量值传递、溯源与检定测试

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1、第六章 量值传递、溯源与检定 测试 第一节 量值传递是指通过计量检定或校准，将计量基准所复显的计量单位（或其倍数或分数）逐级传递给各级计量标准直至普通（工作）计量器具的活动一、量值传递的必要性任何计量器具，由于种种原因，都具有不同程度的误差计量器具的误差只有在允 许范围内才能应用，否则将带来错误的计量 结果欲使新制的、使用中的、修理后的、 各种形式的、分布于不同地区、在不同环境 下计量同一种量值的计量器具，都能在允许 的误差范围内工作，如果没有国家计量基准 、计量标准及进行量值传递是不可能的 对于新制的或修理后的计量器具，必须用适当等级的计量标准来确定其计量特性是否合格，对于使用中的计量器具，

2、由于磨损、使用不当、维护不良、环境影响或零件、部件内在质量的变化等而引起的计量器具的计量特性的变化，是否仍在允许范围之内，也必须用适当等级的计量标准对其进行周期检定另外有些计量器具必须借助于适当等级的计量标准来确定其示值和其他计量性能，因此量值传递的必要性是显而易见的。 二、量值传递体系国家计量检定系统对于一个国家来说，每一个量值传递体系，只 允许有一个国家计量基准在我国，大部分国家计 量基准保存在中国计量科学研究院内较高准确度 等级的计量标准，大多设置在省级计量技术机构及 计量准确度要求很高的少数大企业内较低准确度 等级的计量标准，大多设置在地、县级计量技术机 构及计量要求较高的大、中型企业

3、中而工作计量 器具则广泛应用于工矿、企业、商店、医院、研究 所、院校、甚至于家庭之中，由此构成了量 值传递体系国家计量检定系统国家计量检定系统是按“量”制定的。随着科技的 发展和计量水平的提高，计量检定系统亦应不断 地修订和完善。图2 国家计量检定系统的框图格式所谓量值传递体系，是国家根据经济合 理、分工协作的原则，以城市为中心，就 地就近组织的量值传递网。 三 量值传递的基本要求 量值传递应本着精度损失小、可靠性高和简单易 行的原则。 量值传递一般应按国家计量检定系统的规定逐级 进行。某些特殊情况，经上级计量主管部门同意 ，可越级进行传递。 各级计量标准的精确度，基本上是根据计量检定 系统，

4、由国家计量基准或上级计量标准确定的。 至于各级计量标准之间的精确度差，前已提及，不 能一概而论，对不同的计量领域，有不同的要求。 根据误差理论，当相邻的上下级标准的精确度相差 10倍时，上级标准的误差一般便可忽略不计，即对 下级来说，上级标准的结出值可以认为是精确的； 若两者都只含有随机误差（或系统误差已修正）， 则精确度相差3倍，即可将上级标准的误差忽略不计 、实际上，这对于某些计量领域，是难以实现的。 我国如此，外国亦如此。具体的精度 差是多少，上 级标准的误差可否忽略或如何处理等，在量值传递 的技术文件中应有明确的规定。量值传递，概括地讲，可分为直接传递和间接传递 。凡可直接传递者（如电

5、压测量中的源和表）， 皆应直接传递；凡不能直接进行传递者（如电压 测量中的源和源或表和表），则只好间接进行。 这里所谓间接，系指传者与被传者不能直接进行 量值传递，而必须通过一个过渡指示器（如在电 压测量中，若两者皆为源则用表，反之亦然）， 通常将其称为过渡标准、传递标准或比对标准。 关于过渡指示器的技术特性，在量值传递的技术 文件中应有明确、具体的规定。四、量值传递的方式量值传递的方式：有用实物标准进 行进级传递，有用传递标准全面考核 (MAP)，有发放标准物质（CRM），有 发播信号等 1、 用实物标准进行逐级传递这是传统的量值传递方式，即把计量器具，送到具有高一等级计量标准的计量部门去检

6、定；对 于不便于运输的计量器具，则由上一级计量技术机 构派员携带计量标准到现场检定这种传递方式比 较费时、费钱，有时检定好了的计量器具，经过运 输后，受到振动、撞击、潮湿或温度的影响，丧失 了原有的准确度尽管有这么多的缺点，但到目前 为止，它还是量值传递的主要方式 2、 用传递标准全面考核(MAP)进行传递美国标准局(NBS)在七十年代初，在某些计量领域中采用了传递标准全面考核进行传递(英文：Measurement Assurance Program，缩写MAP)这种传递方式的目的，是使参加MAP活动的计量技术机构的量值，能更好地溯源到国家计量基准它用统计的方法对那些机构的校准质量进行控制，定

7、量地确定校准的总不确定度，并对其进行分析，因此能及时地发现问题，使误差尽量减小 3、 用发放标准物质(CRM)进行传递用标准物质(CRM)进行传递的特点标准物质是一种或多种足够好地确立了的特性 、用以校准计量器具、评价计量方法或给材料赋值的 物质或材料标准物质必须由国家计量部门或由它授权的单 位进行制造，并附有合格证书的才有效这种有效的 标准物质称为“有证标准物质” (英文缩写为CRM)使用CRM进行传递，具有很多优点，例如可免 去送检仪器，可以快速评定并可在现场使用等这种 方式目前主要用于化学计量的领域 4、 用发播标准信号进行传递通过发播标准信号进行量值传递是最简便、迅速和准确的方式，但目

8、前只限于时间频率计量我 国通过无线电台，早就发播了标准时间频率信号 以后随着国家通讯广播事业的发展，中国计量科学 研究院将小型铯束原子频标放在中央电视台发播中 心，由中央电视台利用彩色电视副载波定时发播标 准频率信号，并于1985年开始试播标准时间信号这样，用户可直接接收并可在现场直接校正时间频 率计量器具 五、量值传递的技术基础：保证以最高准确度复现计量单位的国家计量基 准体系；将国家计量基准的量值传递到工作计量器具的 计量标准体系；用以保证计量器具准确一致的，或保证材料成 分与性能检测时准确一致的标准物质体系； 计量器具的研制、生产及修理的体系；计量器具的新产品定型鉴定体系；计量器具的检定

9、体系等 六、量值传递的法制基础：计量法及有关法规；计量检定系统；计量检定规程；具行法定性质的操作规范 七、量值传递的组织基础：国家计量部门；各级地方计量部门；各部委系统的计量部门及有关研究机构；各企业、事业单位的计量机构及有关实验室 ；培养计量人才的院校 第二节 溯 源 所谓溯源，系量值溯源的简称，是指使用 任何一种计量器具所测得的测量结果，都 能通过连续的比较链，使其与计量基准所 复现的计量单位联系起来，即可追溯到计 量单位的源头。也可以说，溯源是量值传 递的逆过程。量值准确一致的前提是，计量结果必须具有 “溯源性”，即被计量的量值必须具有能与国家计 量基准或国际计量基准相联系的特性要获得这

10、种特性，就要求用以计量的计量器 具必须经过具有适当准确度的计量标准的检定， 而该计量标准又受到上一等级计量标准的检定， 逐级往上追溯，直至国家计量基准或国际计量基 准比较链 所谓连续的比较链，系指若干个不同精确 度等级的计量链，由低级到高级直至计量 基准逐级连续检测而形成的系列计量链。 计量链 至于计量链，系指由计量器具或装置中的一系列单元所构成的从输入到输出的计 量信号通道。典型的计量链，通常包括输入、中间转换和输出3个 主要部分或环节。输入部分是直接接受被测量的信 息，并将其转换成便于下一步处理的信号，如传感 器、检测器等；中间转换（亦称二次变换）部分， 是对输入部分所给出的信号进行必要的

11、二次变换， 以适合输出部分的需要，如放大器、衰减器、滤波 器、调制器、解调器、运算器等；输出部分是将被 测量（信号）的等效信息显示出来或输出给特定的 接收装置，如显示器、记录仪等。例如，由传声器 、衰减器、滤波器、放大器和电压表所构成的电声 计量链。凡能够独立进行检测的计量器具，更不必说计 量装置，都可视为包含上述环节的一个计量链。 欲使任何一个计量标准或普通计量器具所复现的 单位（包括其倍数与分数）或测量结果精确一致 （当然是在给定的误差范围或不确定度之内）， 就必须进行溯源。换句话说，计量标准和普通计 量器具的拥有者，若想使其具有精确一致的计量 特性并得到社会的认可，以便发挥其应有的作用

12、，就必须对其进行计量检定（或校准），即将其 所给出的量值直接或间接地溯源到同一个计量基 准。否则，量值出于多源，便不可能有什么“精确 ”、“一致”可言，也就失去了计量的社会意义，甚 至可能酿成严重的后果。量值溯源和量值传递的区别 量值溯源性是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联系起 来的一种特性。它要求实验室针对自己检测标准的相关量值 ，主动地与上一级检定机构取得联系，追溯高于自己准确度 （一般遵循1/10或1/3法则）的量值与之比较，确定自己的准 确性。 而量值传递是上一级量值检定部门将自身的量值传递给低于 其准确度等级的部门，主要是指国

13、家强制性检定的内容。 溯源和传递的主要区别在于溯源是自下而上的活动，带有主 动性；量值传递是自上而下的活动，带有强制性。 另外，国家计量基准通常都与别国计量基 准或国际计量基准进行比对或接受量值传 递，从而与国际量值保持一致。所以，溯 源亦可达到与国际量值的统一，是发展国 际科技交流与合作、消除贸易技术壁垒的 一个重要措施。第三节 检定测试一、检 定 测 试（一）计量检定(简称检定)：用计量器具进行量值传递或量值溯源评定计量器具的计量特性，确定其是否合格所进行的全部工作经有关计量部门审批（二）计量检定规程 是为检定计量器具而制定的技术法规，其 中对规程的适用范围、计量器具的名称、 计量性能、检

14、定项目、检定方法、检定条 件、检定数据的处理以及检定周期等，皆 有明确的规定，实际工作中必须遵循。 计量检定规程由国家计量行政部门统一组 织制定和颁布。计量检定规程每隔一段时 间（一般约35年）便要修订一次，以使 其日益完善，适应科技发展和实际需要。 （三）人员的要求 正式的计量检定工作，应由掌握计量器具 性能并有操作技能和经验的专业计量检定 人员承担。计量检定员，须经考核合格并 取得检定员证，方能上岗；否则不得从事 正式的计量检定工作。 （四）几个概念 所有正式检定的开展，都必须经有关计量主 管部门的审核批准； 而测试，通常是指具有一定试验（探索）性 的测量，一般无严格的规程可循，也无须计

15、量主管部门的审批。但测试单位对测试结果 或数据，仍负有相应的责任。 校准，系指在规定条件下，为确定计量器具 示值误差的一种操作。校准结果可以给标尺 上的标记直接赋值，也可以用校准因数或校 准曲线等形式表示。 校准主要是确定计量器具的示值误差，但也 可以确定计量器具的其它计量特性。这就是 说，校准也可以评定计量器具的全部计量特 性，从而自然亦可得出其是否合格的结论。“校准”和“检定”并无实质性区别。实际上， 示值误差是计量器具计量特性的主要体现。 所以，校准和检定都是量值传递或溯源的具 体方式；对正规校准的要求（包括校准实验 室的总体能力以及具体的校准方法、校准设 备、环境条件和人员的技能等）与

16、对检定的 要求一样，亦应严格遵照相应的规定。（五）检定在计量工作中的地位检定是进行量值传递或量值溯源以及保 证量值准确一致的重要措施，因此，检定在 计量工作中具有重要的地位检定必须执行计量检定规程检定规程 中对计量器具检定的要求，主要是基本的计 量持性，如准确度、稳定度、灵敏度等对 有些计量器具还规定了影响准确度的其他计 量特性如零点漂移、线性度、滞后等对于 计量动态量的计量器具，还另外规定了动态 计量性能，如频率响应、时间常数等 在评定计量特性前，检定人员必须先对 被检计量器具的外观、工作正常性等非计量 特性进行检查检查合格后进行校准，可以用校准的结 果评定计量仪器、计量装置或实物量具的示 值误差，或给任意标尺上的标记赋值，校准 也可以确定其他计量特性若被检计量器具的示值偏移过大，则需进 行调整调整的定义为：“为使计量仪器达到工作正常和没有偏移而适于使用的状态所进行 的操作”有的计量器