计量基础知识教材201007(精品)

,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,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,计量基础知识培训教材,20,10,-,0,9,-,08,第一讲 计量技术概述,第二讲 计量有关术语,第三讲 我国的法定计量单位,第四讲 数字位数与数据修约,第五讲 测量不确定度的评定,第六讲 期间核查的有关知识,第七讲 计量管理知识,第八讲 国防军工计量法规与规章,第一讲 计量技术概述,一、,计量、计量学、测量的概念,_,计量,：实现单位统一、量值准确可靠的活动。,注,:1,、计量的被测对象主要是测量仪器和测量标准。不特指某个操作。,2,、计量的本质特征是测量。是一种特殊测量。,3,、,国防科技工业计量,：是指国防科技工业,科研、生产、服务中,实现产品量值,准确一致、测量数据可靠的全部活动。,_,计量学：关于测量的科学。,_,测量,：以确定量值为目的的一组操作。,计量与测量的关系,计量理论、管理,与,科研工作,等,测量,计量,与计量无,关的测量,量值传递与溯源,二、计量的内容,概括地说，包含计量理论、计量技术和计量管理。,主要体现在下列几个方面：,1,、计量单位和单位制；,2,、计量器具；,注：,测量器具,按用途分为测量标准器具及工作计量器具。,3,、量值传递、溯源、检定与校准；,4,、物理常数及材料与物质特性的测定；,5,、测量误差、测量不确定度、数据处理及计量人员专业技能；,6,、计量管理。,三、计量学专业划分发展情况,计量专业划为十大类。分别为,:,几何量计量,热学计量,力学计量,电磁学计量,无线电电子学计量,化学计量,时间频率计量,电离辐射计量,光学计量,声学计量,第二讲 有关计量的术语,一、有关量和单位的术语,（可测量的）量,：可以定性区别和定量确定的现象、物体或物质的属性。,1,）,术语“量”可指广义量或特定量。,例,1,，广义量：长度、时间、质量、温度等。,例,2,，特定量：某根棒的长度、某根电线的电阻等。,2）,量,可分为同种量或同类量。,同种量：同单位、能按大小排序、彼此相关、可比较。所谓可比较是指可相互加减并有物理意义，如电能、热能、势能。,同类量：同种量可组合成同类量，同单位、可比较、不能按大小排序。确切地说将同类量按大小排序不具有物理意义。如厚度、周长和波长；功、热、能量。,3）量是客观的，与单位选择无关。不同单位对同一量有不同数值。,4）量是不可数的。可以计数得出的量是计数量。如绕组数,n，,计数量不属于量的范畴，称为量纲为一的量。,5）量是可测的，可用计量单位表达。,6）量独立于操作，不能通过操作定义。,7）量存在于某个量制中，不同量制中量的表达不同。,（量的）数值：在量值表示中用以与单位相乘的数字。,如长度,5 m,中的,5,。,另外，在表头或坐标标注时，正确表示量的数值的方法通常用,/,nm、,t/,s，无需文字说明。,量值：一般由一个数乘测量单位所表示的特定量的大小。,量值可正可负,或为零,，可用多种形式表示。,如：身高,1.75 m/175 cm,。,基本量,：在量制中，约定地认为在函数关系上彼此独立的量。,如：在力学中，一般取长度、质量、和时间作为基本量。,导出量,：量制中基本量的函数所定义的量。,如：,速度,是导出量，,v=,s/t,，单位符号,m /s,。,单位制：按规定对给定的量制所确定的一组基本单位和导出单位。,如：国际单位制（,SI,）,我国有（计量）单位制。,量制：,各个量之间存在确定关系的一组量,。,量纲：以量制中基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表达式。,如：,以,长度、,质量和时间为基本量的量制中，基本量的量纲分别用,L,、,M,和,T,表示，力的量纲为,MLT,注意：,1,、,量制 中的基本量之间是彼此独立的；但单位制中的基本单位之间并不一定是彼此独立的,。,例如：基本量如长度、质量等彼此独立。但,SI,中电流单位安培与米、千克、秒都有关系。但是基本单位之间不能相互导出。,2,、,同一物理量在基本量不同的量制中，具有不同的量纲 。,二,、有关测量方法的术语,测量的分类,按测量方法分：直接测量和间接测量,按测量状态分：静态测量和动态测量,按操作方式分：手动测量和自动测量,按测量场所分：现场测量、在线测量、远距离测量,按测量器具是否接触测量对象分：接触测量、非接触测量,直接测量法：不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量方法。,例：,用量筒测量液体体积；,间接测量法：通过测量与被测量有函数关系的其他量，而得到被测量值的测量方法。,例：通过测量长度确定矩形面积；通过测量导体的电阻、长度和截面积确定电导率。,比较测量：将一个被测量与测量标准的同种量相比较而进行的测量。 如：测量工作用玻璃液体温度计的温度值 。,接触测量：与被测物体直接接触的测量。 如：用接触式干涉仪通过比对测量量块的中心长度。,绝对测量：通过对一些基本量的直接测量确定被测量值的测量，或者通过能表达物理或化学理论的物理常数和精确的数学公式，间接地同基本单位建立关系确定被测量值的测量,注：绝对测量有时又称为定义测量。如,y,=,kx,非接触测量：不与被测物体接触而测出该物体特性的测量。,如：用红外测温仪测量物体表面温度。,静态测量：被测量的值在测量期间被认为是恒定的测量。,注：这里所说的“静态”是指在测量期间被测量值不随时间变化，而不是指测量方法。如：在恒定的状态下，测量一个砝码的质量。,动态测量：为确定被测量的瞬时值或被测量的值在测量期间随时间（或其他影响量）变化所进行的测量。,现场测量：在研制、生产或使用的实际场地中对被测对象直接进行的测量。,在线测量：对在生产线上或位于主机原位中的被测对象进行的测量。,注：又称联机测量或原位测量。,三、有关测量标准的术语,（测量）标准、（计量）基准、标准,为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。,如：,100,欧标准电阻；,1kg,质量标准；铯频率标准等,国家标准：国家承认的，作为国家对有关量的其他测量标准定值依据的测量标准。,注：在我国又称为国家（计量）基准。,国防最高标准：国防系统中具有最高计量特性的，并经授权在国防系统中进行量值传递的测量标准。,参考（照）标准,：在指定地区或组织内通常具有最高计量特性的，并在该地区或组织内进行量值传递的的测量标准。,工作标准：用于日常校准（检定）或核查实物量具、测量仪器或标准物质的标准。,注：工作标准通常用参考标准校准（检定）。,传递标准：用作媒介物以比较测量标准的标准。,核查标准：用来控制测量过程建立数据且被过程所测量的测量设备、产品或其他物体。,标准物质：具有一种或多种足够均匀和已确定特性的、用于校准测量设备、评价测量方法或给材料赋值的物质或材料。,有证标准物质：附有证书的标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序定值，,使之,可溯源到准确复现的、用于表示该特性值的测量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。,注：国防科技工业用于量值传递的有证标准物质。作为计量标准器具按有关规定进行管理,。,四、有关误差的术语,（测量）误差,：测量结果与被测量的真值之差,1,、,（测量）误差,=,随机误差,+,系统误差,2,、,绝对误差,=,测量结果 真值 （按约定真值）,3,、,相对误差,=,绝对误差,/,真值,如：三只,0.1,级电阻串联，合成电阻最大,相对误差,0.1%,。,4,、误差分析中，考虑误差来源要求不遗漏、不重复、不混入不应有的成分。,5、给出某点的误差不应带正负号，不是一个区间。MPE为最大允许误差带“”号。,随机误差,：测量结果与在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。,注：,1,、,可通过增加测量次数的方法加以限制和减小,。 服从,统计规律,。,2,、随机误差等于误差减去系统误差。因为测量只能进行有限次数，故可能确定的只是随机误差的估计值。,3,、,特点,：单峰性、有界性、对称性、补偿性,系统误差 ：对同一量进行多次测量过程中，对每个测得值的误差保持,恒定,或以,可预知,方式变化的测量误差。,注：,1,在重复性条件下，对一被测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。,2,如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；,3,对测量仪器而言，其系统误差也称为测量仪器的偏移。,4,系统误差与测量次数无关，不可通过增加测量次数的方法 使其消除和减小。,5.,系统,误差的来源：,1),测量仪器的误差,测量仪器的误差取决于测量仪器的制造水平。测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。,2,),环境误差,环境因素产生的误差。,3,),人员误差,人的心理和生理因素产生的误差。,4,),方法误差,由于测量方法、计算方法不完善产生的误差,.,需知：,随机误差和系统误差是两个性质不同的量，随机误差用标准偏差表示，系统误差用可能产生的最大误差表示。,偏差：,某值与参考值之差值。,偏差,=,修正值,=-,误差,修正值,:,用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。,修正,因子,：为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。,粗大误差,：,明显超出统计规律预期值的误差,。,（即,异常因素,引起的误差）,原因,：错误读数、测量器具使用不当、环境突然干扰等,(,不包含,仪器重复性本身影响,),。,真值：指与给定的特定量的定义一致的量值。它通过完善的测量才能达到。真值按本性是不确定的,，,真值通常不能获得，常用约定真值代替。在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”。,真值通常是未知的，但下列三种情况除外：,#,理论真值：三角形内角和恒为,180,；理想电感和电容，电流与电压相位差恒为,90,；同一量减同一量为零；同一量自身比为,1,。,#,计量学约定真值：,1m,等于光在真空中走,1/29 979 245 s,所通过的距离。再如质量单位千克、时间单位,1,秒等都有约定量值。,#,计量标准器相对真值：高一级标准为次级标准误差的,1/31/10,时，可认为前者是后者的相对真值。,引用误差,（仅对测量仪器而言）,=,测量仪器示值的,绝对,误差,/,仪器的特定值 注：,1,、该特定值一般为引用值。例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。,2,、引用误差一般用在连续分度的仪器中。,即,仪表的,准确度等级,是依据,引用误差,划分的。,比如：指针式电压表、电流表、压力表等,。,用电工仪表举例：,0.1,级的电工仪表,，,表示其引用误差不大于,0.1%,，不能认为在每一个刻度点上的相对误差都小于,0.1%,。,3,、有时为了区别相对误差和引用误差，表示引用误差时，在“,%”,后加“,FS”,。,4,、对于用引用误差确定准确度级别的测量仪器，在使用时应加以注意，一般应在标尺的,2/3,上限之间使用，以保证测量的准确。,五,、掌握以下与测量器具特性有关的术语,测量仪器（计量器具）：单独的或连同辅助设备一起用以进行测量的器具,测量设备：测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必需的资料的总称。,实物量具：在使用时具有固定形态，用来复现或提供给定量的一个或多个已知值的测量器具。,标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。通常用上下限表明。,量程：标称范围两极限差的模。有些知识领域，最大值和最小值之差称为范围。,测量（工作）范围：测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量值。,示值：由测量仪器所提供的量值。,（测量器具的）重复性：在相同的测量条件下，测量器具对重复使用相同的被测量提供相近的示值的能力。,备注：重复性条件：相同的测量程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。,测量器具的稳定性：测量器具保持其计量特性持续恒定的能力。,备注：一般针对事件而言。又称为稳定度。,测量器具的示值误差：测量器具的示值与对应输入量的真值之差值。,备注：同型号的不同仪器，示值误差一般不同。仪器的示值误差必须通过检定/校准得到。已知仪器的示值误差，可对测量结果进行修正。修正后的测量结果的不确定度与示值误差的测量不确定度有关（上级给出）。,测量器具的,最大允许误差,：技术规范、规程中规定的测量器具的,允许误差极限值,。,备注：,测量器具的最大允许误差,不是通过检定/校准得到的，它是制造厂对该型号仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是一台仪器实际存在的误差，故不能做修正值使用。,测量器具的最大允许误差,不是测量不确定度，它给出了仪器的示值误差区间，可作为评定测量不确定度的依据（半宽,a,）。当直接采用仪器的示值作为测量结果时，由测量仪器引入的不确定度分量可根据该型号仪器的,最大允许误差,按B类评定方法得到。,准确度等级：符合一定的计量学要求，并使其误差保持在规定极限范围内的测量器具的等级。,测量仪器的,准确度,：测量仪器给出的接近于真值的响应能力。是定性的概念。可用准确度等级或测量仪器的示值误差定量表示。,1、所谓定性，可以说：准确度高低、准确度为1级、3等。,2、尽量不要定量表示：如准确度为0.25%，0.5mm，0.5mm均不妥。,3、不少说明书上的,准确度,实际上指最大允许误差。,4、尽量不要用“仪器的测量不确定度”这种说法，只有测量结果才有不确定度。,六、与测量结果有关的术语,测量结果：,由测量所得的赋予被测量的值。测量结果是被测量的最佳估计值，不是真值。在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”。,（测量结果的）复现性（再现性）：在变化的测量条件下，同一被测量测量结果之间的一致性。,备注：变化的测量条件包括测量原理、方法、测量器具、参照标准、观测者、地点、时间、使用条件等。,（测量结果的）,重复性,：在相同的测量条件下，对同一被测量连续进行多次测量所得结果之间的一致性。,备注：重复性条件：相同的程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。,（测量结果的）复现性和重复性均可用测量结果的分散性定量地表示。,七,、准确度、精密度、正确度,准确度：,定义为测量结果与被测量真值之间的一致程度。是一个定性的概念，不能量化。,精密度：,定义为在规定条件下获得的测量值之间的一致程度。,精密度,仅指多次测量时各测量值的离散程度。指由于随机影响使测量结果不能完全重复或复现。,正,确度：,定义为,无穷多次测量结果平均值与 一个参考量值之间的一致程度。,中间白色球为真值；黑色球：精密度高，但正确度低，系统误差大。红色球：准确度高。绿色球：正确度高，但精密度低，随机误差大。,八,、首次检定、后续检定、周期检定、使用中检验概念,首次检定：对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定。,后续检定：计量器具首次检定后的任何一种检定。包括：强制性周期检定、修理后检定、周期检定有效期内进行的检定，不论它是由用户提出请求或由于某种理由，在有效期内封印不再有效。,周期检定,：按时间间隔和规定程序，对计量器具进行的一种后续检定。,使用中检验：为查明计量器具的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后计量器具是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。,目的：,1,、检查测量器具的检定标记或检定证书是否有效。,2,、保护标记是否损坏。,3,、检定后的测量器具是否遭到明显改动。,4,、误差是否超过使用中最大允许误差。,实施人员：具体操作人员或计量人员实施。,实施时机：测量器具在有效期内发生事故或 其他原因使检定状态明显变化。,检验方法：对已知准确度的试样重新测量，两次之差小于仪器允许误差值。,注意：计量检定按管理性质分为：强制检定和非强制检定。按管理环节分为：首次检定、周期检定、后续检定、仲裁检定。,强制检定,：指列入,强制检定,范围的测量标准和测量器具必须定期定点地送往法定计量检定机构或经授权的计量技术机构检定。,非,强制检定,指对,强制检定,范围以外的工作测量标准或工作测量器具，可由使用单位自行依法进行定期检定，若本单位自己不能检定的，可送有权开展量传工作的其他计量技术机构检定。,九,、如何选择测量器具的准确度？,选择测量器具的准确度时，一般选择测量器具与被测量的允许误差比应当为,1,：,2,以下，,以,1/31/10,为最佳,。对军工产品的测量设备一般规定为：校准（检定）用测量标准的不确定度，应不大于被校准（检定）测量设备允许误差极限的,1/4,。,十、 有关证书的术语,检定证书,：证明测量器具经过检定合格的文件。,检定结果通知书,：证明测量器具经过检定不合格的文件。,校准证书：证明测量器具经过校准并表示校准结果的文件。,法定计量机构：负责在法制计量领域实施法律和法规的机构。,任何单位和个人不准在工作岗位上使用无检定合格印、证或者超过检定周期及经检定不合格的计量器具。在教学示范中使用计量器具不受此限。,计量法,十一,、有关量值溯源与量值传递的术语,量值溯源,是指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量值能够与规定的参考标准（通常是国家基准或国际测量基准）联系起来的特性。,量值传递,是指通过对测量器具的检定或校准，将国家基准所复现的单位量值，通过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测量的量值准确和一致。,量值传递的法定要求,1、量值传递必须依据国家计量检定系统；,2、计量检定必须按照计量检定规程进行；,3、计量检定人员必须经计量考核合格，取得计量检定人员证书；,4、计量标准必须经计量考核合格，取得计量标准合格证书；,5、计量检定机构必须是政府设立或授权的法定计量技术机构。,计量检定系统表：指从计量基准到各等级计量标准直到工作计量器具的检定程序（量值传递程序）所作的技术规定，是计量技术文件。,计量检定系统表是建立国家计量基准和各等级的计量标准，开展计量检定和校准，制定计量检定规程和校准规范，组织量值传递和溯源的重要技术依据。,国防测量（计量）器具等级图：由国防科工委组织制定颁布的，对从国防最高测量标准到各级其它测量标准直至工作测量器具的检定主从关系所作的技术规定。,由文字和框图组成,内容包括国防最高测量标准、各级其它测量标准、工作测量器具的名称、测量范围、不确定度或允许误差极限以及检定方法名称等。,计量检定规程：是计量检定依据的法定技术文件，是对计量器具的计量特性、检定项目、检定条件、检定方法、检定周期以及检定结果的处理等所做的技术规定，是计量检定人员从事计量检定工作的依据。,*有三种：国家、部门（国务院有关部门）和地方（地方行政部门）计量检定规程,JJG_,计量检定规程,(,针对各种不同类型仪器,JJG1-1999(,钢直尺,) JJGxxxx-2010,；计量检定系统表,JJG2001-1987,线纹计量器具检定系统, ),；,JJF_,计量技术规范（通用标准（从,JJF1001-1998,通用计量术语及定义,开始 ）及各种类型的仪器）,计量检定,的法定技术文件主要是,计量检定规程,和,计量检定系统表,。,计量检定按照 计量检定系统表和计量检定规程进行。,国家未制定计量检定系统表和计量检定规程的，按照国防科工委制定的国防科技工业计量器具等级图和计量检定规程执行。（,国防科技工业计量监督管理暂行规定,）,检定：由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而作的全部工作。,校准,：在规定条件下，为确定测量仪器、测量系统所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与对应的测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。,项目,检定,校准,目的,保证量值准确统一，是否满足规程要求,保证量值准确统一，确定计量特性,特点,法制性,用户认可,管理方式,强制性,自愿行为,依据,检定系统表、检定规程,溯源链、校准技术规范或校准合同,对象,强检测量器具,非强检测量器具,证书,合格：检定证书；不合格：检定结果通知书,校准证书或校准报告,结论,应给出测量结果合格与否的结论,给出校准结果及测量不确定度,确认,已经建标、人员考核合格,通过校准实验室认可,归属,量值传递,量值溯源,实行法制管理的计量器具,1、社会公用计量标准器具：是指社会上实施计量监督时具有公证作用的计量标准器具，是法定的统一量值的依据。,2、部门和企事业单位使用的最高测量标准,3、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入“计量器具强制检定目录”的工作计量器具。,十一,、有关测量不确定度的术语,测量不确定度,：与,测量结果,相关的参数，表征合理地赋予,被测量值的分散性,。,此参数可以是,标准偏差,（标准不确定度）或其,倍数,（扩展不确定度），或说明了置信水平的区间的半宽度。,不确定度的,A,类评定,：,用对,测量样本统计分析,进行不确定度评定的方法。,不确定度的,B,类评定,：,用不同于对测量样本统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法。,注：,A,类评定,、,B,类评定,，,均可以用标准差表示。,测量的算术平均值：,同一被测量的多次测量结果的估计值。,注：测量结果是指被测量的,最佳估计值,。,实验标准偏差：,表征同一被测量的多次测量结果分散性的参数，用,s,表示。,标准不确定度：,用标准偏差表示的测量不确定度。,标准不确定度等于,一倍,标准偏差。,标准不确定度A类评定与B类评定的比较：,根据一组测量数据,-,根据信息来源,以,实验标准偏差,表征,-,以,估计的标准偏差,表征,可能性,-,可信性,来源于随机效应,-,来源于系统效应,通常属数理统计研究范畴,-,通常是校准领域专家的共识,合成标准不确定度：,由各个不确定度分量合成的标准不确定度。合成标准不确定度,u,c,（,y,）,表征合理赋予被测量之值,Y,的分散性，是一个估计标准偏差。,注：计算合成标准不确定度时，主要考虑主要分量的影响。,（,单独表示,时，不带正负号）,扩展不确定度：,由合成标准不确定度的倍数表示的测量不确定度。,扩展不确定度（,U,）是测量结果的取值区间的半宽度,，,可期望该区间被测量值分布的大部分,。,注：,（,单独表示,时，不带正负号）,包含因子：,为获得扩展不确定度而用作合成标准不确定度的倍数因子。包含因子通常在,2,至,3,之间。,自由度：,计算总和中的独立项个数，即总和中的项数减去其中受约束的项数。,注：,自由度,表示,A,类或,B,类评定方法的不确定度，或相应估值方法得到的标准偏差。,测量不确定度的来源,测量中可能导致测量不确定度的因素很多,大体上来源于下述几个方面,:,(1),被测量的定义不完善；,(2),复现被测量的测量方法不理想；,(3),取样的代表性不够,即被测样本不能完全代表所定义的被测量；,(4),对测量结果受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量与控制不完善；,(5),对模拟式仪表的读数存在人为的偏移；,(6),测量仪器性能,(,如灵敏度,分辨力,死区,稳定性等,),的局限性；,(7),测量标准或标准物质（量值）的不确定度；,(8),引用的数据或其它参量的不确定度；,(9),测量方法和测量程序的近似和假设；,(10),在相同条件下被测量在重复观测中的变化。,影响量：,并非被测量但对测量结果有影响的量。一般不包含在数学模型里，即不作为输入量考虑。,影响量通常包括：,上级校准,/,检定的不准确；环境温度、大气压力、湿度等的不稳定；仪器分辨力有限；校准,/,检定方法或程序的近似或假设；标准物质值不准确；参考数据不准确等。,注意：,影响量不包含运输、操作人员、检定环境下不应有的大的变化。,测量误差与测量不确定度的区别,序号,测量误差,测量不确定度,备注,1,测量结果减去被测量的真值，有正有负,用标准差或标准差的倍数或置信区间半宽度表示的测量结果分散性，恒为正值。,定义,2,表示测量结果偏离真值的大小,表示测量结果不能肯定的程度,含义,3,客观存在，不以人的认识程度改变,与人们对被测量及测量过程（包括资源、活动、影响量）的认识有关,主客观性,4,由于真值未知，故误差不能准确得到，用约定真值代替真值可以得到其估计值；对不同性质的误差需分别处理和合成,根据可获得的信息，或用 统计方法或其他的方法来评定测量不确定度分量的大小；有合成不确定度的方法,可操作性,序号,测量误差,测量不确定度,备注,5,误差按性质区分为随机误差和系统误差，对它们分别进行统计分析,评定不确定度分量不必按其性质区分,性质的区分性,6,当已知系统误差估计值时，可以对测量结果进行修正，得到修正后的测量结果。,不能用不确定度对测量结果进行修正，在对已修正测量结果评定中，应考虑修正不完善而引入的不确定度。,结果的可修正性,7,待修正而尚未修正的误差，应在测量结果中予以单独说明；除此之外，其他误差只在测量结果的不确定度来源中予以出现。,完整的测量结果必须合理给出测量不确定度的大小,结果的说明,测量误差与,测量不确定度,联系：都是与测量结果有关的术语，来自概率论和数理统计学。,举例说明二者的区别：分别用钢板尺和卡尺测量某一物体长度，得到测量结果均14.5mm，由于测量结果相同，真值也相同，则两个测量结果的测量误差相同。但由于测量方法不同，其测量不确定度不相同。并且用两种方法分别进行多次重复测量的测量结果分散性是不同的。,注：完整地表示测量结果，应包括对被测量的最佳估计值及其分散性参数两部分。,十三,、,有关测量过程控制的概念,计量确认：,是保证测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作。,通常包括：校准和验证、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与测量设备预期使用的计量要求相比较及所要求的封印和标签。校准是,计量确认,的核心。,计量确认体系：,是保证测量设备满足使用要求的计量管理与计量保证体系。,它包括,为保证测量设备的可靠、受控，而建立的一套关于测量设备管理的机构、人员、职责、制度、程序、资源和活动的文件。,作用,:,对可能影响产品或服务质量的所有测量设备进行控制，保证所使用的测量设备给出测量结果时其不确定度在允许的极限范围内。,测量过程：,是一组相互关联的与实施测量有关的资源、活动和影响量。,资源,包括测量人员、测量程序、测量方法等。,影响量,指由环境条件引起的对测量结果有影响的各种因素。测量过程的输入是被测件、测量设备、人员等，输出是校准证书或报告。,测量过程控制：,是将测量作为一个,过程,来考虑，监视和分析由测量过程获得的数据，并采取纠正措施，使测量过程的不确定度连续保持在规定的技术要求之内。,测量过程控制的方法,常用方法：,核查标准法；,最直观的方法：,控制图法。,控制图法包括：,1、平均值控制图法：以时间为横坐标，核查标准的值为纵坐标，以预期要求为控制极限。主要控制测量过程的系统影响。,2、标准偏差控制图法：以时间为横坐标，核查标准的标准偏差值为纵坐标，以预期要求为控制极限。主要控制测量过程的随机影响。,只有两者都在控制极限之内，才说明测量过程受控。,第三讲,我国的法定计量单位,1,、我国的法定计量单位定义,定义：是由国家法律承认，具有法定地位的计量单位，是以国际单位制为基础，同时选用非国际单位制单位。,明确：国家采用,国际单位制,。,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。,非国家法定计量单位,应废除。,2,、包括内容,1,）、国际单位制（,SI,）的,7,个基本单位（见下表,1,）。,2,）、国际单位制中具有专门名称的导出单位和辅助单位。,(,如立体角单位符号,sr,（球面度）,、功率单位符号,W,、压力（压强）单位符号,Pa,、能量单位符号,J,、,Hz,、,V,、,、,C,、,N,、,rad,、,S,等,),3,）、国家选用的非国际单位制（如时间,(min,、,h,、,d),、平面角,（, ,）、,噪声（,dB,）、体积（,L,）、质量,（,t,）,等共,16,个）。,4,）、由以上单位构成的组合形式的单位（如,kgm/s,2,）。,5,）、由词头和以上单位构成的十进制倍数和分数单位（见表,2,）,表,1,注意：不要把量的名称与单位名称混淆。,量,量的符号,名称,单位符号,单位的定义,长度,l,(L,),米,m,光在真空中于,1/299792458,秒的时间间隔内所经路程的长度。,质量,m,千克,kg,千克是质量单位，等于国际千克原器的质量,时间,t,秒,s,1s,是与铯,-133,原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的,9192631770,个周期的持续时间。,电流,I,安,培,A,在真空中，截面积可忽略的两根相距,1m,的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为,2,10,-7,N,则每根导线中的电流为,1A,。,热力学温度,T,开,(,尔文,),K,开尔文是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的,1/273.16,。,物质的量,n,(,),摩,尔,Mol,摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与,0.012kg,碳,12,的原子数目相等。在使用摩尔时应指明基本单元，可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合。,发光强度,I,(I,v,),坎,德拉,Cd,坎德拉是发射出频率为,540,10,12,Hz,单色辐射的光源在给定方向上的发光强度，且在此方向上的辐射强度为（,1/683,）,Wsr,-1,表,2,倍数单位,比率,中文名,符号,比率,中文名,符号,10,24,尧,Y,10,-1,分,d,10,21,泽,Z,10,-2,厘,c,10,18,艾,E,10,-3,毫,m,10,15,拍,P,10,-6,微,10,12,太,T,10,-9,纳,n,10,9,吉,G,10,-12,皮,p,10,6,兆,M,10,-15,飞,f,10,3,千,k,10,-18,阿,a,10,2,百,h,10,-21,仄,z,10,1,十,da,10,-24,幺,y,注意：,SI,词头不能重叠和单独使用。,3,、应淘汰的计量单位,公尺（,m,）、公分（,cm,）、,mmHg(1 mmHg =133.322 Pa,、,kgf(N,),4,、常见错误举例,错误用法,正确答案,电缆长,1KM,1 km,电流为,5a,5 A,买一件,90,公分的衬衫,90 cm,6DB,的衰减器,6 dB,今天最高温度是摄氏,25,度,25,摄氏度,(25),放大器应并联一个,10f,的电容器,10 pF,电源频率为,50,周,50,Hz(,赫,),脉冲上升时间为,12ms,12 ns,500c.c,溶液,500,mL,小王买了,1,立升酒精,1 L(,升,),电导值为,10ms,10,mS,错误用法,正确答案,14,寸电视机,36 cm,这个拉力机能承受,100,千克力,980 N(,牛顿,),这盘磁带可放映时间为,60,60 min,每月耗电,30,度,30,kWh,电压,220v,220 V,某数值为,10ppm,1010,-6,某数值为,10ppb,1010,-9,某工件长为,200.1mm,(200.1)mm,或,20 mm0.1mm,准确度为,2-3%,准确度为,2%3%,电压,0.01325v,电压,0.013 25V,某物质含量为,1%,0,某物质含量为,0.001,日常校准/检定工作中湿度的表示方法,1、湿度：60%RH；,2、相对湿度：60%；,3、相对湿度：60%RH；,4、湿度：60%。,上述四种表示方式中，1、2表达准确完整；3重复表达，4表达不够严谨。,5,、量的符号表述原则,1,、量的符号通常是单个拉丁字母或希腊字母，有时带有下标或其他说明性标记；,2,、量的符号不仅可在,图表,及,表达式,中使用，也可在叙述性文字中代替量的名称，一般应按量的名称读。,3,、量的符号在书写和印刷时，一律用,斜体,，（,pH,例外）,6,、计量单位名称使用规则,1,）计量单位名称及简称只宜在,口述,或,叙述性文字,中使用，不要用在,公式或图表中,；,2,）计量单位名称必须作为整体使用；,3,）组合单位名称与其符号表示顺序一致；,如,:,质量热容单位符号,J/(,kg,K,）读作“焦耳每千克 开尔文”。,4,）乘方形式的单位名称，顺序为指数名称在前，单位名称在后；,如：截面系数单位,m,读作“三次方米。”,5,）指数是（,-1,）或分子为,1,的单位名称以“每”字开头,，乘号没有名称,；,6,）计量单位名称包括方括号中的字在内的为全称。,7,）书写单位名称时，不应在其中加任何表示乘或除的符号或其它符号。,7,、单位符号使用场合及印刷使用规则,1,）单位符号既可用于叙述性文字中，也可用于公式、数据表、曲线图等场合；,2,）单位符号一律,正体,，一般用正体小写字母（升的符号“,L”,除外）；若单位名称来源于人名，第一个字母大写正体；,3,）单位符号无复数；,4,）必须作为整体使用；,5,）单位符号后一般不得附加圆点或其他标点符号；,6,）单位符号应按中文名称或简称读，不得按字母发音读；,7,）在一个量值中只使用一个单位，单位符号写在全部数值后，并与数值留,1/4,个汉字空隙,；,8,）单位符号不得附加角标或其他标记符号；,9,）平面角单位度、分、秒的符号，在组合单位中应采用（,）（,）（,）形式。,第四讲,数据处理的基础知识,1,、,异常值（即粗大误差）的判定和处理的原则,1,）,3,准则,(,实验标准偏差已知,),：,又称拉依达准则,，,以测量次数充分大（,）为前提。实际工作中常以贝塞尔公式算得的,s,代替,，,以平均值代真值。对某个可疑数据,，若其残差满足则剔除,x,d,。,2,）,格拉布斯准则,(,实验标准偏差未知,),：,设正态独立测量的一个样本,x,1,、,x,2,、,x,n,对其中的一个可疑数据,（当然它残差绝对值最大），有如下的判别准则：,注意：,可疑值也一并加入,s,的计算中。,G(,n,),为格拉布斯准则的临界值。,P,189,页列出了,n,=350,，显著性水平,=0.01,，,0.05,的,G(,n,),。,3,）,狄克逊,准则,（适于剔除一个以上异常值）,2,、有效数字,从左起第,非零数字一直到最后一个数字为止，都是有效数字,。,例如：,0.004 5,表示有,2,位有效数字，测不准部分数字是,0.5,10,-3,，,0.004 500,，则认为有,4,位有效数字，测不准部分数字是,0.5,10,-5,，,如果近似数,3 400,的测不准部分数字是,0.5,10,2,，应写为,34,10,2,，而不应写为,3400,。,0.003 010 0 kg,有,5,位有效数字。,0.012 25 L,有,4,位有效数字。,3,、提倡采用科学记数法。,目的,：可以避免对很大的数末端,0,写得过多，或对很小的数首端小数点后,0,写得过多。即可以采用,a,l0,m,记数法，其中,0.1,a1,，或,1,a 10,，而,m,为整数。,另外：,应选用适当的,SI,词头与单位构成倍数或分数单位，使表示的量值的数值处于,0.11 000,的范围内。如,0.012 MV,应改用 “,12 kV”,表示。,注意：在计量工作中，检定结果一般应带上不确定度，否则认为检定结果数字是有效数字。在数据运算中，中间的计算位数可适当多取几位。,4,、数据修约,1,）数据保留位数规则,在测量结果中，最末一位有效数字取到哪一位，是由测量误差决定的，,即最末一位有效数字应与测量误差是同一量级。,例如，用千分尺测长时，其测量最大允许误差只能达到,0.01 mm,，若测出长度,L,=20.531 mm,，显然小数点后第二位数字已不可靠，此时只应保留小数点后第二位数字，即写成,L,=20.53 mm,，为四位有效位数。因此，上述测量结果可表示为,L,=(20.53,0.01)mm,。,2,）,数字舍入规则,对于测量结果部分多余的数字应按,“,四舍六入，逢五为偶,”,的原则进行修约。具体操作是按国家科学技术委员会颁布的,“,数字修约规则,”,如下：,(1),舍弃的数字段中，首位数字大于,5,，则保留的数字末位进一；,(2),舍弃的数字段中，首位数字小于,5,，则保留的数字末位不进一；,(3),舍弃的数字段中，首位数字等于,5,，而,5,右边的其他舍弃位不都是,0,时，则保留的数字段末位进一；,（,4,）舍弃的数字段中，首位数字等于,5,，,5,右边的其他舍弃位都是,0,时，则将保留的数字段末位变成偶数；即当保留数字的末位是奇数时进一变偶，偶数时保持不变。,例如按上述舍入规则，将下面各数据保留四位数字进行凑整。,3.14159 3.142,2.71729 2.717,4.51050 4.510,3.21550 3.216,6.378501 6.379,7.691499 7.691,3,）数据运算规则,在近似数运算中，所有参与运算的数据，在有效数字后可多保留一位以上数字，称为安全数字。在采用足够高位数的电子计算机运算前提下，可以不计较中间运算位数的舍入，只在运算出最后结果时，注意再按数据保留位数规则和数字舍入规则，对多余位数的数字进行修约。,加法和减法的运算,当多个观测值相加或相减时，求得的和或差只能保留一位欠准确数字。因此最后结果的有效数字位数，应和参与运算各数中,小数点后的有效数字位数最少,的一个数相同。,例如，求三个观测值,12.511 g,、,1.23 g,、,0.120 6 g,的和，应以,1.23 g,为准确定位数，计算结果为,13.861 6 g,，数字修约后结果为,13.86 g,。,乘法和除法的运算,在乘或除运算时，积或商的有效数字的位数一般应与,参与运算的有效位数最少,的那个观测值相同。,例如，,0.15m,9.687 6m,的结果应为,1.5m,2,，而不是,1.45314m,2,；,20.35s,0.163s,的结果应为,125,，而不是,124.85,。,注意：,在相乘或除之前，不得先把多余位数进行舍入修约，然后再相乘除。例如，,7.78 km,3.486 km=27.121 08 km,2,，按运算修约为,27.1 km,2,。若在相乘之前，先把小数点后多余位数进行舍入修约，然后再相乘，则为,7.78 km,3.49 km=27.152 2 km,2,，这个数修约后为,27.2 km,2,。两种运算方法得到的数值不同。,.,乘方和开方的运算,对观测值进行乘方或开方运算时，,原数值有几位有效数字,，计算结果就可保留几位有效数字。例如，（,1.369 m,）,2,的结果为,1.874 m,2,，而非,1.874 161 m,2,；又如（,45.67 m,2,）,1/2,的结果是,6.758 m,，而不是,6.757 582 72 m,。,对数运算,进行,对数运算时，对数值的有效数字位数,由尾数部分的,位数,决定；首数部分为,10,的幂数，与有效数字位数无关。,对数值的有效数字位数应与原数的有效数字位数相等,，例如，“,1 234”,是四位有效数字，其对数,lg1 234=3.091 3,首数为,3,，尾数部分仍保留四位。,又如，,lg901.2=2.594 8,，,而不是,2.,5,95,或,2.954 82,。,5,、不确定度部分数字位数与数据修约,1,）,数字位数,由于不确定度部分的数字本身是测不准的数字，保留过多的位数是没有价值的，故一般取,1,至,2,位有效数字，多余部分应,截断或进位,。,2,）数据修约,国际惯例推荐：,(,1,),、当,U,的第一个有效数字为1、2时，,保留两位有效数字,，按不为零即进位；,例如：0.001 101 进位为0.001 2。,(,2,),、当,U,的第一个有效数字为3或3以上时，,保留一位有效数字,。,按1/3原则进行修约；,即,小于,1/3,的小数舍去，大于,1/3,的小数进,1,。,例如：0.00,3,101,取,为0.00,3,。0.00,4,4,01,进,为0.00,5。,3),被测量估计值的位数也要进行相应的修约，原则是与修约后的不确定度数值的位数对齐，多余部分按“四舍六入、逢五取偶”原则进行舍弃截断或进位截断。,测量结果的修约区间应等于不确定度的修约区间。,如被测量估计值为20.000 54 。不确定度数据已修约为0.001 2，则被测量估计值修约为20.000 6,。,测量结果修约与不确定度关系,测得值 8.579 613 8.579 613,测量不确定度 0.003 63 0.001 83,U,的第一位 3 1,U,应取有效位 1 2,U,应取值 0.004 0.001 9,U,的修约区间 0.001 0.000 1,测得值修约数 8.580 8.579 6,不确定度部分的数字修约简便的方法：,可按,即,1/3法则进行，即,当取至整数位时，小于,1/3,的小数舍去，大于,1/3,的小数进,1,。例如：,2.201,.,88=41.4,进为,42,，,2.9231.7=92.6,进为,93,，,2.1818.5=40.3,舍为,40,。,注意：无论第一位有效数字大小，取两位有效数字总是允许的。,6,、处理原始记录数据的数字修约规则,数字修约,即通常所说的“取近似值”。,修约的含义,就是用修约数来代替一已知数。,数字修约规则中有,三个基本术语,：修约区间、整数倍和修约数。,修约区间,是指修约精密到的最低位数；,整数倍,是指为修约区间的整数倍数；,修约数,就是一已知数在一定的修约区间下进行修约后的数，即数字修约的运算结果。数字修约必须指明修约区间。,数字修约的实例（表,1,）,注意,：如果在一组整数倍中，有两个连续的整数倍同等地接近已知数，则选择偶数整数倍作为修约数,。,修约区间,0.1,1,已知数,12.223 12.251 12.275,122.23 122.51 122.75,修约数,12.2 12.3,12.3,122 123,123,选择偶数整数倍为修约数的数字修约实例（表,2,）,修约区间,0.1,10,已知数,12.25 12.35,1225.0 1235.0,修约数,12.2 12.4,1220 1240,注意：,对已,知数进行修约，要,一次完成,。修约时，不得对一个数值进行连续多次的修约，而应该根据所拟舍弃的数字中最左面的第一个数字的大小，按上述规则一次完成修约。例如，将,15.4546,修约成整数时，,15.454615.45515.4615.516,，这种修约方法是错误的；正确的修约方法应一次完成，即,15.454 615,。,又如，在表,1,中，若修约区间为,0.1,，,12.251,应修约为,12.3,，而不能第一次修约成,12.25,，再修约成,12.2,。,必须指出,：上述规则只是在没有指定要求的情况下的数字修约规则。在有关人身安全或已知极限的情况下，绝对不允许使用这种数字修约方法，而应采取全数值比较法。,例如，某产品中规定杂质,B,的质量分数不大于,0.03,，而某一批产品的检测结果是,0.032,，这时即使按修约规则可把,0.032,修约为符合产品质量标准的数据,0.03,，但因这批产品的质量已超出合格品的界限，如果修约为,0.03,，将会导致以次充好而产生严重后果，故不允许这样做。,第五讲,测量不确定度的评定,测量不确定度评定步骤,一、找出所有影响测量不确定度的影响量；,二、建立满足测量不确定度评定的数学模型；,三、确定各输入量的标准不确定度,u,（,x,i,）（A类 或B类评定）；,四、确定对应于各输入量的标准不确定度分量,u,i,（,y,）=c,i,u,（,x,i,）；,五、计算合成标准不确定度,u,c,（,y,）；,六、确定被测量,Y,可能值分布的包含因子,k；,七,、,确定扩展不确定度,U,；,八、给出测量不确定度报告。,一、找出所有影响测量不确定度的影响量,导致不确定度的来源主要是：测量设备、人员、方法、环境和被测对象的不完善等几个方面。,1) 被测量定义不完整；,