计量与数据处理课件

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,水利工程质量检测员培训,第一章 绪论,第一节 水利水电工程质量管理,一、水利水电工程质量,二、水利水电工程质量管理,第二节 水利水电工程质量检测,一、检测和检验,二、质量检测的作用,三、水利水电工程质量检测的依据,四、水利水电工程质量检测的特点,五、质量检测的步骤和要求,六、对水利水电工程质量检测单位和检测人员的要求,七、影响检测结果准确性的因素,第二章 计量与数据处理,水利工程质量检测员培训,第一节 术语,一、量和量值,量是现象、物体或物质可以定性区别和定量确定的属性。它具有两个特性（,1,）可测；（,2,）可用数学形式表明其物理含义。,只能,定性,区别，但不能,定量,测定的现象，不能称为量，只能叫“性质”,（,1,）一般意义的量：（长度、时间、质量、温度、电阻、物质的量、浓度）,（,2,）特定量：（某根棒的长度，某根导线的电阻，某份酒样中乙醇的浓度）,1,（,1,）同种量：,（可相互比较并按大小排序的量）,（,2,）同类量：,（若干同种量合在一起可称之为同类量，如功、热、能；厚度、周长）,2,量值：由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。,例：,5.34m,，,534cm,，,15kg,，,10s,，,-40,量的大小,：不变、客观存在,量值,：随单位的不同而不同,（如,1m=1000mm,，量值只是在一定单位下表示其量大小的一种表达形式）,量的数值,：量的纯数部分，即量值与单位的比值。,约定参考标尺的某种特定量,（例如莫氏硬度标尺、化学中的,pH,标尺等）,二、测量与计量,测量：,以确定量值为目的的一组操作；,必须有一定的手段和方法；,结果均由具有确定单位的量值所表达。,计量,：,实现单位,统一,、量值,准确可靠,的活动。,计量的目的,：保证“测量统一”，保证量值准确可靠和一致。,三、计量器具,计量器具：,单独或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。,计量基准：,国家基准,：,作为统一全国计量单位量值的最高依据的计量器具。,副基准,：,通过与国家基准比对或校准来确定其量值，并经国家检定、批准的计量器具。,工作基准,：,经与国家基准或副基准校准或比对，并经国家鉴定，实际用以检定计量标准的计量器具。,计量基准由计量标准器具和标准物质两部分组成。,计量标准：,按国家规定的准确度等级，作为检定依据用的计量器具或物质。分为计量标准器具和标准物质。,工作用计量器具：,不用于检定工作而只用于日常测量的计量器具。,四、测量系统与测量设备,五、示值范围、测量范围和量程,由计量器具所显示或指示的最低值到最高值的范围。,示值范围,在允许误差限内，计量器具的被测量值的范围。,测量范围,测量范围上限值和下限值之差。,量程,如光学高温计的示值范围为,0,1400,，而其测量范围为,700,1400,，量程则为,1400,700,700,。,六、标准物质,标准物质或参考物质可以是纯的或混合的,气体,、,液体,或,固体,。,（,1,）化学成分标准物质（金属材料、矿物岩石、建筑材料、环境保护及医药制品等）,（,2,）物理特性或物理化学特性标准物质（标准溶液、粘度标准油、热量用苯甲酸等）,（,3,）工程技术特性标准物质（纺织品色牢度、标准橡胶、粉末材料粒度、水的浊度等）,七、测量传感器,八、实物量具和测量器具实际值,九、计量器具的检定,是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。,注意：对仪器设备、标识量具和标准物质必须进行（,A,）检定,/,校准。,A,定期,B,不定期,十、测量不确定度,测量不确定度：表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度，是指测量结果不能肯定的误差范围。,国际上统一规定以,表示不确定度的值。,作为一个测量结果，不仅要表示其量值大小，而且要标出其测量的不确定度，才能叫一个完整的测量结果，才能使人们知道其测量结果的准确可靠程度。,十一、校准与校准测量能力,十二、计量单位、法定计量单位、国际单位制,法定计量单位,国际单位制（,SI,）,1,2,3,计量单位,为定量表示同种量的大小而,约定的定义和采用的特定量。,由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。,由国际计量大会（,CGPM,）采,纳和推荐的一种一贯单位制。,十三、溯源等级图与国家溯源等级图,溯源等级图：指一种代表,等级顺序,的框图，用以表明计量器具的,计量,特性与给定量的基准之间的关系。,国家溯源等级图：（也称国家计量检定系统表）指在一个国家内，对给定量的计量器具有效的一种溯源等级图，它包括推荐,(,或允许,),的比较方法和手段。,第二节 计量基础,一、计量的内容、分类和特点,（一）内容,（,6,个方面）,（二）分类,（三）计量的特点,准确性、一致性、溯源性、法制性,二、计量的发展,计量是实现单位统一和量值准确可靠的测量。,计量与测试不同，测试是具有试验性质的测量，也可理解为测量和试验的综合，它具有探索、分析、研究和试验的特征。,计量根据其对象主要可分为物理计量、化学计量、工程计量、生物计量等。,计量的发展阶段：古典阶段、近代阶段、现代阶段,三、计量科技的主要领域,共十二大领域：几何量、力学、热工、电磁、电子、时间频率、声学、光学、化学、电离辐射、振动 和气象。,四、计量单位制,量制,：指彼此间存在确定关系的一组量。,量纲,：以给定量制中基本量的幂的乘积表示该,量制中某量的表达式，其数字系数为,1,计量单位,：指为定量表示同种量的大小而约,定的定义和采用的特定量。,单位制,：为给定量制按给定规则确定的一组,基本单位和导出单位。,国际单位制是在米制基础上发展起来的，用符号,SI,表示，包括,SI,单位、,SI,词头和,SI,单位的十进倍数与分数单位三部分。,按国际上的规定，国际单位制的,基本,单位、,辅助,单位、具有专门名称的,导出,单位以及直接由以上单位构成的,组合形式,的单位,(,系数为,l),都称之为,SI,单位。,国际单,位制,SI,SI,单位,SI,导,出单位,SI,基,本单位,SI,单位的倍数单位,长 度,质 量,时 间,电 流,热力学温度,物质的量,发光强度,米,千克,秒,安,培,开,尔文,摩,尔,坎,德拉,m,kg,s,A,K,mol,cd,SI,基本单位共,7,个,包括,SI,辅助单位在内的具有专门名称的,SI,导出单位共有,21,个，见表,2-2,。,SI,单位的倍数、分数单位，见表,2-3,。,km,是倍数单位，,kg,是质量单位而不是倍数单位。中国选定的非国际单位制单位，见表,2-4,。,常出现的一些错误用法,（见讲义中,P25,法定计量单位的使用规则）,比热容单位的符号是,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”。,第三节 数据处理,一、算术平均值与最小二乘法原理,（,1,）算术平均值,当计量次数,n,足够大时，系列计量值的算术平均值趋近于真值，并且,n,越大算术平均值越趋近于真值,（,2,）最小二乘法的基本原理,在一系列等精度计量的计量值中最佳值，是使所有计量值的误差的平方和最小的值,二、有效数字及其运算规则,通常是将计量结果最后一位数取至与保留误差数字同一量级；中间运算的数据可以多取几位，但最终书写结果必须与误差保持同一量级。,在判断有效数字时，要特别注意“,0”,这个数。,0.00274,0.27410,-2,，其真值区间为（,0.2735,0.2745,）,10,-2,，极限误差为,0.000510,-2,0.000005,，而,0.00274,的极限误差也是,0.000005,，去掉前面两个,0,后，极限误差不变。,274,真值区间为（,273.5,274.5,），极限误差为,0.5,；,274.00,真值区间为（,273.995,274.005,），绝对误差为,0.005,。,0.00340,的极限误差为,0.5 10,-5,5800,和,58 10,2,的极限误差分别为,0.5,和,0.5 10,2,有效数字的运算规则,(1),加、减法计算规则,(2),乘、除计算规则,(3),开方、乘方计算规则,(4),复合运算规则,(5),计算平均值,(6),对数计算,(7),其它规则,三、数字修约规则（,GB/T 8170-2008,数值修约规则与极限数值的表示和判定,）,四舍六入,五看后面有没有非零的数，有则进一；没有非零的数则看前一位，前一位为奇数则进一，前一位为偶数则不进。,（,6,进,1,）（,4,舍去）（,5,后非,0,进,1,）（,5,后都为,0,，,5,前为奇数进,1,）（,5,后都为,0,，,5,前为偶数应舍去）,20.499,修约为,3,位有效数字,20.4,20.155,修约为,3,位有效数字,20.1,第四节 数据表达方式,一、数值表示法,平均值：,标准偏差：样本标准偏差,总体标准偏差,二、图形表示法,三、列表表示法,第五节 测量误差,一、误差的概念,绝对误差指计量结果与被计量的量的真值之间的差异。,=,X,-,X,0,相对误差是测量结果的绝对误差与真值之比，即,/,X,o,。,误差,分类,设备误差、方法误差、环境误差、人员误差（人为误差）,系统误差、随机误差,、,粗大误差,从计量测量数据处理需要，按其性质一般将误差分为两类，即,系统误差,和,随机误差,。,系统误差是指在,重复,条件下，对同一量进行无限多次计量时，保持固定,不变,的误差，或在条件,改变,时按某一确定规律变化的计量误差分量。系统误差决定测量结果的正确程度。,随机误差：是指测量结果与在,重复,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。随机误差决定计量结果的精密程度。,测量结果的正确度、精密度和准确度,正确度反映了,系统误差,的大小，表明计量值与真值的接近程度。精密度反映计量值,偏移,真值大小的程度。准确度也叫精确度直接表示计量量与真值之差大小的程度。准确度是精密度与正确度的综合表达。,正确但不精密 精密但不正确 准确,二、测量不确定度,表征合理赋予被测量之值的分散性、与测量结果相联系的参数。是说明测量结果不可信程度的一个参数,以标准差表示的测量不确定度，称为标准不确定度。,包括不确定度的,A,类评定、不确定度的,B,类评定和合成不确定度的评定。,误差与不确定度的区别（,见表,2-7,）,对同一个被测量不论其测量程序、条件如何，测量结果,相同,的，其误差,相同,；而在重复性条件下，则,不同,结果可有,相同,的不确定度。,第六节 数据统计分析,一、有限数据的统计处理,数据集中趋势的表示,（,1,）算术平均值：,（,2,）中位数：,数据分散程度的表示,（,1,）极差：,（,2,）平均偏差：,（,3,）标准偏差：,二、显著性检验,t,检验法和,F,检验法,三、离群值的取舍,Q,检验法,第七节 抽样,一、总体、个体和样本,二、统计量,样本均值、样本方差、样本标准差,三、抽样方法,概率抽样（简单随机抽样、系统抽样、分层抽样、整群抽样、多阶抽样）,非概率抽样,祝各位身体健康！,谢谢！,2024年10月16日,密码：,changsha,密码：,taiyuan,张梦宇,