计量基础知识培训ppt课件

计量基础知识培训,目录,计量基本概念,计量法律法规,法定计量单位,误差理论及数据处理,CONTENTS,计量基本概念,第一章,Chapter One,计量基本概念,计量的定义：计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。 测量的定义：测量是以取得量值为目的的一组操作,计量与测量的主要区别： 计量活动包括法规层面、技术层面、管理层面的一系列要求，其目的是保证单位统一、量值准确可靠。 测量：是从技术层面确定“量值”的一组操作，它是计量活动的一部分，其目的在于确定“量值,计量基本概念,计量的特点 准确性：是指测量结果与被测量真值的一致程度，代表测量的水平，是计量技术工作的核心。 一致性：包括计量单位的统一一致和量值在一定误差范围内的一致。计量的一致性不仅限于国内，也适用于国际。 溯源性：指任何一个测量结果或计量标准的量值，都能通过一条连续的比较链，溯源到计量基准（国家基准或国际基准）。它是准确性和一致性关键技术保证。 法制性：是指为保证与贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测 、资源控制、社会管理等有关的测量工作的公正性和可靠性，以法律法规形式进行规定和保障的特性,计量基本概念,量和量值 （一）量的概念 “量”是指现象、物体和物质可定性区别和定量确定的一种属性。 计量学中的量指的是可以测量的量。 广义量：如长度、质量等； 特定量：如一个人的身高、一辆汽车的自重等。 同种量:直接进行比较的量称为同种量，如宽度、厚度、周长、波 长为,量的种类属于长度量。 同类量:某些同种量组合在一起称其为同类量，如功、热量、能量等,计量基本概念,二）量值 1、量值的概念：一个量的大小可以用量值来表示，量值“一般由一个数乘以计量单位(测量单位)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为数值，米、千克、秒、摄氏度和伏为计量单位。 2、量值的表达 量值应该正确表达，如18 20 、180 V240 V，或(1820) 、(180240) V，但不能表示为1820 、 180240 V，因为18和180是数字，不能与量值等同使用,举个例子：以下几种量值的表达方式是正确的（ ） A、05m B、（05）m C、25 D、（25） E、25,ABDE,1.1计量基本概念,计量单位 1、计量单位的概念： 计量单位也叫做测量单位，计量单位就是“为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。”，其数值为1。 2、计量单位的符号 每个计量单位都有规定的代表符号，国际计量大会有统一的规定，并把它叫做国际符号。如在国际单位制中，长度计量单位米的符号是m,力的计量单位牛顿的符号为N；我国选定的非国际单位制单位吨的符号为t等,1.1计量基本概念,计量单位 3、计量单位与量值 同一个量可以用不同的计量单位来表示，一个量的量值，在计量单位改变的同时，数值也随之改变，而量值大小是不变的。如一张桌子的长度为1.20米，也可以讲桌子的长度为120厘米,计量基本概念,测量 1、测量的基本概念： 按JJF1001-2011通用计量术语及定义中的定义：通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。 测量的先决条件是对测量结果预期用途相适应的量的描述、测量程序以及根据规定测量程序（包括测量条件）进行操作的经校准的测量系统,计量基本概念,测量 2、测量结果： 与其它有用的相关信息一起赋予被测量的一组量值。 测量结果通常表示为单个测得的量值和一个测量不确定度。对某些用途，如果认为测量不确定度可忽略不计，则测量结果可表示为单个测得的量值,计量基本概念,测量 3、测量方法： 对测量过程中使用的操作所给出的逻辑性安排的一般性描述。 测量方法表述方式： A、直接测量法 B、间接测量法 C、替代测量法 D、微差测量法 E、零位测量法,计量基本概念,3、测量方法： A、直接测量法：使用合适的测量设备，直接得到被测量值的方法。 B、间接测量法：使用合适的测量设备，通过测量与被测量有函数关系的其它量，经计算得到被测量值的方法。 C、替代测量法：将已知其值的同种量替代被测量，确定被测量值的测量方法,如用尺子测量长度，用天平测量质量。测量结果可以直接得到,如用面积、功率、密度等,常用于质量计量。例如：在质量计量中常用波尔特法，将被测的物体置于天平的秤盘上，使之平衡，然后取下被测物体，代替砝码再使天平平衡，那么所加砝码的质量即为被测物体的质量,计量基本概念,4、测量误差： 定义：测得的量值（测量结果的量值）减去参考量值。 公式： 测量误差=量的测得值-参考量值 这里定义的测量误差，特指测量的绝对误差，带有单位。 后面还将讲解其它误差,计量基本概念,4、测量误差： 导致测量误差的因素（测量误差的来源）： 1）测量设备：用于测量的计量器具、测量标准、实物量具、标准物质等，其自身所复现的值仍然包含误差，须根据期望的测量水平加以限定； 2）测量人员：由于观测者的感觉器官的鉴别能力存在局限和差别，技术熟练程度有差异必然带来测量误差，如经纬仪对中、整平、瞄准、读数等操作都会引入误差,计量基本概念,4、测量误差： 导致测量误差的因素（测量误差的来源）： 3）测量方法：受技术发展限制，由于测量方法的不完善引入误差。 4）测量对象：由于被测对象自身不稳定引入误差。 5）测量环境：测量时的环境条件，包括：温度、湿度、气压、照明、振动、灰尘等，不满足规定的测量条件所引起的误差,第二章,Chapter Two,计量法律法规,计量法律法规,1、法律依据 中华人民共和国计量法 中华人民共和国计量法 实施细则 计量法规体系是指以计量法为基本法及与其配套的若干计量法规、规章的计量法群。 计量法规体系的层次 ：按照审批的权限、程序和法律效力的不同，可分为三个层次： 第一层次是计量法律-中华人民共和国计量法； 第二层次是计量行政法规； 第三层次是计量规章,计量法律法规,1.1、计量基准 计量法第二章计量基准器具、计量标准器具和计量检定 计量基准器具（第五条） ：国务院计量行政部门负责建立各种计量基准器具，作为统一全国量值的最高依据。（对每项测量参数来说，全国只能有一个计量基准。 ） 计量基准定义：经国家决定承认，在一个国家内作为对有关量的其他测量标准定值的具有最高计量学特性的测量标准。 计量基准体现了一个国家的科学计量水平，是一个国家量值的源头。无一例外地处于全国传递计量单位的最高或起始的位置，也是全国计量单位量值溯源的终点,计量法律法规,1.2、计量标准 我国的计量标准，按照其法律地位、使用和管辖范围的不同，分为社会公用计量标准、部门计量标准和企事业单位计量标准。 1）法定计量检定技术机构建立的社会公用计量标准对社会开展强制计量检定、非强制计量检定或校准； 2）部门计量标准在本部门内部开展非强制计量检定或校准； 3）企事业计量标准在本单位内部开展非强制计量检定或校准。 如果需要超越以上范围开展量值传递或者执行强制计量检定工作，建立计量标准的单位应当向有关质量技术监督部门申请专项计量授权。（即：需要承担本部门本单位内部强制检定的应当办理计量授权,计量法律法规,1.3、强制检定的范围 计量标准的强制检定要求 社会公用计量标准、部门最高、企业事业最高计量标准 管理要求：申报计量标准考核、按期复查，技术要求：有效溯源。 强制检定的工作计量器具 用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面的列入中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录的工作计量器具。目录变化： 随着经济的发展和社会的进步，强制检定目录也作了补充和调整,计量法律法规,2、计量技术法规 计量技术法规包括国家计量检定系统表、计量检定规程和计量技术规范。 它们是正确进行量值传递、量值溯源，确保计量基准、计量标准所测出的量值准确可靠，以及实施计量法制管理的重要手段和条件,计量法律法规,2.1、计量检定规程/技术规范 （1）计量检定规程分为三类：（JJG） 国家计量检定规程：国务院计量行政部门 部门计量检定规程：国务院有关主管部门 地方计量检定规程：省、自治区、直辖市、人民政府计量行政部门 （2）计量技术规范：（JJF） 通用技术规范：名词术语、考核规范、命名规范、编写规则、测量 不确定度评定与表示等 专业技术规范：校准规范、型式评价大纲、计量特性、测定方法、测量装置试验方法等,计量法律法规,2.2、量值传递、量值溯源的概念 量值传递定义：是指通过对计量器具检定（校准）的形式,将国家基准所复现的计量单位值通过各等级计量标准传递到工作计量器具,以保证被测对象量值的准确和一致的全过程； 量值溯源定义：是指通过一条具有规定不确定度的连续比较链，使测量结果或测量标准的值能追溯到规定的参考标准，直至国家计量基准或国际计量基准的方法,在此输入内容,在此输入内容,在此输入内容,在此输入内容,在此输入内容,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,ENGLISH,计量法律法规,量值传递与量值溯源的区别 量值传递是自上而下；量值溯源是自下而上； 量值传递以检定或校准的方式； 量值传递强调计量器具的传递，带有强制性；量值溯源强调数据的溯源，带有自主性,第三章,Chapter Three,法定计量单位,法定计量单位,主要内容： 3.1 我国法定计量单位的构成 3.2 国际单位制单位 3.3 国家选定的其他计量单位 3.4 用于构成十进制倍数和分数单位的词头 3.5 法定计量单位的使用规则,法定计量单位,3.1 我国法定计量单位的构成 中华人民共和国法定计量单位(简称法定单位)是以国际单位制单位为基础，同时选用了一些非国际单位制的单位构成的。 国家法定计量单位定义：国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。 （计量法第三条 ） 国家法定计量单位构成：国际单位制单位；国家选定的非国际单位制单位；以上两种单位构成的组合形式的单位；用于构成十进制倍数和分数单位的词头,法定计量单位,3.2 国际单位制单位（简称 SI ） 1、国际单位制单位构成 国际单位制的基本单位：7个； 国际单位制的辅助单位：2个； 导出单位 1、国际单位制中具有专门名称的导出单位：19个（加上辅助单位21个） 2、组合形式的导出单位,弧度和球面度 （已并入导出单位,用SI基本单位间或SI基本单位和具有专门名称的SI导出单位的组合通过相乘或相除构成的但没有专门名称的SI导出单位,如：面积单位m2，速度单位m/s，力矩单位Nm，加速度单位 m s-2,SI单位,专门名称导出单位,牛顿：n 帕斯卡：PA 赫兹：Hz,法定计量单位,3.3 国家选定的其他计量单位 制外计量单位 “不属于给定单位制的计量单位”称为制外计量单位，简称制外单位。例如:我国法定计量单位中，国家选定的非国际单位制单位，对国际单位制来讲就是制外单位。如时间单位分(min)、时(h)、天(d)等,法定计量单位,3.3 国家选定的其他计量单位,3.4 用于构成十进制倍数和分数单位的词头 SI单位的倍数单位和分数是由SI词头加在SI基本单位或SI导出单位的前面所构成的单位，如千米（km）、吉赫（GHz）、毫伏（mV）、纳米（nm）等。但千克（kg）除外。 SI词头一共有20个。从10-24到1024，其中4个是十进位的，即百（102）、十（101）、分（10-1）和厘（10-2），这些词头通常只加在长度、面积和体积单位前面，如分米（dm）、厘米（cm），平方厘米（ cm2 ）、平方毫米（ mm2 ），其他16个词头都是千进位,法定计量单位,3.4 用于构成十进制倍数和分数单位的词头,法定计量单位,3.5 法定计量单位的使用规则 简单举几个例子： 1、组合单位的中文名称与其符号表示的顺序一致。符号中的乘号没有对应的名称，除号对应名称为“每”字，无论分母中有几个单位，“每”字只出现一次。如：比热容单位的符号为J/（kgK），其单位名称是“焦耳每千克开尔文”而不是“每千克开尔文焦耳”或“焦耳每千克每开尔文”。 2、只通过相乘构成的组合单位在加词头时，词头通常加在组合单位的第一个单位之前。如：力矩的单位kNm，不宜写成Nkm。 3、只通过相除构成的组合单位或通过乘或除构成的组合单位在加词头时，词头一般应加在分子中的第一个单位之前，分母中一般不用词头。但质量的SI单位kg，这里不作为有词头的单位对待。如：摩尔内能单位kJ/mol不宜写成J/mmol 其他详见“中华人民共和国法定计量单位使用方法,法定计量单位,第四章,Chapter Three,误差理论及数据处理,误差理论及数据处理,4.1 误差的基本概念 1、误差的概念 由于测量设备、测量技术、测量方法、实验条件、操作水平、环境成本等因素的限制，任何测量不可能无限精确，物理量的测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异，误差正是用于定量表示测得值与真值间差异程度的专业术语。 误差客观存在，无法准确得到； 由于被测量的真值不能确定，实际使用的是约定真值，因此误差只能尽量减小,误差理论及数据处理,误差理论及数据处理,2、测量误差 定义：测得的量值减去参考量值。 公式：测量误差=测得的量值-参考量值 这里定义的测量误差，特指测量结果的绝对误差，带有单位、符号。 例如：直流标准电压源输出10.00V（参考量值），用一只万用表测得10.12V，该万用表测量10.00V直流电压的误差为： 10.12-10.00=+0.12V,误差理论及数据处理,3、误差的分类和定义 根据误差的表示方法，可以分为绝对误差、相对误差、引用误差三类 1）绝对误差：就是前述的 “测量误差”。 2）相对误差：绝对误差与被测量的参考量值之比称为相对误差，通 常用百分数表示。公式： 相对误差=绝对误差/参考量值 上例中，相对误差=(+0.12/10.00)X100%=+1.2,3）引用误差：测量仪器或测量系统的误差除以仪器的特定值。 公式表示为： 引用误差=绝对误差/测量范围上限X100% 上例中，若万用表没有直流10V量程，实际使用20V量程测量10V电压，则: 引用误差= (+0.12/20.00)X100%=+0.6,误差理论及数据处理,可以是测量仪器的量程或标称范围的上限,误差理论及数据处理,绝对误差：x = x-x0 相对误差：x =x/x0 引用误差：N =x/xN 例：以测量范围为(0-100) V 的电压表为例，若某测量点的示值为10V，标准值为10.01V ，则 绝对误差： =10V - 10.01V = -0.01V 相对误差：=- 0.01V /10.01V=-0.1% 引用误差： N =- 0.01V /100V=-0.01% 当x0的值可能趋近于零时,不适合用相对误差表示,误差理论及数据处理,4.2 示值误差与测量误差区别 根据JJF1101-2018通用计量术语及定义技术规范 示值误差：测量仪器示值与对应输入量的参考量值之差。（计量器具指示的测量值与被测量值的实际值之差，称为示值误差。） 测量误差：测得的量值减去参考量值。 1）测量误差：测得值-参考值 2）示值误差：示值-真值（用测量标准的测得值,误差理论及数据处理,示值误差：是评定测量设备品质好坏程度的一个参数，针对的是仪器这个物品。 测量误差：是评定测量结果品质好坏程度的一个参数，针对的是测量这个活动。 做仪器校准检定的时候，对象都是测量设备，这时候的误差就 应该用测量仪器的示值误差；如果做测试的时候，比如说用数表去测量一个产品的直流电压，那么这时候的误差就应该用测量误差,误差理论及数据处理,延伸阅读 示值误差 偏差 修正值的关系 偏差：一个值减去其参考值 修正值：用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿系统误差的值。修正值为示值误差的相反数。 即： 示值误差 = -偏差 = -修正值,4.3 数据处理规则 1、测得值的有效位数 测得值的有效位数：指从测量数据左方第一个非零数字算起到最末一个数字（包括零）的个数，它不取决于小数点的位置。 一个正确有效的测量数据，只允许最后一位不准确（估读位）。 测量结果都是包含误差的近似数据，在其记录、计算时，应依据测量要求的水平及测量可能达到的精度来确定数据的位数和取位,误差理论及数据处理,误差理论及数据处理,1、测得值的有效位数 测得值的有效位数举例 3.1416，2.1173，280.12均为5位有效数字； 0.00134，134，1.34均为3位有效数字； 25.130，25.13分别为5位、4位有效数字。 （非零数字后面的0代表测量精确度,例题：以下数字中（ ）为三位有效数字。 A、0.0700 B、510-3 C、30.4 D、0.005,A、C,误差理论及数据处理,2、数据修约规则 通用的修约规则为：以保留数字的末位为单位，末位后的数字大于0.5者，末位进一；末位后的数字小于0.5者，末位不变（即舍去末位后的数字）；末位后的数字恰为0.5者，使末位为偶数（即当末位为奇数时，末位进一；当末位为偶数时，末位不变）。 简捷地记成：“四舍六入，逢五取偶,3、数据修约规则举例 34.945修约成3位有效数字：为34.9； 34.960修约成3位有效数字：为35.0； 34.9501修约成3位有效数字：为35.0； 34.9500修约成3位有效数字：为35.0； 34.850修约成3位有效数字：为34.8； 573.5修约成3位有效数字：为574； 1.287500修约成4位有效数字：1.2881.284500001修约成4位有效数字：1.285,误差理论及数据处理,例题1：0.25499修约为两位有效数字为（ ） 例题2：0.25599修约为两位有效数字为（ ） 例题3：0.25500修约为两位有效数字为（ ） 例题4：0.24499修约为两位有效数字为（ ） 例题5：0.24500修约为两位有效数字为（ ） 例题6：0.24501修约为两位有效数字为（,0.25,0.26,0.26,0.24,0.24,0.25,误差理论及数据处理,4、2 间隔修约方法 将预修约数除以2（相当于乘以0.5），按照1间隔方法修约后再乘以2（相当于除以0.5）。 如：设修约间隔为2，对53.1进行修约。 则有： 53.1/2=26.55-（按1间隔修约为）27 -272=54,例题：实验室校准一根10300，分度值为2的工作用玻璃液体温度计，在 100点时标准水银温度计的示值为100.200，标准温度计在100时的修正值是 -0.015，被检温度计的读数是100.7，求被检温度计的示值误差，修正值,按0.2修约,标准温度计示值=100.200+（-0.015）=100.185 示值误差=示值-真值=100.8-100.185=0.615,0.615/2=0.3075-（按1修约）=0.3-0.32=0.6 示值误差=0.6 修正值=-示值误差=-0.6,10300,100.8,误差理论及数据处理,5、5 间隔修约方法 将预修约数除以5（相当于乘以0.2），按照1间隔方法修约后再乘以5（相当于除以0.2）。 如：设修约间隔为0.5，对86.76进行修约。 则有： 86.76/5=17.352 -（按1间隔修约为）17.4 -17.45=87.0,误差理论及数据处理,4.4 测量不确定度简介 1、测量不确定度定义 根据所用到的信息，表征赋予被测量值分散性的非负参数。 它是表明被测量之值的分散性，是一个区间。用标准偏差，标准偏差的倍数，或说明了置信水准的区间的半宽度来表示。 按是否用统计方法求得，分为A类评定和B类评定两种评方法。它们都以标准不确定度表示。 可以由人们根据实验、资料、经验等信息进行评定，从而可以定量确定测量不确定度的值,误差理论及数据处理,2、测量结果的不确定度分类 分为：标准不确定度(u1)、合成标准不确定度(uc)、扩展不确定度(U)。 测量结果最终表示，用扩展不确定度。 扩展不确定度分为绝对扩展不确定度和相对扩展不确定度。（U和Urel） 不确定度的有效位数不得超过2位，当不确定度第一位有效数字为1或2时，建议保留2位。 扩展不确定度在无特殊说明情况下，置信概率选择p=95%，k2,误差理论及数据处理,误差理论及数据处理,感谢您的观看,THANK YOU FOR YOUR WATCHING