計量基礎(chǔ)知識培訓(xùn)ppt課件

計量基礎(chǔ)知識培訓(xùn),目錄,計量基本概念,計量法律法規(guī),法定計量單位,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,CONTENTS,計量基本概念,第一章,Chapter One,計量基本概念,計量的定義：計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準確可靠的活動。 測量的定義：測量是以取得量值為目的的一組操作,計量與測量的主要區(qū)別： 計量活動包括法規(guī)層面、技術(shù)層面、管理層面的一系列要求，其目的是保證單位統(tǒng)一、量值準確可靠。 測量：是從技術(shù)層面確定“量值”的一組操作，它是計量活動的一部分，其目的在于確定“量值,計量基本概念,計量的特點 準確性：是指測量結(jié)果與被測量真值的一致程度，代表測量的水平，是計量技術(shù)工作的核心。 一致性：包括計量單位的統(tǒng)一一致和量值在一定誤差范圍內(nèi)的一致。計量的一致性不僅限于國內(nèi)，也適用于國際。 溯源性：指任何一個測量結(jié)果或計量標準的量值，都能通過一條連續(xù)的比較鏈，溯源到計量基準（國家基準或國際基準）。它是準確性和一致性關(guān)鍵技術(shù)保證。 法制性：是指為保證與貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測 、資源控制、社會管理等有關(guān)的測量工作的公正性和可靠性，以法律法規(guī)形式進行規(guī)定和保障的特性,計量基本概念,量和量值 （一）量的概念 “量”是指現(xiàn)象、物體和物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。 計量學中的量指的是可以測量的量。 廣義量：如長度、質(zhì)量等； 特定量：如一個人的身高、一輛汽車的自重等。 同種量:直接進行比較的量稱為同種量，如寬度、厚度、周長、波 長為,量的種類屬于長度量。 同類量:某些同種量組合在一起稱其為同類量，如功、熱量、能量等,計量基本概念,二）量值 1、量值的概念：一個量的大小可以用量值來表示，量值“一般由一個數(shù)乘以計量單位(測量單位)所表示的特定量的大小,”如3m、15kg、30s、20 、220 V等。其中3、15、30、20和220為數(shù)值，米、千克、秒、攝氏度和伏為計量單位。 2、量值的表達 量值應(yīng)該正確表達，如18 20 、180 V240 V，或(1820) 、(180240) V，但不能表示為1820 、 180240 V，因為18和180是數(shù)字，不能與量值等同使用,舉個例子：以下幾種量值的表達方式是正確的（ ） A、05m B、（05）m C、25 D、（25） E、25,ABDE,1.1計量基本概念,計量單位 1、計量單位的概念： 計量單位也叫做測量單位，計量單位就是“為定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量?！?，其數(shù)值為1。 2、計量單位的符號 每個計量單位都有規(guī)定的代表符號，國際計量大會有統(tǒng)一的規(guī)定，并把它叫做國際符號。如在國際單位制中，長度計量單位米的符號是m,力的計量單位牛頓的符號為N；我國選定的非國際單位制單位噸的符號為t等,1.1計量基本概念,計量單位 3、計量單位與量值 同一個量可以用不同的計量單位來表示，一個量的量值，在計量單位改變的同時，數(shù)值也隨之改變，而量值大小是不變的。如一張桌子的長度為1.20米，也可以講桌子的長度為120厘米,計量基本概念,測量 1、測量的基本概念： 按JJF1001-2011通用計量術(shù)語及定義中的定義：通過實驗獲得并可合理賦予某量一個或多個量值的過程。 測量的先決條件是對測量結(jié)果預(yù)期用途相適應(yīng)的量的描述、測量程序以及根據(jù)規(guī)定測量程序（包括測量條件）進行操作的經(jīng)校準的測量系統(tǒng),計量基本概念,測量 2、測量結(jié)果： 與其它有用的相關(guān)信息一起賦予被測量的一組量值。 測量結(jié)果通常表示為單個測得的量值和一個測量不確定度。對某些用途，如果認為測量不確定度可忽略不計，則測量結(jié)果可表示為單個測得的量值,計量基本概念,測量 3、測量方法： 對測量過程中使用的操作所給出的邏輯性安排的一般性描述。 測量方法表述方式： A、直接測量法 B、間接測量法 C、替代測量法 D、微差測量法 E、零位測量法,計量基本概念,3、測量方法： A、直接測量法：使用合適的測量設(shè)備，直接得到被測量值的方法。 B、間接測量法：使用合適的測量設(shè)備，通過測量與被測量有函數(shù)關(guān)系的其它量，經(jīng)計算得到被測量值的方法。 C、替代測量法：將已知其值的同種量替代被測量，確定被測量值的測量方法,如用尺子測量長度，用天平測量質(zhì)量。測量結(jié)果可以直接得到,如用面積、功率、密度等,常用于質(zhì)量計量。例如：在質(zhì)量計量中常用波爾特法，將被測的物體置于天平的秤盤上，使之平衡，然后取下被測物體，代替砝碼再使天平平衡，那么所加砝碼的質(zhì)量即為被測物體的質(zhì)量,計量基本概念,4、測量誤差： 定義：測得的量值（測量結(jié)果的量值）減去參考量值。 公式： 測量誤差=量的測得值-參考量值 這里定義的測量誤差，特指測量的絕對誤差，帶有單位。 后面還將講解其它誤差,計量基本概念,4、測量誤差： 導(dǎo)致測量誤差的因素（測量誤差的來源）： 1）測量設(shè)備：用于測量的計量器具、測量標準、實物量具、標準物質(zhì)等，其自身所復(fù)現(xiàn)的值仍然包含誤差，須根據(jù)期望的測量水平加以限定； 2）測量人員：由于觀測者的感覺器官的鑒別能力存在局限和差別，技術(shù)熟練程度有差異必然帶來測量誤差，如經(jīng)緯儀對中、整平、瞄準、讀數(shù)等操作都會引入誤差,計量基本概念,4、測量誤差： 導(dǎo)致測量誤差的因素（測量誤差的來源）： 3）測量方法：受技術(shù)發(fā)展限制，由于測量方法的不完善引入誤差。 4）測量對象：由于被測對象自身不穩(wěn)定引入誤差。 5）測量環(huán)境：測量時的環(huán)境條件，包括：溫度、濕度、氣壓、照明、振動、灰塵等，不滿足規(guī)定的測量條件所引起的誤差,第二章,Chapter Two,計量法律法規(guī),計量法律法規(guī),1、法律依據(jù) 中華人民共和國計量法 中華人民共和國計量法 實施細則 計量法規(guī)體系是指以計量法為基本法及與其配套的若干計量法規(guī)、規(guī)章的計量法群。 計量法規(guī)體系的層次 ：按照審批的權(quán)限、程序和法律效力的不同，可分為三個層次： 第一層次是計量法律-中華人民共和國計量法； 第二層次是計量行政法規(guī)； 第三層次是計量規(guī)章,計量法律法規(guī),1.1、計量基準 計量法第二章計量基準器具、計量標準器具和計量檢定 計量基準器具（第五條） ：國務(wù)院計量行政部門負責建立各種計量基準器具，作為統(tǒng)一全國量值的最高依據(jù)。（對每項測量參數(shù)來說，全國只能有一個計量基準。 ） 計量基準定義：經(jīng)國家決定承認，在一個國家內(nèi)作為對有關(guān)量的其他測量標準定值的具有最高計量學特性的測量標準。 計量基準體現(xiàn)了一個國家的科學計量水平，是一個國家量值的源頭。無一例外地處于全國傳遞計量單位的最高或起始的位置，也是全國計量單位量值溯源的終點,計量法律法規(guī),1.2、計量標準 我國的計量標準，按照其法律地位、使用和管轄范圍的不同，分為社會公用計量標準、部門計量標準和企事業(yè)單位計量標準。 1）法定計量檢定技術(shù)機構(gòu)建立的社會公用計量標準對社會開展強制計量檢定、非強制計量檢定或校準； 2）部門計量標準在本部門內(nèi)部開展非強制計量檢定或校準； 3）企事業(yè)計量標準在本單位內(nèi)部開展非強制計量檢定或校準。 如果需要超越以上范圍開展量值傳遞或者執(zhí)行強制計量檢定工作，建立計量標準的單位應(yīng)當向有關(guān)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門申請專項計量授權(quán)。（即：需要承擔本部門本單位內(nèi)部強制檢定的應(yīng)當辦理計量授權(quán),計量法律法規(guī),1.3、強制檢定的范圍 計量標準的強制檢定要求 社會公用計量標準、部門最高、企業(yè)事業(yè)最高計量標準 管理要求：申報計量標準考核、按期復(fù)查，技術(shù)要求：有效溯源。 強制檢定的工作計量器具 用于貿(mào)易結(jié)算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測方面的列入中華人民共和國強制檢定的工作計量器具目錄的工作計量器具。目錄變化： 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，強制檢定目錄也作了補充和調(diào)整,計量法律法規(guī),2、計量技術(shù)法規(guī) 計量技術(shù)法規(guī)包括國家計量檢定系統(tǒng)表、計量檢定規(guī)程和計量技術(shù)規(guī)范。 它們是正確進行量值傳遞、量值溯源，確保計量基準、計量標準所測出的量值準確可靠，以及實施計量法制管理的重要手段和條件,計量法律法規(guī),2.1、計量檢定規(guī)程/技術(shù)規(guī)范 （1）計量檢定規(guī)程分為三類：（JJG） 國家計量檢定規(guī)程：國務(wù)院計量行政部門 部門計量檢定規(guī)程：國務(wù)院有關(guān)主管部門 地方計量檢定規(guī)程：省、自治區(qū)、直轄市、人民政府計量行政部門 （2）計量技術(shù)規(guī)范：（JJF） 通用技術(shù)規(guī)范：名詞術(shù)語、考核規(guī)范、命名規(guī)范、編寫規(guī)則、測量 不確定度評定與表示等 專業(yè)技術(shù)規(guī)范：校準規(guī)范、型式評價大綱、計量特性、測定方法、測量裝置試驗方法等,計量法律法規(guī),2.2、量值傳遞、量值溯源的概念 量值傳遞定義：是指通過對計量器具檢定（校準）的形式,將國家基準所復(fù)現(xiàn)的計量單位值通過各等級計量標準傳遞到工作計量器具,以保證被測對象量值的準確和一致的全過程； 量值溯源定義：是指通過一條具有規(guī)定不確定度的連續(xù)比較鏈，使測量結(jié)果或測量標準的值能追溯到規(guī)定的參考標準，直至國家計量基準或國際計量基準的方法,在此輸入內(nèi)容,在此輸入內(nèi)容,在此輸入內(nèi)容,在此輸入內(nèi)容,在此輸入內(nèi)容,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,計量法律法規(guī),量值傳遞與量值溯源的區(qū)別 量值傳遞是自上而下；量值溯源是自下而上； 量值傳遞以檢定或校準的方式； 量值傳遞強調(diào)計量器具的傳遞，帶有強制性；量值溯源強調(diào)數(shù)據(jù)的溯源，帶有自主性,第三章,Chapter Three,法定計量單位,法定計量單位,主要內(nèi)容： 3.1 我國法定計量單位的構(gòu)成 3.2 國際單位制單位 3.3 國家選定的其他計量單位 3.4 用于構(gòu)成十進制倍數(shù)和分數(shù)單位的詞頭 3.5 法定計量單位的使用規(guī)則,法定計量單位,3.1 我國法定計量單位的構(gòu)成 中華人民共和國法定計量單位(簡稱法定單位)是以國際單位制單位為基礎(chǔ)，同時選用了一些非國際單位制的單位構(gòu)成的。 國家法定計量單位定義：國際單位制計量單位和國家選定的其他計量單位，為國家法定計量單位。 （計量法第三條 ） 國家法定計量單位構(gòu)成：國際單位制單位；國家選定的非國際單位制單位；以上兩種單位構(gòu)成的組合形式的單位；用于構(gòu)成十進制倍數(shù)和分數(shù)單位的詞頭,法定計量單位,3.2 國際單位制單位（簡稱 SI ） 1、國際單位制單位構(gòu)成 國際單位制的基本單位：7個； 國際單位制的輔助單位：2個； 導(dǎo)出單位 1、國際單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位：19個（加上輔助單位21個） 2、組合形式的導(dǎo)出單位,弧度和球面度 （已并入導(dǎo)出單位,用SI基本單位間或SI基本單位和具有專門名稱的SI導(dǎo)出單位的組合通過相乘或相除構(gòu)成的但沒有專門名稱的SI導(dǎo)出單位,如：面積單位m2，速度單位m/s，力矩單位Nm，加速度單位 m s-2,SI單位,專門名稱導(dǎo)出單位,牛頓：n 帕斯卡：PA 赫茲：Hz,法定計量單位,3.3 國家選定的其他計量單位 制外計量單位 “不屬于給定單位制的計量單位”稱為制外計量單位，簡稱制外單位。例如:我國法定計量單位中，國家選定的非國際單位制單位，對國際單位制來講就是制外單位。如時間單位分(min)、時(h)、天(d)等,法定計量單位,3.3 國家選定的其他計量單位,3.4 用于構(gòu)成十進制倍數(shù)和分數(shù)單位的詞頭 SI單位的倍數(shù)單位和分數(shù)是由SI詞頭加在SI基本單位或SI導(dǎo)出單位的前面所構(gòu)成的單位，如千米（km）、吉赫（GHz）、毫伏（mV）、納米（nm）等。但千克（kg）除外。 SI詞頭一共有20個。從10-24到1024，其中4個是十進位的，即百（102）、十（101）、分（10-1）和厘（10-2），這些詞頭通常只加在長度、面積和體積單位前面，如分米（dm）、厘米（cm），平方厘米（ cm2 ）、平方毫米（ mm2 ），其他16個詞頭都是千進位,法定計量單位,3.4 用于構(gòu)成十進制倍數(shù)和分數(shù)單位的詞頭,法定計量單位,3.5 法定計量單位的使用規(guī)則 簡單舉幾個例子： 1、組合單位的中文名稱與其符號表示的順序一致。符號中的乘號沒有對應(yīng)的名稱，除號對應(yīng)名稱為“每”字，無論分母中有幾個單位，“每”字只出現(xiàn)一次。如：比熱容單位的符號為J/（kgK），其單位名稱是“焦耳每千克開爾文”而不是“每千克開爾文焦耳”或“焦耳每千克每開爾文”。 2、只通過相乘構(gòu)成的組合單位在加詞頭時，詞頭通常加在組合單位的第一個單位之前。如：力矩的單位kNm，不宜寫成Nkm。 3、只通過相除構(gòu)成的組合單位或通過乘或除構(gòu)成的組合單位在加詞頭時，詞頭一般應(yīng)加在分子中的第一個單位之前，分母中一般不用詞頭。但質(zhì)量的SI單位kg，這里不作為有詞頭的單位對待。如：摩爾內(nèi)能單位kJ/mol不宜寫成J/mmol 其他詳見“中華人民共和國法定計量單位使用方法,法定計量單位,第四章,Chapter Three,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,4.1 誤差的基本概念 1、誤差的概念 由于測量設(shè)備、測量技術(shù)、測量方法、實驗條件、操作水平、環(huán)境成本等因素的限制，任何測量不可能無限精確，物理量的測量值與客觀存在的真實值之間總會存在著一定的差異，誤差正是用于定量表示測得值與真值間差異程度的專業(yè)術(shù)語。 誤差客觀存在，無法準確得到； 由于被測量的真值不能確定，實際使用的是約定真值，因此誤差只能盡量減小,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,2、測量誤差 定義：測得的量值減去參考量值。 公式：測量誤差=測得的量值-參考量值 這里定義的測量誤差，特指測量結(jié)果的絕對誤差，帶有單位、符號。 例如：直流標準電壓源輸出10.00V（參考量值），用一只萬用表測得10.12V，該萬用表測量10.00V直流電壓的誤差為： 10.12-10.00=+0.12V,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,3、誤差的分類和定義 根據(jù)誤差的表示方法，可以分為絕對誤差、相對誤差、引用誤差三類 1）絕對誤差：就是前述的 “測量誤差”。 2）相對誤差：絕對誤差與被測量的參考量值之比稱為相對誤差，通 常用百分數(shù)表示。公式： 相對誤差=絕對誤差/參考量值 上例中，相對誤差=(+0.12/10.00)X100%=+1.2,3）引用誤差：測量儀器或測量系統(tǒng)的誤差除以儀器的特定值。 公式表示為： 引用誤差=絕對誤差/測量范圍上限X100% 上例中，若萬用表沒有直流10V量程，實際使用20V量程測量10V電壓，則: 引用誤差= (+0.12/20.00)X100%=+0.6,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,可以是測量儀器的量程或標稱范圍的上限,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,絕對誤差：x = x-x0 相對誤差：x =x/x0 引用誤差：N =x/xN 例：以測量范圍為(0-100) V 的電壓表為例，若某測量點的示值為10V，標準值為10.01V ，則 絕對誤差： =10V - 10.01V = -0.01V 相對誤差：=- 0.01V /10.01V=-0.1% 引用誤差： N =- 0.01V /100V=-0.01% 當x0的值可能趨近于零時,不適合用相對誤差表示,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,4.2 示值誤差與測量誤差區(qū)別 根據(jù)JJF1101-2018通用計量術(shù)語及定義技術(shù)規(guī)范 示值誤差：測量儀器示值與對應(yīng)輸入量的參考量值之差。（計量器具指示的測量值與被測量值的實際值之差，稱為示值誤差。） 測量誤差：測得的量值減去參考量值。 1）測量誤差：測得值-參考值 2）示值誤差：示值-真值（用測量標準的測得值,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,示值誤差：是評定測量設(shè)備品質(zhì)好壞程度的一個參數(shù)，針對的是儀器這個物品。 測量誤差：是評定測量結(jié)果品質(zhì)好壞程度的一個參數(shù)，針對的是測量這個活動。 做儀器校準檢定的時候，對象都是測量設(shè)備，這時候的誤差就 應(yīng)該用測量儀器的示值誤差；如果做測試的時候，比如說用數(shù)表去測量一個產(chǎn)品的直流電壓，那么這時候的誤差就應(yīng)該用測量誤差,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,延伸閱讀 示值誤差 偏差 修正值的關(guān)系 偏差：一個值減去其參考值 修正值：用代數(shù)方法與未修正測量結(jié)果相加，以補償系統(tǒng)誤差的值。修正值為示值誤差的相反數(shù)。 即： 示值誤差 = -偏差 = -修正值,4.3 數(shù)據(jù)處理規(guī)則 1、測得值的有效位數(shù) 測得值的有效位數(shù)：指從測量數(shù)據(jù)左方第一個非零數(shù)字算起到最末一個數(shù)字（包括零）的個數(shù)，它不取決于小數(shù)點的位置。 一個正確有效的測量數(shù)據(jù)，只允許最后一位不準確（估讀位）。 測量結(jié)果都是包含誤差的近似數(shù)據(jù)，在其記錄、計算時，應(yīng)依據(jù)測量要求的水平及測量可能達到的精度來確定數(shù)據(jù)的位數(shù)和取位,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,1、測得值的有效位數(shù) 測得值的有效位數(shù)舉例 3.1416，2.1173，280.12均為5位有效數(shù)字； 0.00134，134，1.34均為3位有效數(shù)字； 25.130，25.13分別為5位、4位有效數(shù)字。 （非零數(shù)字后面的0代表測量精確度,例題：以下數(shù)字中（ ）為三位有效數(shù)字。 A、0.0700 B、510-3 C、30.4 D、0.005,A、C,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,2、數(shù)據(jù)修約規(guī)則 通用的修約規(guī)則為：以保留數(shù)字的末位為單位，末位后的數(shù)字大于0.5者，末位進一；末位后的數(shù)字小于0.5者，末位不變（即舍去末位后的數(shù)字）；末位后的數(shù)字恰為0.5者，使末位為偶數(shù)（即當末位為奇數(shù)時，末位進一；當末位為偶數(shù)時，末位不變）。 簡捷地記成：“四舍六入，逢五取偶,3、數(shù)據(jù)修約規(guī)則舉例 34.945修約成3位有效數(shù)字：為34.9； 34.960修約成3位有效數(shù)字：為35.0； 34.9501修約成3位有效數(shù)字：為35.0； 34.9500修約成3位有效數(shù)字：為35.0； 34.850修約成3位有效數(shù)字：為34.8； 573.5修約成3位有效數(shù)字：為574； 1.287500修約成4位有效數(shù)字：1.2881.284500001修約成4位有效數(shù)字：1.285,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,例題1：0.25499修約為兩位有效數(shù)字為（ ） 例題2：0.25599修約為兩位有效數(shù)字為（ ） 例題3：0.25500修約為兩位有效數(shù)字為（ ） 例題4：0.24499修約為兩位有效數(shù)字為（ ） 例題5：0.24500修約為兩位有效數(shù)字為（ ） 例題6：0.24501修約為兩位有效數(shù)字為（,0.25,0.26,0.26,0.24,0.24,0.25,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,4、2 間隔修約方法 將預(yù)修約數(shù)除以2（相當于乘以0.5），按照1間隔方法修約后再乘以2（相當于除以0.5）。 如：設(shè)修約間隔為2，對53.1進行修約。 則有： 53.1/2=26.55-（按1間隔修約為）27 -272=54,例題：實驗室校準一根10300，分度值為2的工作用玻璃液體溫度計，在 100點時標準水銀溫度計的示值為100.200，標準溫度計在100時的修正值是 -0.015，被檢溫度計的讀數(shù)是100.7，求被檢溫度計的示值誤差，修正值,按0.2修約,標準溫度計示值=100.200+（-0.015）=100.185 示值誤差=示值-真值=100.8-100.185=0.615,0.615/2=0.3075-（按1修約）=0.3-0.32=0.6 示值誤差=0.6 修正值=-示值誤差=-0.6,10300,100.8,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,5、5 間隔修約方法 將預(yù)修約數(shù)除以5（相當于乘以0.2），按照1間隔方法修約后再乘以5（相當于除以0.2）。 如：設(shè)修約間隔為0.5，對86.76進行修約。 則有： 86.76/5=17.352 -（按1間隔修約為）17.4 -17.45=87.0,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,4.4 測量不確定度簡介 1、測量不確定度定義 根據(jù)所用到的信息，表征賦予被測量值分散性的非負參數(shù)。 它是表明被測量之值的分散性，是一個區(qū)間。用標準偏差，標準偏差的倍數(shù)，或說明了置信水準的區(qū)間的半寬度來表示。 按是否用統(tǒng)計方法求得，分為A類評定和B類評定兩種評方法。它們都以標準不確定度表示。 可以由人們根據(jù)實驗、資料、經(jīng)驗等信息進行評定，從而可以定量確定測量不確定度的值,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,2、測量結(jié)果的不確定度分類 分為：標準不確定度(u1)、合成標準不確定度(uc)、擴展不確定度(U)。 測量結(jié)果最終表示，用擴展不確定度。 擴展不確定度分為絕對擴展不確定度和相對擴展不確定度。（U和Urel） 不確定度的有效位數(shù)不得超過2位，當不確定度第一位有效數(shù)字為1或2時，建議保留2位。 擴展不確定度在無特殊說明情況下，置信概率選擇p=95%，k2,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,誤差理論及數(shù)據(jù)處理,感謝您的觀看,THANK YOU FOR YOUR WATCHING