计量仪器管理和校准基础

计量仪器管理与校准 目录第一章 计量仪器的重要性第二章 法定计量单位 第三章 测量基础知识 第四章 计量仪器的配备与选择 第五章 计量仪器的管理 第六章 计量仪器的校准第七章 国际质量/环境管理标准对计量的要求第八章 测量系统分析（MSA）简介第一章 计量仪器的重要性（提问1)计量是实现单位统一、量值准确可靠的 活动。计量学是关于测量的科学。计量工作的重要性体 现在以下三个方面，而计量工作的展开离不开计量仪器 。 1 计量是产品质量的重要保证计量是客观评价产品优劣的最终技术手段。 计量是控制生产过程工艺参数，确保加工质量的主 要技术措施。 2 计量是节能降耗的重要手段和企业经济核算的重要依 据 3 计量对现代社会的影响 避免双方买卖的纠纷（交易证明用）； 计量在安全方面的作用； 计量在环境保护方面的作用； 在身体健康中的作用； 第二章 法定计量单位量的名称单位名称单位符号长度米m 质量千克(公斤)kg时间秒s电流安(培)A热力学温度开(尔文)K物质的量摩(尔)mol发光强度坎(德拉)cd为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定 量称为单位，单位制是给定量制按给定规则确定的一组基 本单位和导出单位。以下是国际单位制中七个基本单位。国际单位制-辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角弧度 rad立体角球面度 sr国际单位制-导出单位量的名称单位名称单位符号其他表示 式例量的名称单位名称单位符号其他表 示式例频率赫(兹)HzS-1磁通量韦(伯)WbV.S力;重力牛(顿)NKg.m/s2磁通量强度 磁感应强度特(斯拉)TWb/m2压力,压强; 应力帕(斯卡)PaN/m2电感享(利)HWb/A能量;功;热焦(耳)JN.m摄氏温度摄氏度功率;辅射 通量瓦(特)WJ/s光通量流(明)lmcd.sr电荷量库(仑)CA.s光照度勒(克斯)lxlm/m2电位；电 压；电动 势伏特VW/A放射性活度贝可(勒尔)BqS-1电容法(拉)FC/V吸收剂量戈(瑞)GyJ/kg电阻欧(姆)V/A剂量当量希(沃特)SvJ/kg电导西(门子)SA/V国际单位制-词头所表示的因数词头名称词头符号所表示的因数词头名称词头符号1018艾E10-1分d1015拍P10-2厘c1012太T10-3毫m109吉G10-6微µ106兆M10-9纳n103千k10-12皮p102百h10-15飞f101十da10-18阿a国家选定的非国际单位 量的名称单位名称单位称号换算关系及说明时 间分 时 天（日）Min h d1min=60s 1h=6min 1d=24h 平面角（角）秒 （角）分 度() （） ( °)1=(/648000)rad 1=60=(/10800)rad 1°=60=(/180)rad 旋转速度转每分r/min1r/min=(1/60)s-1长 度海里n mile1n mile=1852m(限航程)速 度节kn1kn=1n mile/h=(1 853/3 600)m/s(限航行)质量原子质量单位 （吨）u t1u=1.6605655×10-27 1t=103体积升L, (I)1L=1dm3 =10-3m3能电子伏eV1Ev1.6021892×10-19J波差分贝dB线密度特（克斯）tex1tex=1 g/km土地面积公顷ha1ha=10 000 m2=0.01km2计量单位使用方法ä法定计量单位和词头名称a.读写的顺序原则上是与该单位的国 际符号表示的顺序一致。（但乘方形式 的单位名称，要把指数名称读在指数所 表示的单位之前）如：密度单位kg/m3，其中文名称为 “千克每立方米”计量单位使用方法b.单位的国际符号中的数字符号（“·”、“ ”、 “Xn”）的读写乘号（“·”）无对应的符号，即不需 读写除号（ “” ）对应读写“每”字， 无论分母中有几个单位，“每”字只出现一 次乘方中的指数的响应名称一般是数字加 “次方”两字，但如果是长度单位的2次幂或 3次幂，且用以表示面积或体积时，则相应读 写为“平方”和 “立方”。计量单位使用方法ä法定计量单位和词头的组合书写形式 a.相乘形式不能加词头的单位不应放在最前面。如：瓦特小时应为“W·h”不应为“h · W”若组合单位中某单位的符号又同时是词头 符号，并有可能发生混淆时，亦不应放在最 前面。 如：力矩的单位应写为N·m，不能写 为MN（以免误为兆牛）。计量单位使用方法法定计量单位和词头的组合书写形式 b.相除形式当可能发生误解时，应尽量采用分 式形式或中间乘号用居中圆点表示负数 幂形式。如：速度单位宜用“m/s” “m·s -1”不应为“ms-1”以免误为每毫秒。计量单位使用方法ä法定计量单位的使用规则 a.优先使用国际符号； b.组合单位加词头的原则*相乘形式的组合单位加词头，词头 应加在组合单位中的第一个单位前。如：N·m加词头M时，应写为MN ·m， 不宜写为N ·Mm。计量单位使用方法ä法定计量单位的使用规则 b.组合单位加词头的原则*相除形式的组合单位加词头，词头 应加在分子中的第一个单位前。但以下 3种情况例外：kg允许在分母中； 当组合单位中分母是长度、面积或体积 时可；分子为1的组合单位加词头时 可。计量单位使用方法ä法定计量单位的使用规则c.单位的名称或符号要作为整体使用。如：1cm2=1(cm)2； 1cm210-2·m2 d.不能单独使用词头。计量单位使用方法ä法定计量单位的使用规则 e.词头不能重叠使用。 f.量值应正确表述。 如：57kg不应写为5kg7kg；64±6mm不应写为64 mm ±6mm；1.75m不应写为1m75亦不应写为 1m75cm。(但非十进制可以，6时30分)计量单位使用方法ä练习2 判断改错： 西瓜5元/斤 5T （5吨） 50 mm ±1mm； 5m （5微米 ） 5H（5小时） 身高1m75cm第三章 测量基础知识 ä测量方法ä有效数字 ä误差 ä精度 ää偏差、标准偏差和偏差、标准偏差和 公差公差ää不确定度不确定度 ää测量次数测量次数 测量方法直接测量法直接测量法是将被测量的量直接地用 同类标准的量来比较得到被测量值的测量 方法，在进行中不必测量与被测的量有函 数关系的其它量，但要对不属于测量对象 而却影响被测量值的影响量进行修正。间接测量法间接测量法是通过对被测量的量有函 数关系的其它量的测量，能得到被测量值 的测量方法。如：通过测量液柱高度来求 得压力量值。测量方法绝对测量法计量器具可以直接测得被测量的整个量值，这种测 量称为绝对测量。相对测量法计量器具仅指示被测量相对于标准量的偏差，从而 得到被测量的方法称为相对测量。例如用接触式干涉仪 检定量块。接触测量法/非接触测量法离线测量法/在线测量法有效数字ä有效数字:所谓有效数字就是从仪器上 能直接读出（包括一位估计读数在内） 的几位数字。 ä1.0005g五位有效数字ä0.5000g四位有效数字ä0.0540g三位有效数字ä0.0054g二位有效数字ä0.5g 一位有效数字规律ä数字1、2、39都可作为有效数字，只 有“0”比较特殊。ä一般0在数字中间或数字后面都是有效 数字。ä0在数字前面时，它只是定位数字，用 来表示小数点的位置，而不是有效数字 。练 习 3请讲出下列数据的有效数字位数:1.050 0.00055.000 8.241.007 3.2180有效数字位数:加减后有效数字位数 在加减计算中，计算结果的小数点后位 数，应与各加减数值中的小数点后的位 数最少的相同。 如：0.0213+2.0657+15.53其结果应写为 ：17.62 思考：为什么？有效数字位数:ä因为15.53的3字已经不是十分准确，保 留过多，毫无意义！有效数字位数:乘除后有效数字位数 在乘除计算中，计算结果有效数字位数，应 与各数值中的有效数字的位数最少的相同。 而与小数点的位置无关。 如：0.212×2.04688×12.528=5.43638277968 其结果应写为：5.44练习4请讲出下列计算后的有效数字位数:5.0001.050+0.00063.95068.24÷ 1.007 ×3.218026.331995答案请讲出下列计算后的有效数字位数:5.0001.050+0.0006计算结果应写为：3.9518.24÷ 1.007 ×3.2180计算结果应写为：26.3误 差按来源分类 （1） 标准器及测量仪器的误差； （2） 测量方法的误差； （3） 操作者的误差； （4） 测量环境引起的误差。 （5） 测量对象本身的缺陷引起的误差。按性质分类 （1） 系统误差； （2） 偶然误差； （3） 其它误差（如：粗大误差）。人 为 疏 忽气流辐射噪声尘埃仪 器环 境观 察温度归零负载水平磨耗混用干扰振动压力湿度记忆力读取视差量 具 误 用标准件分辨率迟滞现象测量误差粗大误差系统误差偶然误差图：测量系统误差分析系统误差ä（提问5）系统误差：在相同条件下， 多次测量同一量值时，误差的大小和符 号保持不变；或在条件变化时，按某一 确定的规律变化。ä系统误差可分为定值和变值系统误差定值系统误差ä定值系统误差的发现定值系统误差可用实验法发现，如 千分尺调零时就会发现定值系统误差。ä定值系统误差的消除定值系统误差可用修正法消除。变值系统误差ä变值系统误差的发现变值系统误差通过对随机误差分布 规律的检查来发现，常用残差观察法， 如残差大体正负相间无明显规律变化可 认为无变值系统误差；如呈周期或线形 分布规律则可判定存在变值系统误差。ä变值系统误差的消除变值系统误差可用抵消法消除。偶然误差ä偶然误差在一定测量条件下，多次测量同一 量值时，误差的大小和符号以不可预定 的方式变化的测量误差。ä偶然误差一般呈正态分布且有界。ä偶然误差可通过概率和数理统计方法， 估算其范围，通过对测量数据的分析处 理，减少其对测量结果的影响。粗大误差ä粗大误差超出在规定条件下预计的测量误 差。这种误差是由于某种不正常的原 因所造成的，如读数错误、突然振动 等。ä粗大误差明显歪曲了测量结果，应予 以剔除。可疑测定值的舍弃ä 3法则（又称拉依达准则）|X-x| 3 则为可信值练习6ä请用3准则法确定是否有可疑值（ =0.08166）20.42 20.45 20.48 20.36 20.4020.20 20.30 20.38 20.44 20.40精 度1. 正确度-定义：重复测量的平均值与真实值的差。系统误差的影响程度 2. 精密度-定义：重复测量时，其测量数据间差异的程度。随机误差的影响程度 3. 准确度-综合影响程度(不确定度或极限误差表示)正确度和精密度偏差、标准偏差和公差ä偏差是指某一测量值减其参考真值所得的 代数差。ä标准偏差多次测量，反映数据分散程度的量。ä公差某一数据允许的变动范围。标准偏差ä标准偏差 Si2/（N-1） i=Xi 为参考真值常用算术平均值估计真值。标准偏差ä误差理论证明,测量列算术平均值xi的标 准偏差x与单次测量的标准偏差有下 列关系:x / Nx 比小 N 倍，其分布较集中；因此 ，多次测量取平均值是提高测量精密度 的主要措施之一。极限误差的确定ä随机误差的有界性可知,随机误差不会超过某一范围 ，测量极限误差就是指测量结果的误差极限范围。一般认为在测量中任意测量一次，测得值对真值的 差不会超过±3即：lim= ±3测量列算术平均值的测量极限误差为：lim(x)= ±3 (x)多次测量的结果Xe可表示为