量值传递溯源与检定测试课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章 量值传递、溯源与检定测试,第一节 量值传递,是指通过计量检定或校准，将计量,基准,所复显的计量单位（或其倍数或分数）逐级传递给各级计量,标准,直至普通（工作）计量器具的活动,.,1,第六章 量值传递、溯源与检定测试 第一节 量值传递.,一、量值传递的必要性,任何计量器具，由于种种原因，都具有不同程度的误差计量器具的误差只有在允许范围内才能应用，否则将带来错误的计量结果欲使新制的、使用中的、修理后的、各种形式的、分布于不同地区、在不同环境下计量同一种量值的计量器具，都能在允许的误差范围内工作，如果没有国家计量基准、计量标准及进行量值传递是不可能的,.,2,一、量值传递的必要性.2,对于新制的或修理后的计量器具，必须用适当等级的计量标准来确定其计量特性是否合格，对于使用中的计量器具，由于磨损、使用不当、维护不良、环境影响或零件、部件内在质量的变化等而引起的计量器具的计量特性的变化，是否仍在允许范围之内，也必须用适当等级的计量标准对其进行周期检定另外有些计量器具必须借助于适当等级的计量标准来确定其示值和其他计量性能，因此量值传递的必要性是显而易见的。,.,3,对于新制的或修理后的计量器具，必须用适当等级,.,4,.4,.,5,.5,二、量值传递体系,国家计量检定系统,对于一个国家来说，每一个量值传递体系，只允许有一个国家计量基准在我国，大部分国家计量基准保存在中国计量科学研究院内较高准确度等级的计量标准，大多设置在省级计量技术机构及计量准确度要求很高的少数大企业内较低准确度等级的计量标准，大多设置在地、县级计量技术机构及计量要求较高的大、中型企业中而工作计量器具则广泛应用于工矿、企业、商店、医院、研究所、院校、,、甚至于家庭之中，由此构成了量值传递体系,.,6,二、量值传递体系国家计量检定系统.6,国家计量检定系统,.,7,国家计量检定系统.7,.,8,.8,国家计量检定系统是按“量”制定的。随着科技的发展和计量水平的提高，计量检定系统亦应不断地修订和完善。,.,9,国家计量检定系统是按“量”制定的。随着科技的发展和计量水平的,图,2,国家计量检定系统的框图格式,.,10,图2 国家计量检定系统的框图格式.10,.,11,.11,所谓,量值传递体系,，是国家根据经济合理、分工协作的原则，以城市为中心，就地就近组织的量值传递网。,.,12,.12,三 量值传递的基本要求,量值传递应本着,精度损失小、可靠性高和简单易行,的原则。,量值传递一般应按国家计量检定系统的规定逐级进行。某些特殊情况，经上级计量主管部门同意，可越级进行传递。,各级计量标准的精确度，基本上是根据计量检定系统，由国家计量基准或上级计量标准确定的。,.,13,三 量值传递的基本要求.13,至于各级计量标准之间的精确度差，前已提及，不能一概而论，对不同的计量领域，有不同的要求。根据误差理论，当相邻的上下级标准的精确度相差,10,倍时，上级标准的误差一般便可忽略不计，即对下级来说，上级标准的结出值可以认为是精确的；若两者都只含有随机误差（或系统误差已修正），则精确度相差,3,倍，即可将上级标准的误差忽略不计、实际上，这对于某些计量领域，是难以实现的。我国如此，外国亦如此。具体的精度 差是多少，上级标准的误差可否忽略或如何处理等，在量值传递的技术文件中应有明确的规定。,.,14,至于各级计量标准之间的精确度差，前已提及，不能一概而论，对不,量值传递，概括地讲，,可分为直接传递和间接传递,。凡可直接传递者（如电压测量中的源和表），皆应直接传递；凡不能直接进行传递者（如电压测量中的源和源或表和表），则只好间接进行。这里所谓间接，系指传者与被传者不能直接进行量值传递，而必须通过一个过渡指示器（如在电压测量中，若两者皆为源则用表，反之亦然），通常将其称为过渡标准、传递标准或比对标准。关于过渡指示器的技术特性，在量值传递的技术文件中应有明确、具体的规定。,.,15,量值传递，概括地讲，可分为直接传递和间接传递。凡可直接传递者,四、量值传递的方式,量值传递的方式：有用,实物标准,进行进级传递，有用,传递标准全面考核,(MAP),，有,发放标准物质,（,CRM,），有,发播信号,等,.,16,四、量值传递的方式.16,1,、 用实物标准进行逐级传递,这是传统的量值传递方式，即把计量器具，送到具有高一等级计量标准的计量部门去检定；对于不便于运输的计量器具，则由上一级计量技术机构派员携带计量标准到现场检定这种传递方式比较费时、费钱，有时检定好了的计量器具，经过运输后，受到振动、撞击、潮湿或温度的影响，丧失了原有的准确度尽管有这么多的缺点，但到目前为止，它还是量值传递的主要方式,.,17,1、 用实物标准进行逐级传递.17,2,、 用传递标准全面考核,(MAP),进行传递,美国标准局,(NBS),在七十年代初，在某些计量领域中采用了传递标准全面考核进行传递,(,英文：,Measurement Assurance Program,，缩写,MAP),这种传递方式的目的，是使参加,MAP,活动的计量技术机构的量值，能更好地溯源到国家计量基准它用统计的方法对那些机构的校准质量进行控制，定量地确定校准的总不确定度，并对其进行分析，因此能及时地发现问题，使误差尽量减小,.,18,2、 用传递标准全面考核(MAP)进行传递.18,.,19,.19,3,、 用发放标准物质,(CRM),进行传递,用标准物质,(CRM),进行传递的特点,标准物质是一种或多种足够好地确立了的特性、用以校准计量器具、评价计量方法或给材料赋值的物质或材料,标准物质必须由国家计量部门或由它授权的单位进行制造，并附有合格证书的才有效这种有效的标准物质称为“有证标准物质”,(,英文缩写为,CRM),使用,CRM,进行传递，具有很多优点，例如可免去送检仪器，可以快速评定并可在现场使用等这种方式目前主要用于化学计量的领域,.,20,3、 用发放标准物质(CRM)进行传递.20,4,、 用发播标准信号进行传递,通过发播标准信号进行量值传递是最简便、迅速和准确的方式，但目前只限于时间频率计量我国通过无线电台，早就发播了标准时间频率信号以后随着国家通讯广播事业的发展，中国计量科学研究院将小型铯束原子频标放在中央电视台发播中心，由中央电视台利用彩色电视副载波定时发播标准频率信号，并于,1985,年开始试播标准时间信号这样，用户可直接接收并可在现场直接校正时间频率计量器具,.,21,4、 用发播标准信号进行传递.21,五、量值传递的技术基础：,保证以最高准确度复现计量单位的国家计量基准体系；,将国家计量基准的量值传递到工作计量器具的计量标准体系；,用以保证计量器具准确一致的，或保证材料成分与性能检测时准确一致的标准物质体系；,计量器具的研制、生产及修理的体系；,计量器具的新产品定型鉴定体系；,计量器具的检定体系等,.,22,五、量值传递的技术基础：.22,六、量值传递的法制基础：,计量法及有关法规；,计量检定系统；,计量检定规程；,具行法定性质的操作规范,.,23,六、量值传递的法制基础：.23,七、量值传递的组织基础：,国家计量部门；,各级地方计量部门；,各部委系统的计量部门及有关研究机构；,各企业、事业单位的计量机构及有关实验室；,培养计量人才的院校,.,24,七、量值传递的组织基础：国家计量部门；.24,第二节 溯 源,所谓溯源，系量值溯源的简称，是指使用任何一种计量器具所测得的测量结果，都能通过连续的,比较链,，使其与计量基准所复现的计量单位联系起来，即可追溯到计量单位的源头。也可以说，,溯源是量值传递的逆过程,。,.,25,第二节 溯 源所谓溯源，系量值溯源的简称，是指使用任何一种,量值准确一致的前提是，计量结果必须具有“溯源性”，即被计量的量值必须具有能与国家计量基准或国际计量基准相联系的特性,要获得这种特性，就要求用以计量的计量器具必须经过具有适当准确度的计量标准的检定，而该计量标准又受到上一等级计量标准的检定，逐级往上追溯，直至国家计量基准或国际计量基准,.,26,量值准确一致的前提是，计量结果必须具有“溯,比较链,所谓连续的比较链，系指若干个不同精确度等级的计量链，由低级到高级直至计量基准逐级连续检测而形成的系列计量链。,计量链,至于计量链，系指由计量器具或装置中的一系列单元所构成的从输入到输出的计量信号通道。,.,27,比较链所谓连续的比较链，系指若干个不同精确度等级的计量链，由,典型的计量链，通常包括输入、中间转换和输出,3,个主要部分或环节。输入部分是直接接受被测量的信息，并将其转换成便于下一步处理的信号，如传感器、检测器等；中间转换（亦称二次变换）部分，是对输入部分所给出的信号进行必要的二次变换，以适合输出部分的需要，如放大器、衰减器、滤波器、调制器、解调器、运算器等；输出部分是将被测量（信号）的等效信息显示出来或输出给特定的接收装置，如显示器、记录仪等。例如，由传声器、衰减器、滤波器、放大器和电压表所构成的电声计量链。,凡能够独立进行检测的计量器具，更不必说计量装置，都可视为包含上述环节的一个计量链。,.,28,典型的计量链，通常包括输入、中间转换和输出3个主要部分,欲使任何一个计量标准或普通计量器具所复现的单位（包括其倍数与分数）或测量结果精确一致（当然是在给定的误差范围或不确定度之内），就必须进行溯源。换句话说，计量标准和普通计量器具的拥有者，若想使其具有精确一致的计量特性并得到社会的认可，以便发挥其应有的作用，就必须对其进行计量检定（或校准），即将其所给出的量值直接或间接地溯源到同一个计量基准。否则，量值出于多源，便不可能有什么“精确”、“一致”可言，也就失去了计量的社会意义，甚至可能酿成严重的后果。,.,29,欲使任何一个计量标准或普通计量器具所复现的单位（包括其倍数与,量值溯源和量值传递的区别,量值溯源性是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准联系起来的一种特性。它要求实验室针对自己检测标准的相关量值，主动地与上一级检定机构取得联系，追溯高于自己准确度（一般遵循,1/10,或,1/3,法则）的量值与之比较，确定自己的准确性。,而量值传递是上一级量值检定部门将自身的量值传递给低于其准确度等级的部门，主要是指国家强制性检定的内容。,溯源和传递的主要区别在于,溯源是自下而上的活动,，带有主动性；,量值传递是自上而下的活动,，带有强制性。,.,30,量值溯源和量值传递的区别量值溯源性是通过一条具有规定不确定度,另外，国家计量基准通常都与别国计量基准或国际计量基准进行比对或接受量值传递，从而与国际量值保持一致。所以，溯源亦可达到与国际量值的统一，是发展国际科技交流与合作、消除贸易技术壁垒的一个重要措施。,.,31,另外，国家计量基准通常都与别国计量基准或国际计量基准进行比对,第三节 检定测试,一、检 定 测 试,（一）计量检定,(,简称检定,),：,用计量器具进行量值传递或量值溯源评定计量器具的计量特性，确定其是否合格所进行的全部工作经有关计量部门审批,.,32,第三节 检定测试一、检 定 测 试.32,（二）计量检定规程,是为检定计量器具而制定的技术法规，其中对规程的适用范围、计量器具的名称、计量性能、检定项目、检定方法、检定条件、检定数据的处理以及检定周期等，皆有明确的规定，实际工作中必须遵循。,计量检定规程由国家计量行政部门统一组织制定和颁布。计量检定规程每隔一段时间（一般约,3,5,年）便要修订一次，以使其日益完善，适应科技发展和实际需要。,.,33,（二）计量检定规程是为检定计量器具而制定的技术法规，其中对规,（三）人员的要求,正式的计量检定工作，应由掌握计量器具性能并有操作技能和经验的专业计量检定人员承担。计量检定员，须经考核合格并取得检定员证，方能上岗；否则不得从事正式的计量检定工作。,.,34,（三）人员的要求正式的计量检定工作，应由掌握计量器具性能并有,（四）几个概念,所有正式检定的开展，都必须经有关计量主管部门的审核批准；,而,测试,，通常是指具有一定试验（探索）性的测量，一般无严格的规程可循，也无须计量主管部门的审批。但测试单位对测试结果或数据，仍负有相应的责任。,.,35,（四）几个概念所有正式检定的开展，都必须经有关计量主管部门的,校准,，系指在规定条件下，为确定计量器具示值误差的一种操作。校准结果可以给标尺上的标记直接赋值，也可以用校准因数或校准曲线等形式表示,。,校准,主要是确定计量器具的示值误差，但也可以确定计量器具的其它计量特性。这就是说，校准也可以评定计量器具的全部计量特性，从而自然亦可得出其是否合格的结论。,.,36,校准，系指在规定条件下，为确定计量器具示值误差的一种操作。校,“,校准”和“检定”并无实质性区别,。实际上，示值误差是计量器具计量特性的主要体现。,所以，校准和检定都是量值传递或溯源的具体方式,；对正规校准的要求（包括校准实验室的总体能力以及具体的校准方法、校准设备、环境条件和人员的技能等）与对检定的要求一样，亦应严格遵照相应的规定。,.,37,“校准”和“检定”并无实质性区别。实际上，示值误差是计量器具,（五）检定在计量工作中的地位,检定是进行量值传递或量值溯源以及保证量值准确一致的重要措施，因此，检定在计量工作中具有重要的地位,检定必须执行计量检定规程检定规程中对计量器具检定的要求，主要是基本的计量持性，如准确度、稳定度、灵敏度等对有些计量器具还规定了影响准确度的其他计量特性如零点漂移、线性度、滞后等对于计量动态量的计量器具，还另外规定了动态计量性能，如频率响应、时间常数等,.,38,（五）检定在计量工作中的地位.38,在评定计量特性前，检定人员必须先对被检计量器具的外观、工作正常性等非计量特性进行检查,检查合格后进行校准，可以用校准的结果评定计量仪器、计量装置或实物量具的示值误差，或给任意标尺上的标记赋值，校准也可以确定其他计量特性,.,39,在评定计量特性前，检定人员必须先对被检计量器,若被检计量器具的示值偏移过大，则需进行调整,调整,的定义为：“,为使计量仪器达到工作正常和没有偏移而适于使用的状态所进行的操作,”,有的计量器具送检时没有标明量值,(,例如标准硬度块,),，需要,用计量标准给它赋值,，这种操作称为,定度或标定,对于标准物质而言，称为定值,.,40,若被检计量器具的示值偏移过大，则需进行调整,1,、计量器具的,准确度,在检定时用基本误差来表达。基本误差是指计量器具在规定的正常工作条件下所具有的误差，也称固有误差。,2,、正常工作条件,是指检定规程中或计量器具的说明书中所规定的工作条件。,由于超出规定的正常工作条件时所增加的误差，称为附加误差。所以在检定时，应,创造正常工作条件,，以免造成受检计量器具是否合格的误判。,（六）检定中的几个主要参数,.,41,1、计量器具的准确度（六）检定中的几个主要参数.41,例如应使受检计量器具的温度与检定室内的温度保持一致，因此在检定前必须先把受检计量器具从包装箱中取出，放置在检定室内若干小时以上,(,放置的时间，视受检计量器具的结构、体积以及所要求的准确度而定，一般至少放置,4h,以上,),，然后才进行检定在检定某些对温度敏感的计量器具时，检定人员应当戴手套，以避免手的温度传导给受检计量器具而产生附加误差,.,42,例如应使受检计量器具的温度与检定室内的温度保,3,、计量器具的,稳定度,是指在规定工作条件内，计量器具保持其计量特性恒定的能力通常稳定度是对时间而言的，它可分为短期稳定度和长期稳定度,短期稳定度好的计量器具，其计量的重复性必定很好,4,、计量的,重复性,定义为,在实际相同的计量条件下,(,如用同一方法，同一观察者，用同一计量器具，在同一实验室内，于很短时间间隔内,),，对同一被计量的量进行连续多次计量时，其计量结果的一致程度,.,43,3、计量器具的稳定度.43,计量的重复性通常用随机不确定度来估计,长期稳定度一般是指在检定周期内，计量器具保持其计量特性恒定的能力,因此在送检计量器具时，必须附上上一次的检定证书，以便考察长期稳定度对于新制的或者没有附上次检定证书的计量器具，由于不知其长期稳定度，有时检定一次后，需要放置几个月，然后进行复检，以考察其长期稳定度,.,44,计量的重复性通常用随机不确定度来估计长期,对于某些短期稳定度及长期稳定度均很优良的使用中的计量器具，当它的固定偏差略为超出允许误差时，可以给出修正值以便修正后使用,修正值只能消除受检计量器具的系统误差，而消除不了随机误差,所以对稳定度差的计量器具，是不允许给出修正值，否则会造成可以修正使用的假象,.,45,对于某些短期稳定度及长期稳定度均很优良的使,受检的计量器具应当由哪一等级的计量标准对它进行检定，可以从该,计量器具的检定系统,中查出如果该计量器具还没有制订出检定系统，则按微小误差准则，可选用不确定度为受检计量器具不确定度,1,3,到,1,5,的计量标准进行检定,.,46,受检的计量器具应当由哪一等级的计量标准对它进行检定，可以从该,二、检定测试的基本要求,（一）检测方案,检测方案是保证量值传递或溯源以及测试数据有效的重要前提；应尽可能选择精度损失小、可靠性高而又简单易行的检测方案。凡是常规检定或校准，皆应按照相应的规程进行。,（二）检测标准,检测标准系指用于检测的计量标准器具，是检定测试的基础。对检测标准的主要要求如下。,.,47,二、检定测试的基本要求 （一）检测方案.47,1,）精度优于被检测器具。,这是指定度后的精度，而不是标准器具所能达到的精度。因为，除国家计量基准外，各级计量标准皆不能自行定度；同样的计量器具，由于定度的精度不同，其使用的精度亦就不同。当然，如果所用的是计量基准，则应处于良好的工作状态；而计量标准则应被检定合格并在有效期内。,.,48,1）精度优于被检测器具。这是指定度后的精度，而不是标准器具所,2,）接入被检测的器具时，对被检测器具的示值无可察觉的影响，或虽有可见影响，但其值可以确定。,若标准和被检器具不能直接检测，则必须通过过渡标准。,对过渡标准的主要要求是随机误差小、性能稳定、重复性好，以及对标准和被检测器具的响应相同。,.,49,2）接入被检测的器具时，对被检测器具的示值无可察觉的影,（三）辅助设备,根据确定的检测方案，选配必要的辅助设备，应尽量避免可能引入的附加误差，以确保方案的实施。凡与检测数据有关的辅助设备，必须经检定合格并在有效期内。,（四）环境条件,环境条件是检定测试的必要保证，以免影响计量器具及辅助设备的工作特性。,.,50,（三）辅助设备 .50,（五）数据处理：,数据处理是检定测试的重要环节，其基本原则是切实反映检测的精度。也就是说，数据处理应合理，不致因而提高或降低实际检测的精度。,（六）检测人员,检测人员是检定测试的关键因素，必须经考核合格并取得相应的证件，具备所需的专业知识和操作技能。,.,51,（五）数据处理： .51,（七）检定的步骤,(1),外观检查,外观检查的重点是观察有否影响计量器具的计量特性和寿命的缺陷例如有无锈蚀、裂缝、变形、划痕、撞伤等等还需要检查是否有油垢，有则必须清洗干净,在装有水准器的计量器具中，要检查水准器安装的正确性和牢固性，并检查水准器是否灵敏,.,52,（七）检定的步骤.52,(2),正常性检查,对于量具不需要进行这项检查，但对于有运动部件的计量器具，这项检查是非常必要的，目的是检查被检计量器具能否正常动作,只有在上述两项检查合格盾，才可接着进行下面的步骤,(3),计量特性的检定,按有关检定规程的检定方法进行。,.,53,(2)正常性检查.53,(4),对检定结果的数据进行处理和分析,例如算出平均值，求出不确定度等，必要时可给出修正值 这时最重要的是对检定结果要仔细分析，看它是否有规律性为此，最好画出误差曲线图，以利于直观分析,检定人员这样做可以避免出现检定责任事故,(5),检定结果的处理,检定结果合格的给出检定证书必要时对检定合格的计量器具打上钢印或铅封；检定结果不合格的给出检定结果通知书,.,54,(4)对检定结果的数据进行处理和分析.54,（八） 检定记录,在检定过程中都应进行记录，内容包括；,受检计量器具的名称、制造厂、型号、出厂编号以及额定特性和参数，如计量范围或最大计量值,检定条件，包括检定室或介质的温度，必要时记下空气压力、相对湿度以及其他特定的条件,.,55,（八） 检定记录.55,检定时所用的标准计量器具的名称、型号及编号必要时还须记下主要辅助设备的名称,检定的年、月、日,检定过程中所进行的每一次独立计量的结果,在检定结束后对记录进行分析，并作出受检计量器具是否合格的结论,有效期,.,56,检定时所用的标准计量器具的名称、型号及编号必要时还,检定量及检验员签字,检定记录是具有法定意义的重要文件，因此应该加以重视并保管好特别要注意不能在单张的纸片上进行记录，而后重抄因为这样的记录已经失去了原始资料的意义，在重抄时可能抄错，或者将一些表面上看起来似可疑的结果合弃,.,57,检定量及检验员签字.57,三、检定测试的主要方法,一个量，可以用不同的方法对其测量；而具体方法的选择，则应根据被测量的种类、量值的大小、要求的测量精度、测量过程的快慢以及进行测量的现场条件等一系列因素来考虑。,.,58,三、检定测试的主要方法一个量，可以用不同的方法对其测量；而,（一）直接测量法,该法系指,直接测量被测量便可得出其量值,，而不必测量与被测量有函数关系的其它量的一类测量方法。不过，有时为了进行相应的修正，可能要进行必要的补充测量或计算来确定影响量的量值。另外，有时需要根据计量器具的示值，通过查对图表方能得出被测量的量值。但这并没有改变测量性质，即测量方法仍然是直接的。,从实施手段的角度,不外乎两大类，即直接测量法与间接测量法。,.,59,（一）直接测量法该法系指直接测量被测量便可得出其量值，而不必,1,直接比较法,将被测量与已知量值的同种量直接比较，从而得出被测量量值的一种方法。,例,：用刻度尺测量长度、用安培计测量电流、用伏特计测量电压等，皆属直接比较法。,优点是简单、快速，主要问题是有时测量精度较差。,.,60,1直接比较法 将被测量与已知量值的同种量直接比较，从而得,2,微差法,亦称差值法，是,通过测量被测量与已知同种量之间的微小差值，从而得出被测量量值的一种方法。,可以较容易地获得较高精度的测量结果。,.,61,2微差法亦称差值法，是通过测量被测量与已知同种量之间的微小,.,62,.62,3,零位法,将被测量与已知同种量相比较，并使两者的差值为零的一种测量法。,该法须通过一定的平衡指示器（亦称零位指示器或指零仪）。,为使平衡指示器指零，可调整用来比较的已知量，亦可调整与被测量有已知的平衡关系的其它量，或同时调整几个有关的量。也就是说，调整的量和被测量不一定同种。,如在力学计量中，用杠杆式台秤测量某物的质量，可以用秤航平衡，也可以改变秤杆上游舶的位置使力臂变化来平衡，或者两者同时调整以达到平衡。,.,63,3零位法将被测量与已知同种量相比较，并使两者的差值为零的一,.,64,.64,4.,替代法,用相等的已知量值的同种量来替代被测量，使得在指示装置上的效应相同的一种测量方法。,该法与零位法的主要区别在于只选择（调整）替代的已知量，而不必调整其它量。,例：用精密微调标准电阻箱来替代电阻电桥中的被测电阻，而使检流计的指示不变。这里，电桥可平衡亦可不平衡，只要替代前后检流计的指示相同即可。,.,65,4.替代法用相等的已知量值的同种量来替代被测量，使得在指示装,（二） 间接测量法,是通过对被测量有已知函数关系的其它量的测量，从而导出被测量值的一类方法。,间接测量法是不直接测量被测量的。,例：利用测量热电偶的电动势来测量温度、通过测量液柱高度来测量压力等。,就测量而论，间接测量的基础仍然是直接测量。,.,66,（二） 间接测量法.66,从计量学的角度：检定方法可分为,整体检定和单元检定,两种,（三）整体检定法,整体检定法又称为综合检定法，它是主要的检定方法这种方法是直接用计量基准、计量标准来检定计量器具的计量特性，可分下面几种情况,.,67,从计量学的角度：检定方法可分为整体检定和单元检定两种.67,用标准量具校定计量器具例如用标准量块检定游标卡尺，用标准砝码检定秤；用标准电阻箱检定欧姆表等,用计量基准或标准仪器,(,或装置,),检定,(,或校准,),计量器具例如用工作基准测力机检定高精度力传感器；用标准负荷式压力装置检定压力表；用标准硬度计定度标准硬度块等,用标准物质检定,(,或校准,),计量器具例如用标准粘度油检定粘度计，用标准苯甲酸检定量热计等,用标准时间频率信号检定时间频率计量器具,.,68,用标准量具校定计量器具例如用标准量块检定游标卡,整体检定法的,优点是简便、可靠，并能求得修正值,如果被检计量器具需要而且可以取修正值，则应增加计量次数,(,例如把一般情况下的三次增加到五至十次,),，以降低随机误差,整体检定法的,缺点是，当受检计量器具不合格时，难以确定这是由计量器具的哪一部分或哪几部分所引起,.,69,整体检定法的优点是简便、可靠，并能求得修正值如果被检计量器,2,单元检定法,单元检定法又称为部件检定法或分项检定法它分别计量影响受检计量器具准确度的各项因素所产生的误差，然后通过计算，求出总误差,(,或总不确定度,),，以确定受检计量器具是否合格应用这种方法必须事先知道或者可以准确地求出各单元,(,或各分项,),的误差对总误差影响的规律有时按单元检定法检定后，尚须用其他办法旁证其结果是否正确，以检验是否有遗漏了的系统误差,.,70,2 单元检定法.70,单元检定法的步骤如下：,分析影响被检计量器具准确度的各项因素，并列出函数关系式,分别计量各项因素造成的误差，对其中能列出函数式的通过计算求出该分项的最大误差，对其中难以列出函数式的影响因素，可通过分项实验的办法求出它们对受检计量器具准确度实际产生的误差值。,列出各分项误差对总误差的关系式,综合各项因素造成的总误差，以判断是否合格。也有误差来源比较少的计量器具，只要各单元误差在各自的允许范围内，即可认为合格，而不必求出总误差,.,71,单元检定法的步骤如下：.71,单元检定法适用于下列几种情况：,对于按定义法建立的计量标准，当没有高一等级的计量标准来检定它时，则必须采用此法,只用整体检定法还不能完全满足的计量器具例如负荷式标准活塞压力计。除了与比它高一等级的负荷式标准活塞压力计的示值相比较外，还需要逐个检定压力计的砝码的质量,对于误差因素比较简单的计量器具，当按单元检定法比较经济时，也可用此方法,.,72,单元检定法适用于下列几种情况：.72,一般比较仪的检定比较仪是一种确定被计量的量值与标准量具量值之间所存在的比例或差值的计量仪器所以首先应当检定这个比例,(,有时称为“臂”比,),或差值的准确性“臂”比的准确性，可以通过实验比较两个量值为已知的量具的办法来确定或者可以通过分别计量构成比较仪“臂”的各个部件的办法来确定,对于计量变换器和内装标准量具的比较装置，也是用单元检定法更为合适,对于某些整体检定不合格的计量器具，可再按单元检定法检定，目的是确定哪一个部件,(,或哪几个部件,),超差,.,73,一般比较仪的检定比较仪是一种确定被计量的,四、检定测试中器具合格的判断,被检测器具是否合格，是检定测试必须作出的一个结论。然而，在实际工作中，有时却难以得出确切的、恰当的论断。所以，应当熟悉、掌握进行判断的基本原则，并结合具体情况加以运用。,.,74,四、检定测试中器具合格的判断 被检测器,（一）判断的前提,（,1,）认真熟悉所用标准和被检测器具的技术性能与操作方法，必要时应对可能导致危害人身安全或器具损坏等注意事项作出明显的标记，以防万一。,（,2,）切实检查所有的配套或辅助设备以及环境条件，皆应符合有关的规定。,（,3,）必须严格按照检定规程（或检测方法）所规定的步骤和要求进行检测，不得随意而行。,以上三条，是获得可靠数据的基本要求，是进行判断的前提，否则任何结论都是没有意义的。,.,75,（一）判断的前提（1）认真熟悉所用标准和被检测器具的技术性能,1,）标准器具的精度足够高，以致与被检测器具的精度比较，其测量误差可以忽略不计；,2,）标准器具的精度不够高，其测量误差在测量结果中必须加以考虑。,第,1,种情况下的判断比较简单，但必须明确标准器具的误差可忽略的条件；,第,2,种情况下的判断则要复杂得多，有时甚至难以作出确切的结论，以致不得不借助于其它的标准器具或测试方法。,（二）标准器具的误差可忽略的条件,.,76,1）标准器具的精度足够高，以致与被检测器具的精度比较，,下面分别讨论几种典型情况。,一般来说，测量误差至少包含标淮器具的误差和被检测器具的误差，即,（,1,）,(1),只含有系统误差,（,2,）,.,77,下面分别讨论几种典型情况。 一般来说，测量误差至少包含标淮,根据微小误差准则，当误差取一位有效数字时，若,（,3,）,即在标准器具和被检测器具都只含有系统误差的情况下，当标准器具的误差比被检测器具的误差小一个数量级时，标淮器具的误差使可忽略不计。,普通计量器具,.,78,根据微小误差准则，当误差取一位有效数字时，若（3）即在标准器,(2),只含有随机误差,根据独立误差的一般合成法，总标淮差为,（,4,）,根据微小误差准则，当误差取一位有效数字时，若,（,5,）,计量标准器具,.,79,(2) 只含有随机误差根据独立误差的一般合成法，总标淮差为（,即在标准器具和被检测器具都只含有随机误差,(,或系统误差已修正,),的情况下，当标准器具的误差小于被检测器具的误差的,1,3,时，标准器具的误差便可忽略不计。这就是计量中所谓的“,1,：,3”,原则。,.,80,即在标准器具和被检测器具都只含有随机误差(或系统误差已修正),（,3,）同时含有系统误差和随机误差,根据上面分析的两种极端情况，不难得出标准器具的误差可忽略的条件为：,（,6,）,在通常情况下，如果标准器具的容许误差限为土,n,、被检侧器具的容许误差限为土,e,，则标准器具的误差可忽赂的条件可写为,（,7,）,.,81,（3）同时含有系统误差和随机误差 根据上面分析的两种极端情况,（三）根据被检测器具的容许误差限判断,设标准器具的误差可以忽略不计。 如果被检测器具的容许误差限为土,e,，则当器具的极限误差,时，便合格；当,时，便不合格。,（,8,）,（,9,）,.,82,（三）根据被检测器具的容许误差限判断 设标准器具的误差可,（四）根据标准和被检测器具的容许误差限判断,当标准器具的误差不能忽略时，对被检测器具的判断要复杂得多。设标准和被检测器具的容许误差限分别为,n,和,e,。,1,标准和被检测器具都只含有系统误差,当总误差的绝对值不大于（,e-n,）时，即,则肯定合格；,（,10,）,.,83,（四）根据标准和被检测器具的容许误差限判断 当标准器具的,当,时，则肯定不合格；,当,时，则可能合格，也可能不合格，需要进一步验证才能作出判断，故范围（,e-n,，,e+n,）称为待定区间。,当检测结果落于待定区间时，便不能再用原检测标准和方法进行检测，而必须用其它标准或方法，才可能得出确切的结论。当然，送上级单位，用更高一级的标准去检测，是最稳妥的办法。,（,11,）,（,12,）,.,84,当时，则可能合格，也可能不合格，需要进一步验证才能作出判,2,标准和被检测器具都只含有随机误差,若随机误差遵从正态分布，则当,时，便合格；当,时，便不合格。,（,13,）,（,14,）,.,85,2标准和被检测器具都只含有随机误差若随机误差遵从正态分布，,3.,标准和被检测器具同时含有系统误差和随机误差,这种情况，难以用简单的表达式来判断，而需要根据系统误差和随机误差的具体情形加以判断，才能得出被检测器具合格与否的结论。,.,86,3.标准和被检测器具同时含有系统误差和随机误差,第四节 国际比对与检定,一、 比对在量值传递中的作用和组织方式,在规定条件下，对相同准确度等级的同类计量基准、计量标准或工作计量器具的量值进行相互比较，称为比对,比对往往是在缺少更高准确度计量标准的情况下，使计量结果趋向一致的一种手段,在国际上，比对获得广泛的应用，成为使国际上计量结果一致的主要手段在国内，在某些计量领域中，例如电子计量中，也较多地采用,.,87,第四节 国际比对与检定一、 比对在量值传递中的作用和组织,国际比对系指国际之间的量值比对,，一般都是为了验证各参加国的有关计量科技成果、提高计量测试水平、进而统一国际量值的学术性活动。,国际比对通常都是国家基准或相当国家基准的标准之间的比对,。比对的规模可大可小，可以许多国家或组织参加，也可以只在两个国家或组织之间进行。比较大规模的国际比对，基本上都是由有关的国际组织，特别是国际计量委员会所属的各咨询委员会组织进行的。,.,88,国际比对系指国际之间的量值比对，一般都是,为了具体安排和协调比对工作，一般都由组织者指定或参加者推选出一个实验室或研究机构，作为主持单位。当然，主持者一般都是水平和威信较高、条件较好的单位。,由于国家标准一般都不宜搬动，所以国际比对通常都是通过一定的比对标准来进行。对比对标准的主要要求是,性能稳定、灵敏度高、随机误差小和便于运输,等。比对标准对标准须经各参加国（单位）商定，可以由主持单位提供，也可以由参加单位或另外的途径提供。,.,89,为了具体安排和协调比对工作，一般都由组织者指定或参加者推选出,二、比对应具备的条件,：,有发起者，一般是国际上的权威组织（如国际计量局），也可以是某一国家的权威计量机构,确定参加单位每次比对的参加单位不宜过多,从参加单位中确定一个主待单位，负责比对事宜，主持单位一般是在该领域中技术水平比较领先的单位,具有计量特性优良的传递标准，特别要具有优良的计量复现性和长期稳定度传递标准的不确定度应比被比对的计量器具高一些，至少为同一数量级, 由主持单位制订比对计划，确定比对方式、传递标准运行的路线、日期，确定详细的、周到的比对技术方案，确定数据处理办法等等并写成书面文件寄发给参加单位,.,90,二、比对应具备的条件：.90,三、 比对方式,比对面方式大致可归纳成五种。,(1),一字式,O,A,由主持单位“,O”,先将传递标准在本单位参加比对的计量仪器上进行校准，然后及时地将传递标准、校准数据和校准方式一并送到参加单位“,A”,当传递标准操作需很仔细或较复杂时，“,O”,单位一般派员到“,A”,单位并与“,A”,单位操作人员一起工作，严格按照“,O”,单位的操作方法进行，得出校准数据,主持单位,参加单位,.,91,三、 比对方式OA由主持单位“O”先将传递标准在本单位参加比,然后，“,O”,单位把传递标准运回，再次在本单位仪器上校准，以考察传递标准经过运输后示值是否发生变化若变化在允许范围内，则比对有效。,“,O”,单位可取前后两次的平均值作为“,O”,单位值，就可算出“,O”,、“,A”,两单位仪器的差异,.,92,然后，“O”单位把传递标准运回，再次在本单,若差异在传递标准不确定度范围内，则表明两单位仪器的示值一致 当差异较大时，两单位可各自检查自己的仪器是否存在系统误差，若找到了，并采取了措施，又可进行第二轮比对,第二轮比对的顺序一班与第一轮相反，由“,A”,单位派员并携带传递标准去“,O”,单位，其余相同,这是最基本的比对方式，国际上经常采用,.,93,若差异在传递标准不确定度范围内，则表明两单位仪,(2),环 式,环式比对往往适用于为数不多的单位参加比对，而且传递标准结构比较简单，便于搬运一般主持单位不必派人去，只要把传递标准及校准的数据、方法寄到“,A”,单位。“,A”,单位将传递标准校准后，把校准数据寄给“,O”,单位而将传递标准及“,O”,单位校准的数据及方法寄到“,B”,单位，以下依次类推,O,A,B,C,D,.,94,(2)环 式 环式比对往往适用于为数,最后传递标准返回到“,O”,单位时，“,O”,单位必须复检，以验证传递标准示值变化是否正常,采用这种比对方式时，因为经过一圈循环，时间较长，比对结果中往往会引入由于传递标准的不稳定而引起的误差，而且传递标准经过多次装卸运输，损环几率较高，往往会导致比对的失败,比对结果由主持单位整理，并寄发各参加单位各参加单位不仅可知道与主持单位间的差值，也可知道与其他参加单位之间的间接差值,.,95,最后传递标准返回到“O”单位时，“O”单位必须复检，,(3),连环式,当参加比对单位较多时，可采用连环式，这时必须有两套传递标准其余同环式,H,A,E,F,G,A,B,C,D,O,.,96,(3)连环式HAEFGABCDO.96,(4),花瓣式,即由三个小的环式所组成，需三套传递标准优点是可缩短比对周期,C,D,D,B,B,A,O,E,F,.,97,(4)花瓣式CDDBBAOEF.97,(5),星 式,图中所示的星式相当于五个一字式组成主持单位可同时发出五套传递标准星式的优点是比对周期短，即使某一个传递标准损坏，也只影响一个单位的比对结果缺点是所需传递标准多，主持单位的工作量大,C,D,D,B,B,A,O,E,F,各种比对方式，都存在一定的优抉点，可视具体情况而采用,.,98,(5)星 式CDDBBAOEF 各种比对方式，都存,为了客观地进行比对，除了主持单位外，其余所有参加单位只按照商定的比对程序的要求，对比对标准进行测试，而并不知道其它单位的测试结果。在比对过程中，所有的测试结果，只能报告给主持单位，而不允许通过任何形式向外透露。,由于参加国较多，国际比对的持续时间都较长。,对于已经建立了国际基准的量，如质量等，则一般无须进行横向的国际比对，可直接与国际基准比对，或接受国际基准的量值传递。,正式的国际检定，应按照国际法制计量组织所制定与公布的计量器具检定规程进行,.,.,99,为了客观地进行比对，除了主持单位外，其余所有参加单位只按照商,四、 比对的应用,(1),国际比对,很多导出单位的物理量，国际上没有建立公认的国际计量基准各国的计量基准的原理和结构往往是不完全相同的，在分析误差时，可能末将某些系统误差考虑进去，或者结构上出现缺陷而末被发觉，因此造成各国间的计量结果的不统一为了谋求国际上计量结果的统一，经常组织国际比对是有效的途径,这种国际比对，国际计量组织可以发起，各国的国家计量研究机构也可以发起可以进行全球性比对，也可以进行区域性比对，或者两国之间的比对,.,100,四、 比对的应用.100,(2),精度旁证,当研制一台计量基准或计量标准时，仅靠误差分析，来确定其准确度是不够的，因为这还不足以证明其误差分析是否周全，结构是否完好当缺乏精度更高的计量器具检定时，则必须借助于几种工作原理或结构不同的、精度相同或稍低一些的计量器具进行比对以资旁证如果获得的一系列的旁证数据符合偏移足够小的高斯分布规律，则证明所研制的计量基准或计量标准的精度是可靠的,.,101,(2)精度旁证.101,(3),临时统一量值,当某一个量尚未建立国家计量基准，而国内又有若干个单位持有同等级精度的计量标准时，可用比对的方法临时统一国内量值具体的作法与国际比对相似若比对的计量标准的稳定性、复现性均相好，而且比对结果表明具有不大的系统误差时，则可采取这几台计量标准的平均值作为约定真值，以对每台计量标准给出修正值这样，实质上就等于把参加比对的几台计量标准作为临时基准组了,这里应注意的一点是，如这几台计量标准是同一制造厂生产的同一型号仪器，则比对结果往往发现不了其系统误差，因此不宜作为临时基准组,.,102,(3)临时统一量值.102,