计量管理第三章

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1、计量管理,经济与管理学院方兴华,第三章 计量器具,第1节 计量器具的分类和特点,一、基本概念 计量器具是量具、计量仪器及计量装置的总称。 1.量具：实物量具的总称，是一种使用时以固 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、标准电池、量块，等,经济与管理学院 方兴华,2、计量仪器（测量仪器）,单独地或联同辅助设备一起用以进行测量的 器具。,用于测量 ；,能确定被测对象的量值 ；,经济与管理学院 方兴华,本身是一种计量技术装置。,（1） 特征,2、计量仪器（测量仪器）,按仪器的测量方法分类,按计量仪器所利用的物理现象和物理效应分类,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,直读或偏

2、位式计量仪器,零位式或衡消式仪器,微差式或补偿式计量仪器,机械式、电动式、气动式、光学式及电子式计量仪器等或可分为热电式、光电式、压电式、电磁式及超导式计量仪器等,2、计量仪器（测量仪器）,按计量仪器的输出终端分类,按计量仪器确定被测的量值机制分类,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,指示式计量仪器,记录式计量仪器,累计式计量仪器,积分式计量仪器,2、计量仪器（测量仪器）,按计量仪器与被测量的接触方式分类,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,接触式计量仪器,非接触式计量仪器,2、计量仪器（测量仪器）,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,直读式计量仪器,这类仪器利用直接

3、测量法，它需要预先用标准量值给仪器的 标尺赋值，然后根据被测的量所引起的示值变化或偏位，直 接读出量值。,如：千分尺、电压表、电流表等。,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,零位式计量仪器,该计量仪器利用的是零位测量法或衡消测量法，它需要调整 一个或多个其值已知的量，在平衡时这些量与被测量之间有 已知的关系。,如：天平、用阻抗电桥测量阻抗等。,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,微差式计量仪器,该计量仪器是将被测的量，与同它的量值只有微小差异的同类已知量相比较，从而确定这两个量值之差。,如：用量块的比较仪测量活塞直径等。,该测量仪器的复杂性和准确度介

4、于直读式和零位式计 量仪器之间。,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,模拟式和数字式计量仪器,模拟式计量仪器是一种输出或显示为被测的量值或相关值的连续函数的计量仪器。,如：玻璃水银温度计、波登管压力计等。,数字式计量仪器是一种提供数字式输出或数码显示计量仪器。,如：数字电压表、数字频率计等。,数字式测量仪器与模拟测量仪器相比，具有测量速度快、分辨 力高、重复性好、抗干扰能力强、并易于和计算机连用。,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,积分式计量仪器,积分式计量仪器，它是是一种通过一个量对另一个量的积分，以确定被测量值的测量仪器。,如，测量电能的电表（

5、所耗用的功率对时间的积 分）、测量气体流量的流量计、面积计。,主要的计量仪器介绍,经济与管理学院 方兴华,（2） 分类,累积式计量仪器,累积式计量仪器，它是一种通过对来自一个或多个源中，同时或依次得到的被测量的部分值求和，以确定被测量值的计量仪器。,如，电功率总表等。,3、计量装置,经济与管理学院 方兴华,计量装置是指为确定被测量值所必需的计量器具和辅助设备的总体,二、计量器具的其他分类方法,经济与管理学院 方兴华,计量器具按计量学用途可分为：计量基准、 计量标准和工作计量器具。,1. 计量基准,计量基准是指为了定义、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

6、物质或测量系统。,二、计量器具的其他分类方法,经济与管理学院 方兴华,2. 计量标准,计量标准是将计量基准的量值传递到工作计量器具的一类计量器具。,计量标准可以根据需要按不同准确度分成若干等级。计量标准是量值传递的中间环节，也是量值传递过程中的重要环节。,三、计量器具的结构和组成,经济与管理学院 方兴华,计量器具的总体结构,被测 对象,被测 对象,输入 部分,中间变化部分,输出 部分,观测者,计量器具,经济与管理学院 方兴华,1. 输入部分,包括传感器、检测器或测量转换器，它把被测的信息转变成便于下一步处理的信号。,传感器主要是把非电量变换为电量进行测量，如将热、力、光等量转化为电量进行测量。

7、,经济与管理学院 方兴华,2. 计量器具的中间变换部分,测量信号的滤波 滤波器的主要功能是让测量信号中所需要的特定 频率成分通过，而使不需要的其他成分得以抑制 或大大衰减。 测量信号的放大 放大器是把微弱的信号加以放大。,三、计量器具的结构和组成,经济与管理学院 方兴华,测量信号的调制与解调 从输入部分出来微弱缓变的测量信号，对它进行直流 放大会遇到零点偏移等困难。因此，往往先把这种缓 变信号变成频率适当的交流信号，利用交流放大器加 以放大，然后再还原为原来的直流信号，信号的这种 变化过程和逆过程分别称为调制和解调。 模数转换器 数模转化器,三、计量器具的结构和组成,3、计量装置的输出部分,指

8、示装置是计量器具中显示被测量值或其相关值的 一组套件，它往往是计量器具的终端。指示装置按提供示值方式的不同，分为：模拟式、 数字式、半数字式三种。,经济与管理学院 方兴华,四、计量器具的特性和选择,计量器具特性分为静态特性和动态特性。,经济与管理学院 方兴华,静态特性:当输入信号不变时，计量装置或者计量装置的元件输出信号的特性称为静态特性。它包括：范围、准确度、稳定度、分度值、分辨力、灵敏度、线性度和鉴别力阈等。,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,分度值是指对应相邻标记的两个值之差。例如米尺的分度值为1mm,1. 范围,示值范围（标尺范围）标尺上始末两端标记之间标尺值的范围，它

9、以标在标尺上的单位表示，与测量单位无关。,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,1. 范围,示值范围（标尺范围）（1）标称范围通常用它的上限和下限表明，例如50V 300V。 （2）有的计量仪器的标尺范围有好几部分。,如：在最大力值为100kN的万能材料试验机中有3个读盘，因而就有120kN、050kN、0100kN。,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,1. 范围,标称范围 对每个示值范围（标尺范围）而言，标称范围是指计 量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。,标称范围以被测量的单位表示，而与标在标尺上的单位无关。标称范围通常用它的上限和下限表明，例如0

10、100kN,可表示为100kN。,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,量程 计量仪器标称范围上下限的模为量程。 如：标称范围为-10V10V的电压表，其量程为20V。,规定的测量范围 规定的测量范围是使计量仪器误差处于规定极限内的一组 被测量数值，它的上限和下限有时分别称为最大能力和最 小能力。如材料试验机经鉴定后，其规定的测量范围为4100kN。,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,2. 准确度,重复性用示值的分散性来表示（ ）计量器具的级数计量器具的最大允许误差,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（1）线性度,B为校准曲线与参

11、考直线的最大偏差 A为计量仪器的量程,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（1）线性度,参考直线的选取方法：端基法最小二乘法 75%上限制的示值与下限值的连线平均数选点法,例：对某传感器进行定标,试求当量程为A=1.0 A 的线性度,四、计量器具的特性和选择,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后,为响应变化为激励变化为灵敏度,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后对应与线性计量仪器，其灵敏度（S）为：这个k就是传递系数。对非线性计量仪器，灵敏度（S）为：,此时S为变量，大小与激励值有关,经

12、济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后鉴别力阈是指使计量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行。它可理解为产生可感知的变化y min 的最小激励变化x min 称为，习惯上称它为灵敏阈或灵敏限。 不致引起计量仪器响应变化的激励双向变动的最大区间称为死死区或不灵敏区。,经济与管理学院 方兴华,迟钝性 对于积分式的仪器，其示值装置 产生运动的最小负荷，称为迟钝性。例如：水表的负荷是流量，流量对时间积分后，才给出流过的水的体积。,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后 不致引

13、起计量仪器响应变化的激励双向变动的最大区间称为死区或不灵敏区。,在计量仪器的死区，示值是不确定的,对于线性仪器，则有：,计量仪器的死区,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后显示装置的的分别力是指显示装置能有效辨别的最小的示值差。对于数字式显示装置，这就是当变化一个末位有效数字时其示值的变化；对模拟式显示装置的分辩力为标尺间隔的一半或1/10。,经济与管理学院 方兴华,3. 输入输出特性,（2）灵敏度、鉴别力阈、死区、分辨力、滞后 滞后是计量仪器对给定激励的响应与先前激励顺序有关的一种特性。当被测的量由增大方向和减小方向到达同一量值时，计量示值之

14、差称为滞后误差，常用最大差H表示。,H,例如：当千分表的表杆从下往上压，和从上往下返回到同一位置时，其示值往往不同。,4. 稳定性,经济与管理学院 方兴华,稳定性是指计量器具保持其计量特性随时间恒定的能力。当稳定性不是对时间，而是对其他量而言，则应该明确说明。,（1）漂移,计量器具计量特性的慢变化称为漂移。例如线性计量仪器静态 响应特性（y = k x）的漂移，表现为零点和斜率随时间的慢 变化，前者称为仪器的零漂，后者称为仪器的灵敏度漂移。,4. 稳定性,经济与管理学院 方兴华,（1）漂移,零漂,灵敏度漂移,4. 稳定性,经济与管理学院 方兴华,（2）超然性,计量器具不影响被计量值的能力称为超

15、然性。,例如：天平不会改变被测的质量，因此是超然的；电阻温度计使欲测其温度的介质加热，因此不是超然的。,5. 计量器具的选用,（1） 计量特性的选择计量器具误差为被测对象所要求总误差的1/31/5计量器具的测量范围仪器的上限与被测量值相差不大而又能覆盖全部量值计量仪器鉴别力高低要适中,5. 计量器具的选用,（2） 计量器具的使用条件 额定使用条件（额定操作条件）计量器具的极限条件一般规定被测量的极限值和影响量的极限值计量器具的参考条件（标准条件）一般规定影响量的标准值或标准范围，一般在 量值比对中要注意参考条件。,5. 计量器具的选用,（3） 计量器具的经济性计量器具的成本：基本成本、安装成本

16、及维护 成本选择易于安装、容易维修、互换性好、校准简单的计量器具。,五、计量器具的管理,计量器具质量控制的管理对象主要是计量器具 的生产商和供应商。社会管理者可以是计量器 具制造行业的自律组织，也可以是由应用者委 托或信赖的社会第三方认证组织，以及政府有 关监管部门和政府计量行政部门。,五、计量器具的管理,计量器具管理的分类强制性管理要求社会（政府）实施强制管理的计量器具，主要由国家法律确定，且应用在测量结果可能引起社会利益冲突的领域和需要得到公众特殊信任的领域。 自律性的质量管理企业以自我声明的方式或以与客户签订合同的方式，公开质量指标和计量性能，供市场选择并承担相应的质量责任。,五、计量器具的管理,2. 计量器具质量管理方式 （1）我国传统管理方式 在计量法中，我国确定对涉及400余类计 量器具的制造和修理实施型式审批和许可证制 度，这是一种在很宽范围内实行政府强制管理 的方式。,五、计量器具的管理,2. 计量器具质量管理方式 （2）欧洲管理模式 在现代产品质量认证或符合性评定基础上建立 计量器具质量管理模式。其基本管理理念是建 立在产品质量认证的管理经验上的。,