误差理论与数据处理(北航)第2章

量值传递与计量检定北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院量值传递与计量检定量值传递与计量检定 量值传递的基本概念 计量检定的基本方法及过程 典型参数的计量检定方法 巡回计量综合保障系统 本章小结仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院量值传递的基本概念量值传递的基本概念 量值传递与溯源的概念 量值传递与溯源的方式 计量基准与计量标准 计量基准与计量标准的发展趋势 总结仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院量值传递与溯源的概念量值传递与溯源的概念 量值传递：将国家计量基准所复现的计量单位量国家计量基准所复现的计量单位量值值，通过检定检定（或其他传递方式）传递传递给下一级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被测量的量值准确一致以保证被测量的量值准确一致，称为量值传递。 溯源性：通过一条具有规定不确定度的不间断一条具有规定不确定度的不间断的比较链比较链，使测量结果或计量标准的值能够与规定的参考标准，通常是与国家计量标准或国际计量标准联系起来的特性。这条不间断的比较链不间断的比较链称为溯源链溯源链。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院量值传递与溯源的方式量值传递与溯源的方式 用实物标准进行逐级传递 用计量保证方案（MAP）进行逐级传递 用发放标准物质（CRM）进行逐级传递 用发播信号进行逐级传递用实物标准进行逐级传递用实物标准进行逐级传递 量值传递的主要方式量值传递的主要方式 费时费时、费钱费钱，有时检定好了的计量器具，经过运输，受到振动、撞击、潮湿振动、撞击、潮湿或温度温度的影响，会丧失原有的准确度。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院用计量保证方案（用计量保证方案（MAP）进行逐级传递）进行逐级传递 新型的量值传递方式新型的量值传递方式 采用采用传递标准传递标准这一量值媒体实现量值传递，通过核这一量值媒体实现量值传递，通过核查标准和测量过程统计控制方法实现量值核查，保查标准和测量过程统计控制方法实现量值核查，保证测量过程的长期可靠性证测量过程的长期可靠性仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院用发放标准物质（用发放标准物质（CRM）进行逐级传递）进行逐级传递 适用于适用于理化分析理化分析，电离辐射电离辐射等化学计量领域的量值等化学计量领域的量值传递。传递。 标准物质标准物质是具有是具有一种或多种给定的计量特性一种或多种给定的计量特性，用以，用以校准计量器具校准计量器具、评价计量方法评价计量方法或或给材料赋值的物质给材料赋值的物质或材料或材料。 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，并附有合格证的才有效。行制造，并附有合格证的才有效。 使用使用CRMCRM进行传递，可以进行传递，可以免去送检仪器免去送检仪器，可以，可以快速评快速评定定并可在并可在现场现场使用。使用。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院用发播信号进行逐级传递用发播信号进行逐级传递 适用于适用于时间时间、频率频率和和无线电无线电等领域的量值传等领域的量值传递。递。 这种方式是这种方式是最简便最简便、迅速迅速和和准确准确的量值传递的量值传递方式。方式。 国家通过国家通过无线电台无线电台、电视台电视台、卫星技术卫星技术等发等发播标准的播标准的时间频率信号时间频率信号，用户可以直接接收，用户可以直接接收并可在现场直接校正时间频率计量器具。并可在现场直接校正时间频率计量器具。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量基准与计量标准计量基准与计量标准 计量基准 计量标准计量基准计量基准 计量基准计量基准：在特定领域内具有：在特定领域内具有最高计量特性最高计量特性的计量的计量标准，称为计量基准。标准，称为计量基准。 计量基准一般可分为计量基准一般可分为国家基准（主基准）国家基准（主基准）、副基准副基准和和工作基准工作基准。 在一个国家内，在一个国家内，国家基准国家基准即是主基准。国家基准器是经即是主基准。国家基准器是经国家官方认定的计量基准，是一个国家量值传递的国家官方认定的计量基准，是一个国家量值传递的起始点起始点 副基准副基准是通过直接或间接与国家基准比较定值，经国务院是通过直接或间接与国家基准比较定值，经国务院计量行政部门批准的计量器具。计量行政部门批准的计量器具。 工作基准工作基准通过与国家基准和副基准比较定值，经国务院通过与国家基准和副基准比较定值，经国务院计量行政部门批准，计量行政部门批准，实际用以检定计量标准的计量器具实际用以检定计量标准的计量器具称称为工作基准。为工作基准。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量标准计量标准 计量标准计量标准：在是将：在是将计量基准量值传递到工作计量器计量基准量值传递到工作计量器具具的一类计量器具，它是量值传递的中心环节。的一类计量器具，它是量值传递的中心环节。 可以根据需要按不同准确度分成若干个等级，用于可以根据需要按不同准确度分成若干个等级，用于检定工作用计量器具。检定工作用计量器具。 一般说来，工作计量器具的准确度比计量标准低，一般说来，工作计量器具的准确度比计量标准低，但高精度工作计量器具的准确度比低等级的计量标但高精度工作计量器具的准确度比低等级的计量标准高。因此，不能认为准确度高的计量器具一定是准高。因此，不能认为准确度高的计量器具一定是计量标准。计量标准。 企业、事业单位根据需要，可以建立本单位使用的企业、事业单位根据需要，可以建立本单位使用的计量标准器具。计量标准器具。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量基准与计量标准的发展趋势计量基准与计量标准的发展趋势 计量准确度不断提高计量准确度不断提高 计量范围不断扩大计量范围不断扩大 多参数同时计量多参数同时计量 动态、连续、在线计量动态、连续、在线计量 检定工作自动化检定工作自动化仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 量值传递与溯源的概念 量值传递与溯源的方式： 用实物标准进行逐级传递 用计量保证方案（MAP）进行逐级传递 用发放标准物质（CRM）进行逐级传递 用发播信号进行逐级传递 计量基准：国家基准、副基准和工作基准 计量基准与计量标准的发展趋势仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量检定的基本方法及过程计量检定的基本方法及过程 计量检定的概念与分类 检定方法与检定步骤 计量检定系统表与计量检定规程 分度、标定与比对 总结仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量检定的概念与分类计量检定的概念与分类 计量检定的概念 是指为评定计量器具的计量特性评定计量器具的计量特性，确定其是否符合确定其是否符合法定要求法定要求所进行的全部工作全部工作。 包括检验检验、出具证书出具证书和（或）加标记加标记三个步骤。 计量检定的分类 1）按法制管理的形式法制管理的形式分类：强制检定强制检定和非强制非强制 检检定定 2）按检定性质检定性质分类:首次检定首次检定、随后检定随后检定、周期检定周期检定、抽样检定抽样检定、仲栽检定仲栽检定和一次性检定一次性检定仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院检定方法与检定步骤检定方法与检定步骤 检定方法 整体检定 单元检定 检定步骤 1）外观检验 2）正常性检查 3）计量特性的检定 4）检定结果的数据处理和分析 5）检定结果的处理仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量检定系统表与计量检定规程计量检定系统表与计量检定规程 计量检定系统表 计量检定规程计量检定系统表计量检定系统表 我国计量法规定：计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量检定系统表由国务院计量行政部门制定。 检定系统的主要内容包括：引言、计量基准器具、计量标准器具、工作计量器具和检定系统框图等部分。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量检定规程计量检定规程 计量检定规程计量检定规程：是指检定计量器具时对计量器具的计量性能、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作的技术规定。 我国计量法规定，计量检定必须执行计量检定规程计量检定必须执行计量检定规程。国家计量检定规程由国务院计量行政部门制定。 计量检定规程的主要内容包括：引言、概述、技术要求、检定条件、检定项目、检定方法、检定结果的处理、检定周期及附录等部分。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院分度、标定与比对分度、标定与比对 分度与标定 分度：分度：在计量过程中，用计量标准给被检定的器具进行在计量过程中，用计量标准给被检定的器具进行赋值，这种赋值，这种操作操作称为分称为分度度。 标定：标定：与分度类似，标定也是一种对计量器具赋值的操与分度类似，标定也是一种对计量器具赋值的操作，即作，即确定计量器具示值误差确定计量器具示值误差，直接赋值或加修正值直接赋值或加修正值的的过程过程。 比对 比对：比对：在规定条件下，对相同准确度等级的同类计量基在规定条件下，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准、计量标准或工作计量器具的量值进行相互比较比较，称，称为比对。为比对。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 计量检定的概念与分类 检定方法：整体检定、单元检定 检定步骤：外观检验、正常性检查、计量特性的检定、检定结果的数据处理与分析、检定结果的处理。 计量检定表与计量检定规程 分度、标定与比对仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院典型参数的计量检定方法典型参数的计量检定方法 基本计量单位 几何量的计量检定方法 力学量的计量检定方法 电磁学参数的计量检定方法 总结仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院基本计量单位基本计量单位 “基本量”的计量单位称为基本计量单位，简称基本单位，它是计量单位的基础。 基本量是量制中被约定为彼此独立的量，各基本量具有不同的量纲。 基本单位的选择应遵循如下原则：一个基本量只有一个基本单位；基本单位应能按它的定义原则进行定义；基本单位应该容易实现和具有极高的准确度；复现基本单位的基准量制应可保持长久不变；基本单位的大小应该便于使用；基本单位应能满足一贯性的要求。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院基本计量单位基本计量单位仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院几何量的计量检定方法几何量的计量检定方法 几何量计量的基本原则 几何量计量标准器 几何量量具和计量仪器仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院几何量几何量计计量的基本原量的基本原则则 阿贝原则 封闭原则 最小变形原则 测量链最短原则 基准统一原则仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院几何量几何量计计量量标标准器准器 长度标准器量块量块 线纹标准器线纹尺线纹尺 角度标准器正多面棱体正多面棱体、多齿分度台多齿分度台和角度块角度块 平面度标准器平晶平晶 粗糙度标准器单刻线样板和多刻线样板单刻线样板和多刻线样板仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院几何量量具和几何量量具和计计量量仪仪器器 通用量具 游标量具 测微量具（螺旋副量具） 表类量具 角度量具 平直量具 专用量具 机械式量仪 光学式量仪 电动式量仪 气动式量仪力学量的计量检定方法力学量的计量检定方法1. 质量计量2. 容量计量3. 密度计量4. 力值计量5. 硬度计量6. 压力计量7. 真空计量8. 流量计量9. 振动与冲击计量仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院质量计量质量计量 质量是物体最重要和最基本物体最重要和最基本的属性之一。只要有物质存在，就必然会有质量。 质量计量，就是采用适当的仪器和方法，确定被测物体与作为质量单位的国际千克原器之间的质量对应关系。 在质量计量工作中，常用衡量方法分为直直接称量法接称量法和精密称量法精密称量法。 精密称量法包括替代称量法、门捷列夫称替代称量法、门捷列夫称量法及交换称量法量法及交换称量法。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院容量计量容量计量 容量计量容量计量是指对容器的容积值容积值的计量计量。容积是指容器内部所包含的空间体积；而容量是指容器所能容纳的液体或气体的体积。 标准金属量器一般分为三等三等：一等的容量为50mL，精度为（0.0150.02）%；二等的容量为200mL，精度为（0.0250.04）%；三等的容量为500mL，精度为（0.050.1）%。 容量计量的方法通常可分为三种：衡量法衡量法、比较法比较法和尺寸计量法尺寸计量法。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院密度计量密度计量 单位体积的某种物质的质量单位体积的某种物质的质量，称为这种物质的密度。 密度是一个用于定量地描述物质特性的物理量。 密度计量可以分为静态计量与动态计量两类。 静态密度计量 液体静力衡量法（也称阿基米德法） 比重瓶法 浮计法 动态密度计量仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院力值计量力值计量 由物理学可知，力是矢量矢量，有三要素三要素，即力的大小（力值）大小（力值）、力的方向方向和力的作用点作用点，其中力值是基本要素。 在国际单位制中，力的单位是牛顿牛顿（N）。1N就是使质量为使质量为1kg的物体产生的物体产生1m/s2加速加速度的力度的力。 力值计量的方法 利用力的动力效应计量力值 利用力的静力效应计量力值 力值计量仪器仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院硬度计量硬度计量 硬度是指物体的软硬程度软硬程度，是固体材料固体材料的一种机械特性机械特性。 硬度不属于物理量物理量，因为至今尚未发现用各种试验方法获得的硬度同材料的某种物理性质有确定的量的关系。 为了确定材料的硬度所采用的试验方法称为硬度试验法硬度试验法。 硬度试验方法按施加负荷的情况可以分为静静负荷试验法负荷试验法和动负荷试验法动负荷试验法两大类。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院压力计量压力计量 工程上所指的压力在物理学中常被称为压强压强，其物理意义是指垂直并且均匀地作用在单位面积上的力。 计量压力的仪器仪表，按工作原理分为： 液体式 弹簧式 活塞式 电测式 数字式仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院真空计量真空计量 真空通常是指在给定的空间内，低于一个标准大气压的气体状态气体状态。 为了表达真空状态的量的概念，即表达在给定空间内气体稀薄的程度，又引入了真空度的概念。 真空度真空度是以气体压力的高低气体压力的高低来表示的，压力高则真空度低，压力低则真空度高。 真空计量指的就是真空度的计量真空度的计量。 真空计量的方法有绝对法绝对法和相对法相对法两种。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院流量计量流量计量 流量通常是指单位时间内通过输送管道有效单位时间内通过输送管道有效截面的体积或质量截面的体积或质量。如果是对流体的体积进行计量，则为体积流量体积流量，如果是对质量进行计量，则为质量流量质量流量。 流量计量方法：液体流量计量方法气体流量计量方法 流量计量仪器：容积式推理式仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院振动与冲击计量振动与冲击计量 振动与冲击是可以用位移、速度、加速度、频率和相位角等物理量来描述的物理现象。 振动的计量：绝对法比较法 冲击的计量：绝对法比较法仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院电磁学参数的计量检定方法电磁学参数的计量检定方法 电学计量单位及标准 直流计量 交流计量 磁学计量仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院电学计量单位及标准电学计量单位及标准 电学计量指从直流到音频的各种电量的计量。包括电压、电阻、电流、电感、电容、功率等主要参量。 电学标准量具主要有标准电池、标准电阻器、标准电容器、标准电感器、电阻箱、电容箱、电感箱等等。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院直流计量直流计量 直流电阻计量 直流电压计量 直流电流计量 直流功率和电能计量仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院交流计量交流计量 交流阻抗计量在交流电路中，电路参数除了电阻外，还有电感电感、电容电容、互感互感以及它们三者的组合，即阻抗。 交流电流与电压计量交流电流与电压的特点是其量值时刻都在变化，因此常用有效值有效值、平均值平均值、峰值峰值等表示交流量的量值。 交流功率和电能的计量仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院磁学计量磁学计量 电和磁是不可分的两个量，二者在科学技术中占有同等重要的地位。 磁场计量 磁通计量 材料的磁特性计量按磁学特性可概括分为三类：抗磁材料抗磁材料、顺磁材顺磁材料料和铁磁材料铁磁材料。磁性材料的磁特性计量分为直流磁特性计量直流磁特性计量和交交流磁特性计量流磁特性计量。仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 基本计量单位 几何量的计量检定方法 力学量的计量检定方法 电磁学参数的计量检定方法仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院巡回计量综合保障系统巡回计量综合保障系统 巡回计量综合保障概念、过程和特点 IMSS的计量确认体系规划 总结仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院巡回计量综合保障概念、过程和特点巡回计量综合保障概念、过程和特点 巡回计量综合保障概念 计量保证方案的计量保障过程 IMSS的保障过程 IMSS特点 IMSS系统的特殊要求巡回计量综合保障概念巡回计量综合保障概念仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院计量保证方案的计量保障过程计量保证方案的计量保障过程仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院IMSSIMSS的保障过程的保障过程仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院IMSSIMSS特点特点 计量保障的综合化 现场原位计量校准 体现了仪器、环境与人的完美结合 保障过程的闭环控制 周期计量保障同伴随计量保障、随时计量保障相结合 适用范围仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院IMSSIMSS系统的特殊要求系统的特殊要求 传递标准扩展成移动式计量工作站 系统针对性强 具备自身量值稳定性检查诊断能力 具备计量管理能力 综合化程度高 通用性好 便于普及仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院IMSS的计量确认体系规划 IMSS的计量确认体系 IMSS系统的计量确认体系IMSS的计量确认体系的计量确认体系仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院IMSS系统的计量确认体系系统的计量确认体系仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院总结总结 巡回计量综合保障概念？ 计量保证方案的计量保障过程？ IMSS的保障过程？ IMSS特点？ IMSS系统的特殊要求？仪器科学与光电工程学院仪器科学与光电工程学院本章小结本章小结 量值传递与溯源的概念？ 量值传递与溯源的方式？ 计量基准与计量标准？ 计量检定？ 基本计量单位？ 几何量的计量检定方法？ 力学量的计量检定方法？ 电磁学量的计量检定方法？ 巡回计量综合保障系统？