仪器管理和校准实施课件

,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,#,1,目录,第一章 计量基础,第二章 测量误差与数据处理,第三章 仪器的管理,第四章 仪器的检定,校准,第五章 期间核查实施,第六章 实验室技术要求,第七章 常用测量器具的使用注意事项,1目录第一章 计量基础,2,第一章 计量基础,定义：,$,计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量学是关于测量的科学。计量工作的重要性体现在以下三个方面，而计量工作的展开离不开计量仪器。,计量仪器是试验数据可靠性的保障,计量的特点：,1.,准确性,指测量结果与被测量真值的一致程度。,2.,一致性,指在统一计量单位的基础上，无论在何时何地采用何种方法、使用何种计量器具，以及由何人测量，只要符合有关要求，其测量结果就应该在给定的区间内有其一致性。,2第一章 计量基础,3,3.,溯源性,指任何一个测量结果或测量标准的值，都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链，与计量基准联系起来。,4.,法制性,来自计量的社会性，因为量值的准确可靠不但依赖科学技术手段，还要有相应的法律、法规和行政管理。,33.溯源性,4,计量的内容,计量的内容通常可概括为以下六个方面：,1.,计量单位与单位制；,2.,计量器具（或测量仪器），包括实现或实现计量单位的计量基准、计量标准与工作计量器具；,3.,量值传递与溯源，包括检定、校准、测试、检验与检测,;,4.,物理常量、材料与物质特性的测定；,5.,测量不确定度、数据处理与测量理论及其方法；,6.,计量管理，包括计量保证与计量监督等。,4计量的内容,5,计量的分类,1,、科学计量,科学计量主要是指基础性、探索性、先进性的计量科学研究,例如关于计量单位与单位制、计量基准与标准、物理常数、测量误差、测量不确定度与数据处理等。科学计量通常是计量科学研究单位,特别是国家计量科学研究机构的主要任务。,2,、工程（工业）计量,工业计量也称工程计量,系指各种工程、工业企业中的应用计量。例如,关于能源、原材料的消耗、工艺流程的监控和产品质量与性能的计量测试等。工业计量涉及面广,是各行各业普遍开展的一种计量。,5计量的分类,6,3,、 法制计量,法制计量,是为了保证公众安全,国民经济和社会发展,根据法制、技术和行政管理的需要,由政府或官方授权进行强制管理的计量,包括计量单位、计量器具（特别是计量基准、标准）、计量方法以及计量人员的专业技能等的明确规定和具体要求。法制计量主要涉及安全防护、医疗卫生、环境监测和贸易结算等有利害冲突或特殊领域的强制计量。例如,关于衡器、压力表、电表、水表、煤气表、血压计等的计量。,63、 法制计量,7,计量的对象,在相当长的历史时期内，计量的主要对象是物理量，后来随着科技进步和社会发展而扩展到工程量、化学量、生理量，甚至心理量。,当前普遍开展和比较成熟的有几何量、温度、力学、电磁、无线电、时间频率、光学、电离辐射、声学和化学等计量，即所谓的十大计量,7计量的对象,8,1,、几何量计量,几何量计量通常称为长度计量,是最先形成和发展的一个计量科学领域。概括地说,几何量计量的内容是物体的几何尺寸、形状和位置,即几何量的“三大要素”。几何量计量的基本参量是长度和角度,以及由它们导出的平直度、表面粗糙度、园度、圆柱度、坡度、锥度、渐开线、螺旋线等,还包括万能量具的检定、光学仪器检定及生产中特殊零件的测量。几何量计量的基本单位是“米”,符号为“,m”,它是国际单位制七个基本单位之一。几何量计量常用的计量器具主要包括：量块、角度块、直尺、千分尺、游标卡尺、百分表、千分表、平晶、水平仪、测量显微镜、投影仪、园度仪、表面轮廓仪、齿轮测量仪器、测长仪、三座标测量机等。,81、几何量计量几何量计量通常称为长度计量,是最先形成和发展,9,2,、温度计量,温度计量就是利用各种物质的热效应来计量物体的冷热程度。内容包括：超低温、低温、中温、高温、超高温、热量等项。温度计量单位为开,尔文,符号为“,K”,。温度计量常用的计量器具主要包括：水银温度计、热电偶、半导体点温计、体温计、动圈仪表、温度指示调节仪表、温度巡回检测仪、自动温度记录仪、干燥箱、恒温恒湿箱、培养箱、高低温试验箱等。,92、温度计量温度计量就是利用各种物质的热效应来计量物体的冷,10,3,、力学计量,力学计量包括质量、容量、密度、压力、真空、测力、力矩、硬度、冲击、速度、流量、振动、加速度等。力学计量常用的计量器具主要包括：砝码、天平、皮带秤、衡器、标准硬度块、硬度计、拉力表、测力机、负荷传感器、材料试验机、疲劳试验机、扭矩计、扭矩扳子、扭矩扳子检定装置、扭转试验机、测功机、加速度计、速度传感器、压力计、血压计、血压表、压力表、压力变送器、燃油加油机、密度计、流量计、水表、煤气表、雷达测速仪、测速仪、转速表等。,103、力学计量力学计量包括质量、容量、密度、压力、真空、测,11,4,、电磁计量,电磁计量是根据电磁原理,应用各种电磁标准器和电磁仪器、仪表,对各种电磁物理量进行测量。电磁计量包括电流、电动势、电阻、电感、电容、磁场强度、磁通量等。电磁计量常用的计量器具主要包括：标准电池、标准电压源、标准电流源、电阻器、电容器、互感器、电阻箱、电流表、电压表、功率表、兆欧表、磁通表、电能表、电能表检定装置、直流电位差计、直流电桥、交流电桥、万用表等。,114、电磁计量电磁计量是根据电磁原理,应用各种电磁标准器和,12,5,、无线电计量,无线电计量是指无线电技术所用全部频率范围内从超低频到微波的一切电气特性的测量。主要有高频电压、功率、相位、脉冲、阻抗、噪声、失真等。无线电计量常用的计量器具主要包括：信号发生器、调制分析仪、音频分析仪、失真度测量仪、示波器、函数发生器、脑电图机、心电图机、扫频仪、心电监护仪等。,125、无线电计量无线电计量是指无线电技术所用全部频率范围内,13,6,、时间频率计量,时间和空间是描述各种客观事物的发展运动变化的基本参量,时间和频率是描述周期现象的两个不同侧面。时间和频率在数学上互为倒数,它们共用同一个基准。计量单位为秒“,s”,。时间频率计量常用的计量器具主要包括：频率合成器、石英晶体振荡器、频率计、通用电子计数器、秒表、时间间隔发生器、电子计时器、电话计时计费装置等。,136、时间频率计量时间和空间是描述各种客观事物的发展运动变,14,7,、电离辐射计量,也称放射性计量,是对那些能直接或间接引起电离的辐射,(X,射线、,射线、伦琴射线、镭、铀钍元素的中子辐射,),进行测量称之为电离辐射计量。电离辐射计量分为适度计量（或称强度计量）和剂量计量两个方面。它广泛应用于医疗卫生（如服用同位素、肝扫描都必须剂量诊断准确）、环保监测、原子能发电、探矿、探伤、石油管道去污定位以及应用于农业上的育种等。电离辐射计量常用的计量器具主要包括：工作用,射线辐射源、医用,CT,扫描仪、辐射加工工作剂量计、,X,射线探伤机、,X,辐射防护仪器、剂量笔、,辐射防护仪表、医用诊断,X,辐射源、固体工作剂量计、化学工作剂量计、伦琴计等。,147、电离辐射计量也称放射性计量,是对那些能直接或间接引起,15,8,、光学计量,光学计量主要包括光强、光通量、亮度、照度、色度、辐射度、感光度、激光等。光学计量应用很广泛,现代建筑物的建造要进行光强度的计量,以达到规定的照度标准。在光谱学方面,需要测量光谱的光度。此外,软片、胶卷的感光度、光学玻璃的折射率、染印、颜料、电影、电视都需要准确的光度、色度、和色温计量。在国防上,如导弹的导向、特种摄影等更需要对激光、紫外线、红外线进行准确的测量。光学计量的基本单位是发光强度坎,德拉,符号：,cd,。光学计量常用的计量器具主要包括：照度计、亮度计、标准色板、色差计、测色光谱光度计、医用激光源、焦度计、阿贝折射仪、角膜接触镜、瞳距测量仪、验光机、标准镜片、光谱分析仪、光泽度计、汽车前照灯检测仪等。,158、光学计量光学计量主要包括光强、光通量、亮度、照度、色,16,9,、声学计量,声学计量是专门研究测量物质中声波的产生、转播、接收和影响特性。声强、声压、声功率是声学计量中三个重要的基本参量,其中声压应用最广泛。声学计量涉及到通信、广播、电影、电视、房屋建筑、医药卫生、航行、海防、语言、音乐、工农业生产,以及各种生产、生活与科学领域。声学计量常用的计量器具主要包括：传声器、声级计、超声探伤仪、超声测厚仪、医用超声源、超声功率源、听力计、助听器等。,169、声学计量声学计量是专门研究测量物质中声波的产生、转播,17,10,、化学计量,化学计量也称物理化学计量,是指对各种物质的成分和物理特性、基本物理常数的分析、测定。主要包括：酸碱度、气体分析、燃烧热、粘度、标准物质等。由计量部门通过发放标准物质进行量值传递是化学计量的显著特点。化学计量常用的计量器具主要包括：酸度计、浊度计、可见分光光度计、原子吸收分光光度计、荧光分光光度计、滤光光电比色计、烟度计、粘度计、热量计、粉尘浓度测定仪、烟尘浓度测定仪、液相色谱仪、气相色谱仪、电导率仪、电解式水分仪、一氧化碳测定仪、二氧化硫分析仪、定碳定硫分析仪、自动电位滴定仪、有毒有害可燃气体分析检测报警仪、元素分析仪、傅里叶变换红外光谱仪、水分测定仪、常用玻璃量器、工业分析仪、酒精探测器等。,1710、化学计量化学计量也称物理化学计量,是指对各种物质的,18,法定计量单位,量的名称,单位名称,单位符号,长度,米,m,质量,千克(公斤),kg,时间,秒,s,电流,安(培),A,热力学温度,开(尔文),K,物质的量,摩(尔),mol,发光强度,坎(德拉),cd,为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量称为单位，单位制是给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位。以下是国际单位制中七个基本单位。,18法定计量单位量的名称单位名称单位符号长度米m 质量千克(,19,国际单位制-辅助单位,量的名称,单位名称,单位符号,平面角,弧度,rad,立体角,球面度,sr,19国际单位制-辅助单位量的名称单位名称单位符号平面角弧度,20,国际单位制-导出单位,量的名称,单位名称,单位符号,其他表示式例,量的名称,单位名称,单位符号,其他表示式例,频率,赫(兹),Hz,S,-1,磁通量,韦(伯),Wb,V.S,力;重力,牛(顿),N,Kg.m/s,2,磁通量强度,磁感应强度,特(斯拉),T,Wb/m,2,压力,压强;应力,帕(斯卡),Pa,N/m,2,电感,享(利),H,Wb/A,能量;功;热,焦(耳),J,N.m,摄氏温度,摄氏度,功率;辅射通量,瓦(特),W,J/s,光通量,流(明),lm,cd.sr,电荷量,库(仑),C,A.s,光照度,勒(克斯),lx,lm/m,2,电位；电压；电动势,伏特,V,W/A,放射性活度,贝可(勒尔),Bq,S,-1,电容,法(拉),F,C/V,吸收剂量,戈(瑞),Gy,J/kg,电阻,欧(姆),V/A,剂量当量,希(沃特),Sv,J/kg,电导,西(门子),S,A/V,20国际单位制-导出单位量的名称单位名称单位符号其他表示式例,21,国际单位制-,词头,所表示的因数,词头名称,词头符号,所表示的因数,词头名称,词头符号,10,18,艾,E,10,-1,分,d,10,15,拍,P,10,-2,厘,c,10,12,太,T,10,-3,毫,m,10,9,吉,G,10,-6,微,10,6,兆,M,10,-9,纳,n,10,3,千,k,10,-12,皮,p,10,2,百,h,10,-15,飞,f,10,1,十,da,10,-18,阿,a,21国际单位制-词头1018艾E10-1分d1015拍P10,22,国家选定的非国际单位,量的名称,单位名称,单位称号,换算关系及说明,时 间,分,时,天（日）,Min,h,d,1min=60s,1h=6min,1d=24h,平面角,（,角）秒,（角）分,度,(),（）,( ),1=(/648000)rad,1=60=(/10800)rad,1=60=(/180)rad,旋转速度,转每分,r/min,1r/min=(1/60)s,-1,长 度,海里,n mile,1n mile=1852m(,限航程),速 度,节,kn,1kn=1n mile/h=(1 853/3 600)m/s(,限航行),质量,原子质量单位,（吨）,u,t,1u=1.660565510,-27,1t=10,3,体积,升,L, (I),1L=1dm,3,=10,-3,m,3,能,电子伏,eV,1Ev1.602189210,-19,J,波差,分贝,dB,线密度,特（克斯）,tex,1tex=1 g/km,土地面积,公顷,ha,1ha=10 000 m,2,=0.01km,2,22国家选定的非国际单位 量的名称单位名称单位称号换算关系,23,计量单位使用方法,法定计量单位和词头名称,a.,读写的顺序原则上是与该单位的国际符号表示的顺序一致。（但乘方形式的单位名称，要把指数名称读在指数所表示的单位之前）,如：密度单位,kg/m,3,，,其中文名称为,“,千克每立方米,”,23计量单位使用方法,24,计量单位使用方法,b.,单位的国际符号中的数字符号（,“”,、,“,”,、,“,X,n,”,）,的读写,乘号（,“”,）无对应的符号，即不需读写,除号（,“,”,）对应读写,“,每,”,字，无论分母中有几个单位，,“,每,”,字只出现一次,乘方中的指数的响应名称一般是数字加,“,次方,”,两字，但如果是长度单位的2次幂或3次幂，且用以表示面积或体积时，则相应读写为,“,平方,”,和,“,立方,”,。,24计量单位使用方法b.单位的国际符号中的数字符号（“”、,25,计量单位使用方法,法定计量单位和词头的组合书写形式,a.,相乘形式,不能加词头的单位不应放在最前面。,如：瓦特小时应为,“,W,h,”,不应为,“,h,W,”,若组合单位中某单位的符号又同时是词头符号，并有可能发生混淆时，亦不应放在最前面。 如：力矩的单位应写为,N,m，,不能写为,MN（,以免误为兆牛）。,25计量单位使用方法法定计量单位和词头的组合书写形式,26,计量单位使用方法,法定计量单位和词头的组合书写形式,b.,相除形式,当可能发生误解时，应尽量采用分式形式或中间乘号用居中圆点表示负数幂形式。,如：速度单位宜用,“,m/s,”,“,m,s,-1,”,不应为,“,ms,-1,”,以免误为每毫秒。,26计量单位使用方法 法定计量单位和词头的组合书写形式,27,计量单位使用方法,法定计量单位的使用规则,a.,优先使用国际符号；,b.,组合单位加词头的原则,*相乘形式的组合单位加词头，词头应加在组合单位中的第一个单位前。,如：,N,m,加词头,M,时，应写为,MN,m，,不宜写为,N,Mm。,27计量单位使用方法法定计量单位的使用规则,28,计量单位使用方法,法定计量单位的使用规则,b.,组合单位加词头的原则,*相除形式的组合单位加词头，词头应加在分子中的第一个单位前。但以下3种情况例外：,kg,允许在分母中；当组合单位中分母是长度、面积或体积时可；分子为1的组合单位加词头时可。,28计量单位使用方法法定计量单位的使用规则,29,计量单位使用方法,法定计量单位的使用规则,c.,单位的名称或符号要作为整体使用。,如：1,cm,2,=1(cm),2,；,1,cm,2,10,-2,m,2,d.,不能单独使用词头。,29计量单位使用方法,30,计量单位使用方法,法定计量单位的使用规则,e.,词头不能重叠使用。,f.,量值应正确表述。,如：57,kg,不应写为5,kg7kg；,646mm,不应写为64,mm 6mm；,1.75m,不应写为1,m75,亦不应写为1,m75cm。(,但非十进制可以，6时30分),30计量单位使用方法法定计量单位的使用规则,31,第二章 测量与数据处理,测量方法,数据修约,有效数字,误差,精度,偏差、标准偏差和公差,不确定度,测量次数,31第二章 测量与数据处理测量方法偏差、标准偏差和公差,32,测量方法,直接测量法,直接测量法是将被测量的量直接地用同类标准的量来比较得到被测量值的测量方法，在进行中不必测量与被测的量有函数关系的其它量，但要对不属于测量对象而却影响被测量值的影响量进行修正。,间接测量法,间接测量法是通过对被测量的量有函数关系的其它量的测量，能得到被测量值的测量方法。如：通过测量液柱高度来求得压力量值。,32测量方法直接测量法,33,测量方法,绝对测量法,计量器具可以直接测得被测量的整个量值，这种测量称为绝对测量。,相对测量法,计量器具仅指示被测量相对于标准量的偏差，从而得到被测量的方法称为相对测量。例如用接触式干涉仪检定量块。,接触测量法/非接触测量法,离线测量法/在线测量法,33测量方法绝对测量法,34,数据有效位数的确定与修约,计量数据是计量检定校准工作的产品，是评价产品质量与工作质量的重要依据。要取得准确可靠的数据，除了科学认真负责的测量外，根据被测量计量器具的允许误差极限对测量数据进行正确的数据处理计算也是非常重要的一个环节。,34数据有效位数的确定与修约计量数据是计量检定校准工作的产品,35,根据,GB8170-87,数值修约规则,规定的修约方法有三种：整数倍、,0.5,倍和,0.2,倍修约。计量检定校准工作中一般采用整数倍修约方法，根据实际工作和误差理论相结合，简述如下。,35根据GB8170-87数值修约规则规定的修约方法有三,36,修约数值有效位数的确定,从左边起第一个非,0,数字算起所有有效数字的个数，即为有效数字的位数，简称有效位数。,1.,首先是上一级计量检定机构给出的有效位数作为确定有效位数的依据，其次是计量标准器能够读出的有效数据的位数作为确定有效位数的依据。,36修约数值有效位数的确定从左边起第一个非0数字算起所有有效,37,2.,数学运算中有效位数的确定。,（,1,）加减法运算以各数据中小数部分位数最少的为准，运算结果比其多保留一位有效位数。,例：,5.89+15.2551=21.145,（,2,）乘除法运算以各数据中有效位数最少的为准，运算结果比其多保留一位有效位数。,例：,2.13.124=6.55,372.数学运算中有效位数的确定。,38,（,3,）开方或乘方的数据中的有效位数比被开方或乘方的数多保留一位有效位数。,例：,1.42=1.96,；,1.232=1.861,（,4,）对数运算的数据中的有效位数应与真数的有效位数相等。,例：,logl2.3=1.09,38（3）开方或乘方的数据中的有效位数比被开方或乘方的数多保,39,有效位数修约规则,为了便于记忆把规则编成顺口溜：,4,舍,6,入,5,求偶，,5,后非,0,则进,1,，,5,后皆,0,视奇偶，,5,前为偶应舍去，,5,前为奇则进,1,。,实例分析：请将下列数值修约到只保留二位小数，,302.21549,；,302.22499,；,302.22600,；,302.22500,；,302.21500,实例分析参考答案：,302.22,（,5,后非,0,则进,1,），,302.22,（,4,舍,6,入,5,求偶），,302.23,（,4,舍,6,入,5,求偶），,302.22,（,5,前为偶应舍去），,302.22,（,5,前为奇则进,1,）。,39有效位数修约规则为了便于记忆把规则编成顺口溜：4舍6入,40,GB8170-1987,数值修约规则,规定,拟修约数字应在确定修约位数后一次修约获得结果。而不得多次连续修约。,举例：将数值,15.4546,修约到个数位。,正确修约方法：,15.454615,。,不正确修约方法：,15.454615.45515.4615.516,。,40GB8170-1987数值修约规则规定拟修约数字应在,41,有效数字,有效数字:所谓有效数字就是从仪器上能直接读出（包括一位估计读数在内）的几位数字。,1.0005,g,五位有效数字,0.5000g,四位有效数字,0.0540g,三位有效数字,0.0054g,二位有效数字,0.5g,一位有效数字,41有效数字有效数字:所谓有效数字就是从仪器上能直接读出（包,42,规律,数字1、2、3,9都可作为有效数字，只有,“,0,”,比较特殊。,一般0在数字中间或数字后面都是有效数字。,0在数字前面时，它只是定位数字，用来表示小数点的位置，而不是有效数字。,42规律数字1、2、39都可作为有效数字，只有“0”比较特,43,有效数字位数:,加减后有效数字位数,在加减计算中，计算结果的小数点后位数，应与各加减数值中的小数点后的位数最少的相同。,如：0.0213+2.0657+15.53其结果应写为：,17.62,思考：为什么？,43有效数字位数:加减后有效数字位数,44,有效数字位数:,乘除后有效数字位数,在乘除计算中，计算结果有效数字位数，应与各数值中的有效数字的位数最少的相同。而与小数点的位置无关。,如：0.2122.0468812.528=5.43638277968其结果应写为：,5.44,44有效数字位数:乘除后有效数字位数,45,误 差,按来源分类：,（1） 标准器及测量仪器的误差；,（2） 测量方法的误差；,（3） 操作者的误差；,（4） 测量环境引起的误差。,（,5,） 测量对象本身的缺陷引起的误差。,按性质分类：,（1） 系统误差；,（2） 偶然误差；,（3） 其它误差（如：粗大误差）。,45误 差 按来源分类：,46,人,为,疏,忽,气流,辐射,噪声,尘埃,仪器,环境,观察,温度,归零,负载,水平,磨耗,混用,干扰,振动,压力,湿度,记忆,力,读取,视差,量,具,误,用,标准,件,分辨,率,迟滞现象,测量误差,粗大误差,系统误差,偶然误差,图：测量系统误差分析,46气流辐射噪声尘埃仪器环境观察温度归零负载水平磨耗混,47,系统误差,系统误差：在相同条件下，多次测量同一量值时，误差的大小和符号保持不变；或在条件变化时，按某一确定的规律变化。,系统误差可分为定值和变值系统误差,47系统误差系统误差：在相同条件下，多次测量同一量值时，误差,48,定值系统误差,定值系统误差的发现,定值系统误差可用实验法发现，如千分尺调零时就会发现定值系统误差。,定值系统误差的消除,定值系统误差可用修正法消除。,48定值系统误差定值系统误差的发现,49,变值系统误差,变值系统误差的发现,变值系统误差通过对随机误差分布规律的检查来发现，常用残差观察法，如残差大体正负相间无明显规律变化可认为无变值系统误差；如呈周期或线形分布规律则可判定存在变值系统误差。,变值系统误差的消除,变值系统误差可用抵消法消除。,49变值系统误差变值系统误差的发现,50,偶然误差,偶然误差,在一定测量条件下，多次测量同一量值时，误差的大小和符号以不可预定的方式变化的测量误差。,偶然误差一般呈正态分布且有界。,偶然误差可通过概率和数理统计方法，估算其范围，通过对测量数据的分析处理，减少其对测量结果的影响。,50偶然误差偶然误差,51,粗大误差,粗大误差,超出在规定条件下预计的测量误差。这种误差是由于某种不正常的原因所造成的，如读数错误、突然振动等。,粗大误差明显歪曲了测量结果，应予以剔除。,51粗大误差粗大误差,52,可疑测定值的舍弃,3,法则（又称拉依达准则）,|,X-x|,3,则为可信值,52可疑测定值的舍弃,53,精 度,1.,正确度,定义：重复测量的平均值与真实值的差。,系统误差的影响程度,2. 精密度,定义：重复测量时，其测量数据间差异的程度。,随机误差的影响程度,3. 准确度-综合影响程度(不确定度或极限误差表示),53精 度1. 正确度,54,正确度和精密度,54正确度和精密度,55,偏差、标准偏差和公差,偏差,是指某一测量值减其参考真值所得的代数差。,标准偏差,多次测量，反映数据分散程度的量。,公差,某一数据允许的变动范围。,55偏差、标准偏差和公差偏差,56,标准偏差,标准偏差,S,i,2,/,（,N-1,）,i,=X,i,为参考真值,常用算术平均值估计真值。,56标准偏差标准偏差,57,标准偏差,误差理论证明,测量列算术平均值,x,i,的标准偏差,x,与单次测量的标准偏差,有下列关系:,x, / N,x,比,小, N,倍，其分布较集中；因此，多次测量取平均值是提高测量精密度的主要措施之一。,57标准偏差误差理论证明,测量列算术平均值xi的标准偏差x,58,极限误差的确定,随机误差的有界性可知,随机误差不会超过某一范围，测量极限误差就是指测量结果的误差极限范围。,一般认为在测量中任意测量一次，测得值对真值的差不会超过3,即：,lim,=,3,测量列算术平均值的测量极限误差为：,lim(x),=,3,(x),多次测量的结果,Xe,可表示为:,Xe=X,3,(x),58极限误差的确定随机误差的有界性可知,随机误差不会超过某一,59,直接测量列的数据处理,步骤:,判断系统误差。若发现则加以消除;,求算术平均值;,求残余误差；,计算单次测量的标准偏差；,判断并剔除粗大误差；,求算术平均值的标准偏差；,确定测量结果。,59直接测量列的数据处理步骤:,60,间接测量列的数据处理,函数误差的基本计算式,y=f(x,1, x,2, x,n,),该函数的增量可用全微分表示,d,y,=(,f/ ,x,1,)dx,1,+(,f/ ,x,2,)dx,2,+.,(,f/ ,x,n,),dx,n,若各直接测量值存在系统误差,x,1, x,2, x,n,则函数（被测值）也相应存在系统误差,y,:,y=,(,f/ ,x,1,),x,1,+(,f/ ,x,2,),x,2,+.,(,f/ ,x,n,),x,n,（上式称为系统误差传递式）,60间接测量列的数据处理函数误差的基本计算式,61,间接测量列的数据处理,若各直接测量值存在随机误差则函数也相应存在随机误差。根据误差理论，函数标准偏差,y,与各直接测量列测得值的标准偏差,x1,x2,xn,的关系如下 :,y,=,(,f/ ,x,1,),2,x1,2,+(,f/ ,x,2,),2,x2,2,+.,(,f/ ,x,n,),2,xn,2,上式称为随机误差的传递式,61间接测量列的数据处理 若各直接测量值存,62,间接测量列的数据处理,若各直接测量值的随机误差服从正态分布。则函数的测量极限误差计算公式为:,lim(,y,),=,(,f/ ,x,1,),2,2,lim(x1),+(,f/ ,x,2,) 2 ,2,lim(x2),+.,(,f/ ,x,n,),2,2,lim(,xn,),式中:,lim(,y,),=,函数的测量极限误差,lim(xi),=,各直接测量列测得值的极限误差,62间接测量列的数据处理 若各直接测量值的随机误差服从正,63,间接测量列的数据处理,间接测量列测量结果的表达：,Y,e,=(Y-,Y) ,lim(,y,),63间接测量列的数据处理间接测量列测量结果的表达：,64,例1. 直接测量的数据处理,对一工件12次测量，数据如下，求测量结果,讨论,64例1. 直接测量的数据处理讨论,65,讨论,例2. 间接测量的数据处理,在万能工具显微镜上用弓高弦长法测得弓高,H=20mm，,弦长,L=100mm，,其系统误差和测量极限误差分别为：,H=4m,lim(,H,),=1 m,L=5m,lim(,L,),=2 m,试确定该圆弧半径的测量结果。,注：,R=L,2,/（8H）+H/2,65讨论例2. 间接测量的数据处理,66,原始记录的要求,原始记录数据不得随意涂改。如果将数据写错，必须在错误数字上划两横线，然后将正确的数字写在错误数字的右上角，并加盖私章。,原始记录数据必须用钢笔或签字笔填写，不得使用铅笔或圆珠笔填写。,原始记录应永久保存,66原始记录的要求 原始记录数据不得随意涂改。如果将数据写错,67,原始数据的处理方法,程控校验台在使用过程中，必须严格按检定规程要求制定检定方案（校验点），计算机采集的原始数据必须按要求保存。,计算机采集的原始数据必须定期备份,计算机采集的原始数据如采用网络（局域网）集中管理，必须按要求将校验数据上传至网络数据库中。,67原始数据的处理方法程控校验台在使用过程中，必须严格按检定,68,网络（局域网）数据库的原始校验数据必须定期、可靠的进行备份，校验数据永久保存。,68网络（局域网）数据库的原始校验数据必须定期、可靠的进行备,69,CNAS-CL07:2011,测量不确定度的要求,通用要求,对校准实验室的要求,对标准物质,/,标准样品生产者的要求,对校准和测量能力（,CMC,）的要求,对检测实验室的要求,69CNAS-CL07:2011测量不确定度的要求通用要,70,对检测实验室的要求,应制定,评估程序，并用于检测工作,应有能力评估,当不确定度与检测结果的有效性或应用有关,在用户有要求时,当不确定度影响到对,标准规范限度的符合性判定时,当测试方法中有规定时,CNAS有要求时,70对检测实验室的要求应制定评估程序，并用于检测工作,71,A,类标准不确定度（,u,A,）,标准不确定度,B,类标准不确定度（,u,B,）,合成标准不确定度（,u,C,）,标准不确定度,U,（,k,2,）,测 扩展不确定度,U,（,k,3,）,量,U,95,不,U,99,确,定,A,类相对标准不确定度（,u,Arel,）,度 相对标准不确定度,B,类相对标准不确定度 （,u,Brel,）,合成相对标准不确定度（,u,Crel,）,相对不确定度,U,rel,（,k,2,）,U,rel,（,k,3,）,相对扩展不确定度,U,rel,95,U,rel,99,71,72,测量不确定度,前面对误差的分类，我们得知：,随机误差有其不可修正的特性。,系统误差虽可加以修正，但修正因子或修正量的本身，亦可能隐含有不确定性。,所以由以上两点我们引申出：测量误差必存在于每一测量作业中，而此误差在评估及修正的过程中所衍生出来的不确定性，若加以量化，即为,“,测量不确定度,”,而,ISO,国际标准对,“,测量不确定度,”,给了一个定义：是一个测量量的真值其存在范围的估计值。,因此测量不确定度的表达是以一区间范围表示之：,Y,Ut,72测量不确定度 前面对误差的分类，我们得知：,73,测量不确定度,标准不确定度的,A,类评价,用统计方法评定的不确定度。（用实验标准偏差表征）,标准不确定度的,B,类评价,用统计方法评定的不确定度，用根据经验或资料及假设的概率分布估计的标准偏差表征。,73测量不确定度标准不确定度的A类评价,74,测量不确定度,A,类评定法,对被测量,X，,在同一条件下进行,n,次测量，,X,的实验标准偏差,S,( x ),即不确定度：,U,(x),=,S,( x ),= S,( x ),/ n,74测量不确定度A类评定法,75,测量不确定度,B,类评定法,根据经验或资料分析判断被测量的可能值区间(-,a,a),假设的概率分布,由要求的置信水平(包含概率)估计包含因子,k ,则测量不确定度为:,U,(x),=a / k,a,为区间的半宽度.,75测量不确定度B类评定法,76,测量不确定度,合成标准不确定度,若测量结果的标准不确定度由若干个不确定度分量时,可用各不确定度分量合成得到.当各分量互不相关时,合成不确定度,U,c,为:,U,c,= U,i,2,76测量不确定度合成标准不确定度,77,测量不确定度,扩散不确定度,U,U=k U,c,k,为包含因子,测量结果可表示成,Y,e,=yU.,被测量,Y,的可能值以较高的置信概率落在该区间内.,即:,y-UYy+U,77测量不确定度扩散不确定度U,78,测量不确定度,包含因子,k,的选择,一般包含因子,k = 23,当,k=2,时,区间的置信水平约为95%,当,k=3,时,区间的置信水平约为99%,测量不确定度评定与表示指南,测量不确定度评定与表示实例,78测量不确定度包含因子k的选择,79,评不确定度的八个主要步骤,1, 确定你从测量需要得出什么。,2, 实施所需要的测量。,3, 估计供给最终结果的各输入量的不确定度。,4, 确定各输入量的误差是否彼此不相关。,5, 计算你的测量结果（包括像校准等事的已知修正值）,6, 根据所有各个方面情况求合成标准不确定度。,7, 用包含因子，与不确定度范围的大小一起，表述不确定度，并说明置信概率。,8, 写下测量结果和不确定度，并说明你是如何得到它们的。,79评不确定度的八个主要步骤1 确定你从测量需要得出什么。,80,不确定度计算前应该注意事项,标准不确定度,所有有贡献的不确定度，都应以相同的置信概率并将它们换算称标准不确定度来表示。,标准不确定度是可以认为其大小为“正负一倍标准偏差”的范围。,标准不确定度告知了我们关于平均值的不确定度（不只是各个值的分散度）。标准不确定度通常用符号,u,（小写,u,）或,u,（,y,）（,y,的标准不确定度）来表示。,80不确定度计算前应该注意事项标准不确定度,81,1,对,A,类评定计算标准不确定度,当取了一组若干个重复读数（对,A,类不确定度估计），则对该组值可计算出平均值，以及估计的标准偏差,s,。据此，对平均值的估计的标准不确定度,u,按下式计算：,u=s/n,式中，,n,是该组值的测量次数。（平均值的标准不确定度在历史上也曾称作平均值的标准偏差，或平均值的标准误差。）,811对A类评定计算标准不确定度,82,对,B,类评定计算标准不确定度,在信息比较欠缺的场合（在某些,B,类估计中），你也许只能估计不确定度的上限和下限。然后你可能不得不假定每个值都以相同可能性落在上、下限之间的任何地方，也就是矩形分布或者均匀分布。对矩形分布的标准不确定度由下式来求：,a /3,式中,a,是上下限与下限之间的半区间（或者称半宽度）。,82对B类评定计算标准不确定度,83,把不确定度从一个单位换算成其它单位,在各不确定度分量合成以前，它们必须是相同单位的。,例如，做长度测量，最终还是用长度来表述测量不确定度。有一项不确定度来源可能是室温的变化。虽然这项不确定度的来源是温度，但效应是用长度来表示的，并必须用长度单位来计算它。你要是知道对被测材料温度每升高一度就膨胀,0.1%,。在这样情况下，对一根,100cm,长的材料，如果温度的不确定度为,2,摄氏度，长度的不确定度就是,0.2cm,。一旦标准不确定度都用一致的单位表示，就可用下述技巧之一来求合成不确定度。,83把不确定度从一个单位换算成其它单位,84,合成标准不确定度,由,A,类或,B,类评定所计算的的多个标准不确定度可以用“平方和法”（众所周知的“方和根法”）有效地进行合成。这样合成的结果成为合成标准不确定度，用,uc,和,uc,（,y,）表示。,在用加减法就得到测量结果的场合，平方和法是最简便的。,84合成标准不确定度,85,对加、减关系的平方和法,测量结果是一些列被测量值之和（或相加或相减）的情况是最简单的。,举例来说，你可能需要求得由不同宽度围墙壁围成围墙的总长度。如果每块围墙壁长度的标准不确定度（以米为单位）由,a,、,b,、,c,等等给定，那么就可通过对多不确定度乘方，再将它们加在一起，然后对总和取平方跟，来求得总围墙的合成标准不确定度（以米为单位）。即合成不确定度,85对加、减关系的平方和法,86,对乘、除关系的平方和法,对有的较复杂情况，用相对不确定度或分数表示的不确定度来简化计算工作可能是有效的。,例如，你可能需要对一块矩形地毯通过其长度,L,乘以宽度,W,来求得它的面积,A,（即,A=L X W,）。地毯面积的相对不确定度或分数不确定度可以根据长度和宽度的分数不确定度求得。对具有不确定度,u,（,L,）的长度,L,，相对不确定度为,u,（,L,）,/L,。对宽度,W,，则相对不确定度为,u,（,W,）,/W,。那么面积的相对不确定度,u,（,A,）,/A,由下式给出：,86对乘、除关系的平方和法,87,对更复杂函数的平方和法,在最终测量结果的计算中对某值乘方（如,Z2,）的场合，那么对乘方分量的相对不确定度用下式表示：,87对更复杂函数的平方和法,88,对测量结果的部分计算是平方根的地方，那么对该分量的相对不确定度用下式表示：,88对测量结果的部分计算是平方根的地方，那么对该分量的相对不,89,有些测量是用由加、减、乘、除等等复合形式的关系式来处理的。,例如：你可能测量的是电阻,R,和电压,V,，然后用下列关系式计算形成功率,P,的结果：,89有些测量是用由加、减、乘、除等等复合形式的关系式来处理的,90,在这种情况下，功率值的相对不确定度,u,（,P,）,/P,由下式给出,90在这种情况下，功率值的相对不确定度u（P）/P由下式给出,91,相关性,在以上用来计算合成标准不确定度的关系式，如果输入量的标准不确定度都不是相互有关系或者说不相关，那才是正确的。这意味着我们通常必须要问是否所有的不确定度分量都是独立的。一个输入量的大误差会造成另一输入量的大误差吗？某些外界的影响，如温度，会同时对不确定度的几个方面有明显的相似影响吗？通常多个误差都是独立的。但如果他们不独立，那么就需要做额外的计算。这些就不再详述了,91相关性,92,包含因子,k,为了求得合成标准不确定度，统一的换算了不确定度分量，然后我们还会要在换算测量结果。,合成标准不确定度可被看作相当于,一倍的标准偏差,，但我们还会希望具有在另外置信概率下，（如,95%,）表述的总不确定度。,包含因子,k,可以用包含因子,k,来做这种再估计。用包含因子,k,乘以合成标准不确定度,uC,所给出的结果称为扩展不确定度，通常用符号,U,表示，即,92包含因子k,93,包含因子的特定值就给出了对扩展不确定度的特定置信概率。,最常见到，我们是用包含因子,k=2,来估计总不确定度，给出的置信概率约为,95%,。,几个其它包含因子（对正态分布）为：,k=1,置信概率约为,68%k=2. 58,置信概率约为,99% k=3,置信概率约为,99.7%,93包含因子的特定值就给出了对扩展不确定度的特定置信概率。,94,举例,-,不确定度的基本算法,举例,-,不确定度的基本算法,测量,-,一根绳子有多长？,步骤一：确定你从你的测量中需要得到的是什么，为产生最终结果，要决定需要什么样的实际测量和计算。你要测量长度而使卷尺。除了在卷尺上的实际长度读数外，你也许有必要考虑：,94举例-不确定度的基本算法举例-不确定度的基本算法,95,（,1,）卷尺的可能误差, 卷尺是否需要修正或者是否有了表明其正确读数的校准 那么校准的不确定度是多少？ 卷尺易于拉长吗？ 可能因弯曲而使其缩短吗？从它校准以来，它会改变多少？ 分辨力是多少？即卷尺上得分度值是多少？（如,mm,）,95（1）卷尺的可能误差,96,（,2,）,由于被测对象的可能误差, 绳子伸直了吗？欠直还是过直？ 通常的温度或湿度（或任何其它因素）会影响其实际长度吗？ 绳的两端是界限清晰的，还是两端是破损的？,96（2） 由于被测对象的可能误差,97,（,3,）由于测量过程和测量人员的可能误差, 绳的起始端与卷尺的起始端你能对的有多齐？ 卷尺能放的与绳子完全平行吗？ 测量如何能重复？ 你还能想到其它问题吗？,97（3）由于测量过程和测量人员的可能误差,98,步骤二：实施所需要的测量，并记录测量长度。,为了格外充分，你进行重复测量总计,10,次，每一次都重新对准卷尺（实际上也许并不十分合理）。让我们假设你计算的平均值为,5.017,米，估计的标准不确定度为,0.0021m,（即,2.1mm,）。,对于仔细测量你还可以记录：, 你在什么时间测量的 你是如何测的，如沿着地面还是竖直的，卷尺反向测量与否，以及你如何使卷尺对准绳子的其它详细情况 你使用的是哪一个卷尺 环境条件（如果你认为会影响你测量结果的那些条件） 其它可能相关的事项,98步骤二：实施所需要的测量，并记录测量长度。,99,步骤三：估计供给最终结果的各输入量的不确定度。,以同类项（标准不确定度）表述所有的不确定度。你要检查所有的不确定度可能来源，并估计其每一项大小。假定是这样的情况：, 卷尺已校准过。, 卷尺上得分度值为毫米。, 卷尺处于伸直状态,以上是,B,类判定,99步骤三：估计供给最终结果的各输入量的不确定度。,100,A,类评定。, 标准偏差告诉我们的是卷尺位置可重复到什么程度，及其对平均值的不确定度贡献了多少。,10,次读数平均值的估计的标准偏差用下面公式来求：,100A类评定。,101,步骤四：确定各输入量的误差是否彼此不相关。,步骤五：计算你的测量结果,改测量结果取自平均读数值，加上卷尺放的稍歪的必要修正值，即,5.017m+0.010m=5.027m,步骤六：根据所有各个方面情况求合成标准不确定度。,求测量结果所用的唯一计算是加修正值，所以能以最简单的方式采用平方和法（,5.2.1,中所采用的公式）。标准不确定度被合成如下： 合成标准不确定度,=,101步骤四：确定各输入量的误差是否彼此不相关。,102,步骤七：用包含因子，与不确定度范围的大小一起，表述不确定度。并说明置信概率。对包含因子,k=2,，就用,2,乘以合成标准不确定度，则给出扩展不确定度为,12.8mm,（即,0.0128m,）。这赋予的置信概率约为,95%,。,102步骤七：用包含因子，与不确定度范围的大小一起，表述不确,103,步骤,8,：记下测量结果和不确定度，并说明你是如何得到它们的。你可以记述如下：,绳子的长度为,5.027m0.013m,。报告的扩展不确定度是根据标准不确定度乘以包含因子,k=2,得出的，提供的置信概率约为,95%,。,报告的长度是对水平放置的绳子做,10,次重复测量的平均值。估计了测量时绳子放置不完全直的影响，而对测量结果作了修正。,103步骤8：记下测量结果和不确定度，并说明你是如何得到它们,104,仪器主要特性,（,一）,有关工作范围的特性,（二） 有关工作条件的特性,（三） 有关响应方面的特性,（四） 有关准确度方面的特性,（五） 有关性能方面的特性,104仪器主要特性（一） 有关工作范围的特性,105,（一）,有关工作范围的特性,测量仪器的,示值,测量仪器所给出的量的值。,标称值,测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值，该值为修约值或近似值。,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。,量程,标称范围两极限之差的模。,测量范围（工作范围）,测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。,105（一） 有关工作范围的特性 测量仪器的示值测量,106,（二）,有关工作条件的特性,额定操作条件,测量仪器的规定计量特性处于给定极限内的使用条件。一般规定被测量和影响量的范围或额定值。,极限条件,测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，其后仍可在额定操作条件下运行而能承受的极限条件，极限条件可包括被测量和影响量的极限值。,106（二） 有关工作条件的特性额定操作条件测量仪器的规,107,（三）,有关响应方面的特性,响应特性,在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。,灵敏度,测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。,鉴别力,使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行。,显示装置的,分辨力,显示装置能有效辨别的最小的示值差。,死区,不致引起测量仪器响应发生变化的激励双向变动的最大区间。,响应时间,激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔,107（三） 有关响应方面的特性响应特性在确定条件下，激,108,（四）,有关准确度方面的特性,1.,最大允许误差,对给定测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值。,2.,基值误差,为核查仪器而选用在规定的示值或规定的被测量值处的测量仪器误差。,零值误差,被测量为零值的基值误差。,108（四） 有关准确度方面的特性,109,（五）有关性能方面的特性,稳定性,测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。,超然性,测量仪器不改变被测量的能力。,可靠性,测量仪器在规定条件下和规定时间内，完成功能的能力。,测量仪器的,重复性,在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。,109（五）有关性能方面的特性,110,测量系统各项定义,测量系统：是与量测结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作人员、环境的集合,.,偏移：量测结果的观测平均值与基准值的差值,.,线性：指量测系统在预期的工作范围内偏倚的变化,.,稳定性：量测系统在某持续时间内量测同一基准或零件的单一特性时获得的量测总变差,重复性：一人使用同一量具多次量测同一零件之差量,再现性：不同人所量测同一零件多次平均之间的差量,110测量系统各项定义,111,测量,系統,-,偏,移,偏移,=,观,察平均,值,-,参,考平均,值,偏移,观察平均