计量基础知识讲座.ppt
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1、计量基础知识讲座,第六采油厂工程技术大队,目 录,一、计量的内容、特点与作用二、计量的分类三、现代计量管理的特点四、计量机构与组织五、常用计量术语的定义及解释六、量、单位和单位制七、有效数字及修约、测量方法及测量误差,第六采油厂工程技术大队,计量学(简称计量)是关于测量的科学。它的概念源于商品交换,由于人们生活中最早迫切需要测量长度、容量和重量,所以在古代中国,人们把计量称为度量衡 计量定义:根据国家计量技术规范JJF1001-1998通用计量术语及定义,计量定义为“实现单位统一、量值准确可靠的活动”,一、计量的内容、特点与作用,第六采油厂工程技术大队,(一)主要内容,1、研究计量单位、计量基
2、准和标准的建立、复现、保存和 使用2、计量与测量器具的性能评定、校准、检定和使用3、测量误差、测量不确定度的理论和数理统计方法的实际 应用4、基本物理常数有关理论的标准物质特征的测量5、计量管理、计量法律、法规的制定、宣传与执行6、现代计量学以量子物理学和测量误差为基础,利用激 光、超导、传感和转换技术以及现代信息计算技术等最 新成就的新兴测量科学7、计量人员的培养、教育和考核,第六采油厂工程技术大队,(二)主要特点,1、精确性(准确性):是计量的主要特点,是计量技术的 核心,表述的是计量结果与被计量的真值的接近程度2、一致性(统一性):不论在任何时间地点用任何仪器,采用任何方法及由任何人来进
3、行工作,只要按照计量规 定去做,不仅单位统一,计量结果在给定的误差范围内 也一致,符合技术指标3、溯源性:通常是与国家测量标准联系起来,也就是任何 量值均能追溯的“源”头(国家基准)4、法制性:量值的准确一致除了技术能力和手段,还要有 一定的法律法规做保障,第六采油厂工程技术大队,(三)主要作用,计量本身就是科学技术的一个重要组成部分,任何科学技术都是为了探讨、分析、研究、掌握和利用事物的客观规律;而所有事物都是由一定的“量”组成,并通过“量”来体现 计量也是公益事业,保障交换的公平性,计量与人民生活、工农业生产、国防科学、贸易、科学技术都有着密不可分的作用,已成为国民经济的一项重要技术基础,
4、第六采油厂工程技术大队,计量分为科学计量、工程计量和法制计量,分别代表计量的基础性、应用性和公益性三个方面1、科学计量是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究2、工程计量也称工业计量,是指各种工程、工业企业中的应 用计量3、法制计量是为了保证公众安全、国民经济和社会发展,根 据法制、技术和行政管理的需要,由政府或其授权机构进 行强制管理的计量,包括对计量单位、计量器具(特别是 计量基准、标准)、测量方法及测量实验室的法定要求,二、计量的分类,第六采油厂工程技术大队,计量技术的主要领域,1、长度(几何量)计量:基本单位是米,两个基本量:长度和角度2、温度计量:利用物质的热效应来计量物体的冷热程度
5、3、力学计量:主要有质量、力值、压力、流量计量4、电磁学计量:包括电学计量、磁学计量5、无线电(电子)计量:电压标准、衰减、场强计量、高 频和微波功率、阻抗计量、高频与微波噪音、射频和微 波的相移、失真度、脉冲参数等,第六采油厂工程技术大队,计量技术的主要领域,6、时间频率计量7、光学计量:主要是光度、光通量、亮度、照度、色 度、辐射度、激光、材料光学、成像光学计量等8、声学计量:声压、声强、声功率、听力计量等9、电离辐射(放射性)计量:主要是放射性核元素计量(活度计量)、x、射线及电子束计量、中子计量等。10、化学计量:主要是酸碱度、粘度、气体分析、电解质 电导率、热量、粒度和浊度计量等,第
6、六采油厂工程技术大队,1、测试方式从单纯的单项测试扩展为系统的综合检测2、测试方法从静态计量扩展到动态检测3、量值传递从逐级逐项自上而下的量值传递改进为量值传递 与自下而上的量值溯源相结合4、管理对象从计量器具扩展到计控装置,即计量仪表与设备 装置的一体化5、管理内容从计量量值的准确统一扩展到测量过程的控制6、管理手段从人工转向运用计算机,实现对海量信息的综 合、处理和传输,三、现代计量管理的特点,第六采油厂工程技术大队,国际计量机构与组织1、米制公约组织:国际计量大会(CGPM)、国际计量委员 会(CIPM)、国际计量局(BIPM)2、国际法制计量组织(OILM):国际法制计量大会、国际 法
7、制计量委员会(CIML)、国际法制计量局(BIML)3、国际计量技术联合会(IMEKO)4、亚洲和太平洋地区计量规划组织(APMP),四、计量机构与组织,第六采油厂工程技术大队,国内计量管理体系1、计量行政管理部门 根据计量法规定,我国按行政区域建立各级政府计量行政部门 国务院计量行政部门、省(直辖市、自治区)政府计量行政部门、市(盟、州)政府计量行政部门、县(区、旗)政府计量行政部门 国家质量监督检验检疫总局省局市(地)局县局,四、计量机构与组织,第六采油厂工程技术大队,2、计量技术机构 a.目前,级别最高的是中国计量科学研究院、中国测试技术研究院、国家标准物质中心 b.国家在华北、东北、华
8、东、中南、华南、西南、西北七个大区组建了国家计量测试中心 其主要任务是负责建立本地区的最高计量标准,组织协调计量技术工作和进行量值传递,第六采油厂工程技术大队,c.国家直接授权的专业计量站,如:国家原油大流量计量站(大庆)、国家海洋计量站(天津)、国家气象仪器检定站、国家通信计量检定站以及军工口各专业计量站 d.各省地市建立的计量检定机构3、企业事业单位计量管理部门4、其它社会计量组织 a.专业计量技术委员会(MTC)b.中国计量测试学会 c.中国计量协会,第六采油厂工程技术大队,主要依据:JJF1001-1998通用计量术语及定义1、测量:以确定量值为目的的一组操作 注:1)测量是操作,至于
9、是什么样的操作没有具体规定 2)这里强调的是一组操作或一套操作,意指操作的全过程,直到给出测量结果或报告 3)该组操作的目的在于确定量值,这里没有限定测量范围和测量不确定度2、量的真值:与给定的特定量的定义一致的值 注:真值是一个理想概念,按其本性是不会最终被确定,五、常用计量术语的定义及解释,第六采油厂工程技术大队,3、测量方法:进行测量时所用的,按类别叙述的一组操作 逻辑次序 注:测量方法可按不同方式分类,如替代法、微差法4、测量程序:进行特定测量时所用的,根据给定的测量方法 具体叙述的一组操作 注:测量程序(也称测量方法)通常记录在文件中,并且足够详细,以使操作者在进行测量时不再需要补充
10、材料,第六采油厂工程技术大队,5、被测量:作为测量对象的特定量 注:对被测量的详细描述,可要求包括对其它有关量(如时间、温度和压力等)作出说明6、测量结果:由测量所得到的赋予被测量的值 注:1)在给出测量结果时,应说明它是示值、未修正测量结果或已修正测量结果,还应表明它是否为几个值的平均 2)在测量结果的完整表述中应包括测量不确定度,必要时还应说明有关影响量的取值范围,第六采油厂工程技术大队,7、测量值:由测量得出的量值 注:它可能是从计量器具直接得出的量值,也可能是通过必要的换算、查表所得出的值8、测量准确度:测量结果与被测量真值之间的一致程度 注:1)被测量真值其实就是被测量本身,与给定的
11、特定量定义一致的所谓真值,仅是一个理想化的难以操作的概念 2)传统的误差理论认为准确度是系统误差与随机误差的综合,而对它们的合成方法,国际上一直没有统一,第六采油厂工程技术大队,3)习惯上所说的准确度其实表示的是不准确的程度,但人们又不愿意用贬义的称谓,而宁可用褒义称谓。因此准确度高时,准确度的值却更小。注:准确度是一个定性的概念,不能将其定量化,可以说高、低、几级或符合*标准,但不能说准确度是0.25%、16 mg、16 mg、正负16 mg等,也就是说准确度不能与数字直接相连。若需要用数字表示,则可用不确定度,可以说测量结果的扩展不确定度是16 mg,第六采油厂工程技术大队,9、重复性:在
12、相同的测量条件下,对同一被测量进行连续多 次测量所得结果之间的一致性 注:重复性条件:相同的测量程序、相同的观测者、在相同的条件下使用相同的测量仪器、相同地点、在短时间内重复测量10、复现性:在改变了测量条件下,同一被测量的测量结果 之间的一致性 注:改变条件可包括:测量原理、测量方法、观测者、测量仪器、参考测量标准、地点、使用条件、时间。这些内容可改变其中一项、多项或全部,第六采油厂工程技术大队,11、测量不确定度:表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数 注:测量不确定度的可能来源:1)对被测量的定义不完整或不完善 2)实现被测量的定义的方法不理想 3)取样的代表性不够,即
13、被测量的样本不能代表所定义的被测量 4)对测量过程受环境影响的认识不周全,或对环境条件的测量与控制不完善,第六采油厂工程技术大队,5)对模拟仪器的读数存在人为偏移 6)测量仪器的分辨力或鉴别力不够 7)赋予计量标准的值和标准物质的值不准 8)引用于数据计算的常量和其它参量不准 9)测量方法和测量程序的近似性和假定性 10)在表面上看来完全相同的条件下,被测量重复观测值的变化,第六采油厂工程技术大队,12、测量误差:测量结果减去被测量的真值 公式:测量误差=测量结果真值 注:1)测量不确定度表明赋予被测量之值的分散性,它与人们对被测量的认识程度有关,是通过分析和评定得到的一个区间。测量误差则是表
14、明测量结果偏离真值的差值,它客观存在但人们无法准确得到 2)测量误差唯一,测量不确定度可用多种表达方式 3)测量误差与测量结果有关,与测量程序无关。不确定度与测量程序有关,不同程序评定结果不一样,第六采油厂工程技术大队,13、相对误差:测量误差除以被测量的真值 注:绝对误差与被测量的量纲相同,而相对误差是量纲一的量或无量纲量14:随机误差:测量结果与在重复性条件下、对同一被测量 进行无限多次测量所得结果的平均值之差 注:随机误差大抵来源于影响量的变化,这种变化在时间上和空间上是不可预知的或随机的,它会引起被测量重复观测值的变化,第六采油厂工程技术大队,15、系统误差:在重复性条件下,对同一被测
15、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16、最大允许误差:对给定的测量仪器,规范、规程等所允 许的误差极限值17、引用误差:测量仪器的误差除以仪器的特定值 注:特定值一般称为引用值,可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。,第六采油厂工程技术大队,18、检定: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(或)出具检定证书 注:1)检定具有法制性,其对象是法制管理范围内的计量器具 2)根据检定的必要程序和我国对依法管理的形式,可将检定分为强制检定和非强制检定。3)检定还可依照其目的和性质不同分为首次检定、后续检定、使用中检验、周期检定及仲裁检定等,第六采油厂工程技
16、术大队,19、强制检定:由政府计量行政主管部门所属的法定计量检 定机构或授权的计量检定机构,对社会公用计量标准器 具、部门和企业事业单位的最高计量标准器具,用于贸易 结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入国家强制 检定目录的工作计量器具,实行定点定期检定 其特点是由政府计量行政部门统管,指定法定的或授权的技术机构具体执行;固定检定关系、定点送检;检定周期由执行强制检定的技术机构按照计量检定规程来确定 强检标志:(Compulsory Verification China),第六采油厂工程技术大队,20、计量器具:单独或连同辅助设备,用以进行测量的器具。注:计量器具在国外也被称为“测量仪器”
17、。一般可分为实物量具、计量仪器(仪表)、计量装置 1)实物量具一般没有指示器,在测量过程中没有附带运动的测量元件,如砝码、量块、标准电阻等 2)计量仪器(仪表)是将被测量值换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具,如电流表、水表、温度计等 3)组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备称为测量系统,又称为计量装置。如温度计检定装置、智能指示仪校准装置等,第六采油厂工程技术大队,1、量:现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性 注:1)量的表示都必须在其数值后面注明所使用的计量单位,量本身的大小并不随所用计量单位而变,即可变的只是单位和数值,这是各种单位制互相转换的基础,也是量的基本特性
18、1 m=1000 mm,1 kg=1000 g 2)同一种物理量可以相加减,几种物理量又可以相乘除 2 s+5 s=7 s,1 N1 m=1 Nm,六、量、单位和单位制,第六采油厂工程技术大队,2、量制:彼此间存在确定关系的一组量 注:在量制中,约定地认为在函数关系上彼此独立的量称为基本量,由基本量的函数所定义的量称为导出量3、量纲:以给定量制中基本量的幂的乘积表示某量的表达式 如国际单位制中7个基本量长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度的量纲分别用L、M、T、I、N、J表示,则某量A的量纲表达式为:dimA=LMTINJ 如:力的量纲表示为dimF=LMT-2(F=ma,其
19、中mM,a=m/s2L/T2=LT-2),第六采油厂工程技术大队,4、量值:由一个数乘以测量单位表示的特定量的大小 注:1)任何特定量的大小原则上是客观存在,不因人们以何种方式表示而改变 2)一个特定量的量值本身与单位的选择无关,用5.34 m和534 cm表示的量的大小的相同的 3)表示量值时要采用法定计量单位,所选用的单位大小要适中,数值的位数不宜过多,一般在0.11000之间,第六采油厂工程技术大队,5、单位:为定量表示同种量的大小,约定地定义和采用的特 定量 注:1)计量单位具有约定地赋予的名称和符号。如米,m;千克(公斤),kg 2)特定量具有名称、符号和定义,其数值为1。如1 m,
20、1 kg,1 s,1,1 mol 名称:是对单位的称谓,可用全称或简称。如电流单位“安培”,简称为“安”符号:表示计量单位的约定记号。如m是米的符号,kg是千克的符号 3)同量纲量(不一定是同种量)的单位可有相同的名称和符号。如压力和弹性模量非同种量,但单位都是帕斯卡,第六采油厂工程技术大队,6、一贯单位:由比例因数为1的基本单位幂的乘积表示的导出单位 注:1)国际单位制中,1 N=1 kgms-2,N(牛顿)就是力的一贯单位 2)在国际单位制中,具有专门名称的SI导出单位都是一贯单位,但其倍数和分数单位不是一贯单位 3)一贯单位是对给定单位制而言 4)一个单位对于某单位制是一贯的,对于另一单
21、位制就可能不是一贯的,第六采油厂工程技术大队,7、单位制:给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位 如国际单位制、CGS(厘米、克、秒)单位制8、基本单位:给定量制中基本量的计量单位 注:对给定的一贯单位制中,每个基本量只有一个SI基本单位。如米(m)就是SI基本单位,而厘米(cm)就不是SI基本单位9、导出单位:给定量制中导出量的计量单位 如国际单位制中牛顿(N)、焦耳(J)、伏特(V),第六采油厂工程技术大队,10、制外单位:不属于给定单位制的计量单位 如电子伏(约1.60217710-19 J)为能的SI制外单位;日、时、分为时间的SI制外单位11、倍数单位:按约定的比率,由给定单
22、位构成的更大的计量单位 如千米(公里)是米的十进制倍数单位之一;小时是秒的非十进制倍数单位之一,第六采油厂工程技术大队,12、分数单位:按约定的比率,由给定单位构成的较小的计量单位 如毫米是米的十进制分数单位之一 注:分数单位是约定比率小于1的倍数单位13、法定计量单位:由国家法律承认,具有法定地位的计量单位 中华人民共和国计量法中规定“国家实行法定计量单位制度”,其中第三条规定:“国际单位制计量单位和我国选用的其他计量单位,为国家法定计量单位。”,第六采油厂工程技术大队,(一)国际单位制,1、国际单位制是由国际计量大会采纳和推荐的一种一贯单位 制。它的国际通用符号为“SI”,是法文的国际单位
23、制(Le Systme International dUnits)的缩写,故不应称为“SI制”或“国际制”,因为“SI”本身已包括“制”的含义2、国际单位制1960年在第11届国际计量大会上获得通过,经过1971年第14届国际计量大会的补充修改后更加完善,现已形成了完整的体系。,第六采油厂工程技术大队,3、国际单位制的构成,SI单位,国际单位制(SI),SI基本单位,包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位,组合形式的SI导出单位,SI导出单位,SI单位的倍数单位,第六采油厂工程技术大队,3.1、SI基本单位,第六采油厂工程技术大队,第六采油厂工程技术大队,几点说明:1)、7个SI基本
24、单位的名称中,除千克、秒是意译外,其余5个都按音译 在5个音译中安培、开尔文是以人名命名的计量单位,其符号为正体大写,其余3个均不是来源于人名,其符号均用正体小写2)、除千克目前仍以实物原器作为国际标准外,其余6个SI基本单位都是以自然基准复现3)、单位符号除特殊指明外,均指我国法定计量单位中所规定的符号以及国际符号4)、人民生活和贸易中,质量习惯称为重量,第六采油厂工程技术大队,5)、在平常谈述SI的基本单位,只能讲“*量的SI基本单位是*”,不能讲“*是SI的基本单位”如电流的SI基本单位安培。作为电流单位来说是SI基本单位,而作为磁位差(或磁势)的单位时,即是SI导出单位。因此只能讲“电
25、流的SI基本单位是安培”,不能讲“安培是SI基本单位”,这是不严密的6)、在使用时,要分清“量的名称”、“量的符号”、“单位名称”、“单位符号”,否则会弄错 如表述长度这一单位,则其量的名称为“长度”,量的符号为“L”,单位名称为“米”,单位符号为“m”,第六采油厂工程技术大队,3.2、SI导出单位,SI导出单位是用SI基本单位以代数形式表示的单位(A):包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 SI导出单位中有的量的单位名称太长,如力的SI单位为kgm/s2,读写不便。为了使用方便和便于区分某些单位,国际计量大会对19个常用的SI导出单位规定并给出了专门名称。这些单位的专门名称绝大多
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