测量误差，提高测量准确度，就必须了解误差来源。而误差来源是多方面的，在测量过程中，几乎所有因素都将引入测量误差。,主要来源,测量设备误差,测量方法误差,测量环境误差,
4、测量人员误差,9,测量设备误差,标准器误差,装置误差,附件误差,以固定形式复现标准量值的器具，如标准电阻、标准量块、标准砝码等等，他们本身体现的量值，不可避免地存在误差。一般要求标准器件的误差占总误差的1/31/10。,测量装置在制造过程中由于设计、制造、装配、检定等的不完善，以及在使用过程中，由于元器件的老化、机械部件磨损和疲劳等因素而使设备所产生的误差。,测量仪器所带附件和附属工具所带来的误差。,设计测量装置时，由于采用近似原理所带来的工作原理误差,组成设备的主要零部件的制造误差与设备的装配误差,设备出厂时校准与定度所带来的误差,读数分辨力有限而造成的读数误差,数字式仪器所特有的量化误差,
5、元器件老化、磨损、疲劳所造成的误差,10,测量方法误差,指使用的测量方法不完善，或采用近似的计算公式等原因所引起的误差 ，又称为理论误差,如用均值电压表测量交流电压时，其读数是按照正弦波的有效值进行刻度，由于计算公式 中出现无理数和，故 取近似公式，由此产生的误差即为理论误差。,11,测量环境误差,指各种环境因素与要求条件不一致而造成的误差。,对于电子测量，环境误差主要来源于环境温度、电源电压和电磁干扰等,激光光波比长测量中，空气的温度、湿度、尘埃、大气压力等会影响到空气折射率，因而影响激光波长，产生测量误差。高精度的准直测量中，气流、振动也有一定的影响,12,测量人员误差,测量人员的工作责任
6、心、技术熟练程度、生理感官与心理因素、测量习惯等的不同而引起的误差。,为了减小测量人员误差，就要求测量人员要认真了解测量仪器的特性和测量原理，熟练掌握计量规程，精心进行测量操作，并正确处理测量结果。,13,三、测量误差的定义,测量误差（error of measurement）,测量误差,测得值,真值,真值（true value）是指一个特定的物理量在一定条件下所定义的客观量值，又称为理论值或定义值。理论真值一般只存在于纯理论之中。,三角形内角之和恒为180,一个整圆周角为360,14,1001-2011通用计量术语及定义,测量误差（measuement error) 测得的量值减去参考量值
7、参考值可以是被测量的真值,也可以是约定量值 注：测量误差不应与出现的错误或过失相混淆。 measurement error error of measurement error measured quantity value minus a reference quantity value,15,约定真值(conventional true value）,指定值、最佳估计值、约定值或参考值,是指对于给定用途具有适当不确定度的、赋予特定量的值。这个术语在计量学中常用。,由国家建立的实物标准（或基准）所指定的千克副原器质量的约定真值为1kg，其复现的不确定度为0.008mg。,当今保存在国际计量局
8、的铂铱合金千克原器的最小不确定度为0.004mg,误差是针对真值而言的，真值一般都是指约定真值。,亦称,16,量的真值true quantity value简称真值 true value,与量的定义一致的量值。,17,约定量值conventional quantity value 又称量的约定值（ conventional value of a quantity )简称约定值（ conventional value ）,对于给定目的，由协议赋予某量的量值。 例： 1 标准自由落体加速度（以前称标准重力加速度） 注1：有时将术语“约定真值”用于此概念，但不提倡这种用法。 注2：有时约定量值是真值
9、的一个估计值。 注3：约定量值通常被认为具有适当小（可能为零）的测量不确定度。,18,四、误差的分类,误差,绝对 误差,相对 误差,系统 误差,随机 误差,表示形式,性质特点,19,绝对误差（absolute error）,定义,测得值,被测量的真值，常用约定真值代替,绝对误差,特点, 绝对误差是一个具有确定的大小、符号及单位的量。单位给出了被测量的量纲，其单位与测得值相同。, 绝对误差不能完全说明测量的准确度。,1 按表现形式分类,20,修正值(correction),与误差绝对值相等、符号相反的值，一般用c表示。,在自动测量仪器中，可将修正值编成程序存储在仪器中，仪器输出的是经过修正的测量
10、结果。,修正结果（correction result）是将测得值加上修正值后的测量结果，这样可提高测量准确度。,在测量仪器中，修正值常以表格、曲线或公式的形式给出。,修正值,21,修正correction,对估计的系统误差的补偿 注1：补偿可取不同形式，诸如加一个修正值或乘一个修正因子，或从修正值表或修正曲线上得到。 注2：修正值是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。修正值等于负的系统误差估计值。 注3：修正因子是为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。 注4：由于系统误差不能完全知道，因此这种补偿并不完全。,22,定义,被测量的真值，常用约定真值代替，也可以近似用测
11、量值来代替,相对误差,特点,相对误差只有大小和符号，而无量纲，一般用百分数来表示。, 相对误差常用来衡量测量的相对准确程度。,绝对误差,相对误差（relative error）,相对误差,23,引用误差（fiducial error of a measuring instrument）,定义,该标称范围（或量程）上限,引用误差,仪器某标称范围（或量程）内的最大绝对误差,引用误差是一种相对误差，而且该相对误差是引用了特定值，即标称范围上限（或量程）得到的，故该误差又称为引用相对误差。,24,引用误差,测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值。 注：该特定值一般称为引用值，例如，可以是测量仪器的量
12、程或标称范围的上限。,25,准确度等级：,在规定工作条件下，符合规定的计量要求，使测量误差或仪器不确定度保持在规定极限内的测量仪器或测量系统的等别或级别。,26,我国电工仪表、压力表的准确度等级（accuracy class）就是按照引用误差进行分级的。,当一个仪表的等级s选定后，用此表测量某一被测量时，所产生的最大绝对误差为,最大相对误差为,绝对误差的最大值与该仪表的标称范围（或量程）上限xm之比,选定仪表后，被测量的值越接近于标称范围（或量程）上限，测量的相对误差越小，测量越准确,（公式2）,（公式1）,电工仪表、压力表的准确度等级,27,仪表准确度等级选择原则, 不应单纯追求测量仪表准确
13、度越高越好，而应根据被测量的大小，兼顾仪表的级别和标称范围（或量程）上限合理进行选择。, 选择被测量的值应大于均匀刻度测量仪表量程上限的三分之二，即,测量的最大相对误差不超过,即测量误差不会超过测量仪表引用误差的的1.5倍。,28,【例1- 】,某被测电压为100伏左右，现有0.5级、量程为300伏和1.0级、量程为150伏两块电压表，问选用哪一块合适？,【解,由公式2，当用0.5级、量程为300伏的电压表测量时，有,当用1.0级、量程为100伏的电表测量时，有,可见，如果量程选择适当，用1.0级电压表进行测量与用0.5级一样准确。考虑到仪表等级越高，成本越高，故应选择1.0级电压表进行测量。
14、,29,系统误差（systematic error）,2 按性质分类,在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。,定义,特征,在相同条件下，多次测量同一量值时，该误差的绝对值和符号保持不变。 相同测量程序 、相同观测者、使用相同的测量仪器、相同地点、在短时间内进行的重复测量。 系统误差产生的原因： 系统误差的减小：,30,系统测量误差（简称系统误差）,在重复测量中保持不变或按可预见方式变化的测量误差的分量。 注1：系统测量误差的参考量值是真值，或是测量不确定度可忽略不计的测量标准的测量值，或是约定量值。 注2：系统测量误差及其来源可以是已知或未知的，对于已
15、知的系统测量误差可采用修正补偿。 注3：系统测量误差等于测量误差减随机测量误差。,31,随机误差（random error）,测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量结果的平均值之差。,定义,特征,在相同测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定方式变化的误差。,产生原因,实验条件的偶然性微小变化，如温度波动、噪声干扰、电磁场微变、电源电压的随机起伏、地面振动等。,32,随机误差的大小、方向均随机不定，不可预见，不可修正。,虽然一次测量的随机误差没有规律，不可预定，也不能用实验的方法加以消除。但是，经过大量的重复测量可以发现，它是遵循某种统计规律的。因此，可以用概率统
16、计的方法处理含有随机误差的数据，对随机误差的总体大小及分布做出估计，并采取适当措施减小随机误差对测量结果的影响。 随机误差的减小,随机误差的性质,33,随机测量误差（简称随机误差）random measurement error,在重复测量中按不可预见方式变化的测量误差的分量。 注1：随机测量误差的参考量值是对同一被测量由无穷多次重复测量得到的平均值。 注2：一组重复测量的随机测量误差形成一种分布，该分布可用期望和方差描述，其期望通常可假设为零。 注3：随机误差等于测量误差减系统测量误差。,34,粗大误差（gross error）,指明显超出统计规律预期值的误差。又简称粗差。,定义,产生原因,某些偶尔突发性的异常因素或疏忽所致。,测量方法不当或错误，测量操作疏忽和失误（如未按规程操作、读错读数或单位、记录或计算错误等）,测量条件的突然变化（如电源电压突然增高或降低、雷电干扰、机械冲击和振动等）。,由于该误差很大，明显歪曲了测量结果。故应按照一定的准则进行判别，将含有粗大误差的测量数据（称为坏值或异常值）予以
