计量基础知识 (2)

第一章 计量学基本知识第一节 计量学的一些基本概念一、计量的含义要了解计量的含义，首先要了解“量”、“计量单位”、“测量”“、测试”和“量值”等基本概念。量：一般又称为可测的量，它是“自然现象，物体和物质的可以定性区别和定量确定的一种属性”。量有广义的量和特定的量之分，前者如长度、时间、质量、温度、电阻等。后者则是具体的，比如一根导线的电阻，一块板的长度等。约定选取的特定的量，用以定量表示具有相同量纲的量，就是计量单位，它的约定记号标志就是单位符号。如m为长度“米”的符号；s为时间的单位“秒”等。量值：，是用一个数和一个合适的测量单位表示的量。例如25、18、16.2kg等等。（一） 测量的含义Measurement本意为“测量”。但是早期汉译受日文“计量”、“计测”等词汇的影响，在汉语中出现了“计量”和“测量”两种表达。由于没有准确定义两者异同，长期以来，两者的使用比较混乱。现在通用计量术语及定义已修订，我们可以在新规范指导下，分清“测量”和“计量”之异同。按国际通用计量学基本术语的定义，测量是指为确定被测对象量值而进行的一组操作。（二） 计量的含义按照通用计量名称及定义，计量是指：“实现单位统一和良知准确可靠的测量”。计量应该属于测量的范畴，也可以说是一种特殊形式的为使被测量的单位量值在允许范围内溯源到基本单位的测量。最初的测量方法是原始的，单位是任意的。当商品交换、分配形成社会性活动的时候，就需要实现测量的统一，即要求在一定准确度内对一物体在不同地点达到其测量结果的一致。为此，就要求以法定的形式建立统一的单位制，建立基准、标准器具，并以这种基准、标准来检定测量器具，保证量值的准确可靠。这就出现了“计量”。由此推论，计量的含义，或可理解为“是以实现单位统一、量值准确可靠为目的的测量。”也可以说，“是以保证单位统一、量值准确一致的测量，它对整个测量领域起指导、监督、保证和仲裁作用。”这两中含义与“计量学”的定义较为协调，表明了测量的特性（统一性和准确性），即可以指测量本身，又可以泛指一种工作、一项事业或者一门学科，同时又强调了计量的重要性和法制管理的作用。应该说，计量的本质特征就是测量，但其测量的对象不是一般产品，而是具有某一准确度级别的测量手段。在技术管理和法制管理的要求上，计量又高于一般的测量。（三） 测试的含义“测试”一词在国际通用计量学基本术语中也没下定义。它是我国广大广大科技人员从实际工作中抽象概括出来的概念。一般认为它也是一种测量，但它与计量不同的地方在于测试主要是具有探索、分析、研究和试验特性。测试一方面包括测量的基本含义，另一方面又带有不同于普遍测量的特点，所以现在人们将测试的含义确定为：“在科研生产中，为确定物体的特性所进行的具有试验过程和研究性质的测量”。也可以理解为：“试验和测量的综合”。“测试”与“计量”在实际运用中，由于生产活动和科学研究的媒介，使二者紧紧地结合在一起，有时候甚至密切到难以区分的程度。测试不仅仅是生产活动恶化经营管理活动的负责手段，而且已成为完成生产任务的一个重要组成部分。二、计量基准，标准（器）和计量器具在计量管理工作中，我们经常要接触到各种各样的计量器具，这些计量器具按计量学用途可分为计量基准器、标准器和计量器具，现分别解释如下：(一) 计量基准、标准（器）和计量器具凡能用以直接或间接测出被测对象量值的量具、计量仪器（仪表）和计量装置统称为计量器具。在这个定义中，量具是以固定形式复现量值的计量器具，它们一般没有指示器，在测量过程中没有运动的测量元件，量具又可分为单值量具和多值量具。单值量具如砝码、量块、标准电池等；多值量具如刻度尺、砝码组、量块组等。如量具具有独立复现量值的功能，不需用其它计量装置帮助，则称这类量具为“独立量具”。如尺子；如果必须用其它计量器具的，象砝码要用天平，才能进行质量的测量，则把砝码这类量具称为从属量具。计量仪器(仪表)是将被测的量转换成可直接观测的指示值或等效信息的计量器具，可单独地或连同其它设备一起用以进行计量的装置，例如电流表、压力表、水表，温度计等都是常用计量仪器仪表，计量仪器一般按其计量功能可分为指示式仪器仪衷(能读出示值)，记录式仪器仪表(可记录示值)和比较式仪器仪表(能将被测量和已知量进行比较)等。有时由一独立而完备的组件构成的传感器，能产生附加或附属功能的部件，如热电偶，变送器等。（二）计量基准器能够复现、保存和传递量值，并经国家法定，作为统一全国量值最高依据的计量器具，称为计量基准器。计量基准器有以下三类：主基准即国家基准，凡用来复现和保存计量单位，具有现代科学技术所能达到的最高准确度的计量器具它们均经国家、鉴定并批准。，作为统一全国计量单位量值的最高依据。我国已建立的国家计量基准器，如长度计量的国家基准有长度、角度、表面粗糙皮、平面度、螺旋线、圆锥量规锥度、渐开线等国家基准。副基准：通过直接或间接与国家基准比对米确定其量值并经国家鉴定批准的计量器具。它在全国作为复现计量单位的地位仅决于主基准。我国已建立各类国家副基准器，如力学计量国家副基准有质量、力值、洛氏及表面洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度、密度和震动等副基准。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器的计量器具。设立工作基准的目的是为了不使主基准，副基准由于使用频繁而丧失其应有的准确度或遭受损坏。（三）计量标准器和标准物质按国家的准确度等级，作为检定依据用的计量器具或物质是计量标准。标准物质是计量标准中的一类，它是在规定条件下，具有高稳定的物理、化学或计量学特性，并经正式批准作为标准使用的物质或材料。标准物质的用途是标定仪器，验证测量方法或鉴定其他物质。三、检定、校准、比对、定度和量值传递在计量管理中，经常要用检定、校准等计量专业名词术语，因此应该对它们的定义有一个明确的认识。（一）检定为评定计量器具的计量性能(准确度、稳定度、灵敏度等)，并确定其是否合格所进行的全部工作就是检定。检定的依据是具有国家法定性的技术文件即检定规程，它规定了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。如无检定规程，各地区和各部门也可以制定暂行检定方法作为检定的依据。按检定规程或暂行检定方法中规定的时间，对使用中的计量器具进行定期性的检定称为周期检定，各种计量器具的检定周期长短不同但必须严格实行周期检定，以保证计量器具的计量性能合格。（二）校准、定度和比对确定计量器具示值误差的全部工作称为校准。用计量标准(或基准)来定出计量器具或其指示部分(如刻线)所表示的量值称为定度。在规定条件下，对相同准确度等级的同类基准、标准或工作用计量器具之间的量值进行比较称为比对。校准、定度和比对工作是计量技术工作和管理中一些经常性工作。（三）量值传递和检定系统通过检定，将国家基准所复现的计量单位量值通过计量标准逐级传递到工作用计量器具。以保证对被测对象所测得的量值的准确和一致。这个过程称之为量值传递。量值传递是计量技术管理的中心环节，要保证量值在全国范围内准确一致，都能溯源到国家基准，就必须建立一个全国统一的科学的量值传递体系，这就要一方面确定量值传递管理体制，另一方面要制定各种量值的检定系统。检定系统是国家法定性技术文件，它用图表结合文字的形式，规定了国家基准。各级标准直至工作用计量器具的检定程序，其内容包括：基准，标准、工作用计量器具的名称，测量范围，准确度和检定方法等主要检定程序。四、准确度、稳定度，灵敏度（一）准确度准确度或精确度是测量结果中系统误差与随机误差的综合，它表示测量结果与真值的一致程度。若已修正所有已定系统误差，就可用不确定度来表示准确度。不确定度按误差性质可分为系统不确定度和随机不确定度，前者指在规定条件下，在测量中所有未定系统误差的综合(也称正确度)，即表示测量结果中系统误差大小的程度；后者指在一定条件下，进行多次测量时所得测量结果彼此间符合的程度（也称精密度），即表示册俩国内结果中随即误差大小的程度，为此，不确定度的定义就是“表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度”。精度是精确度的简称。（二）稳定度稳定度是计量器具的重要特性之一，它表示在规定工作条件内，计量器具某些性能随时间保持不变的能力。（四） 灵敏度和灵敏限灵敏度也是计量器具的重要特性之一，它表示计量器具对北侧的量变化的反应能力。对于给顶的被测量值，计量器具的灵敏度S可用被观测变量的增量与其相应的被测量的增量之商来表示：S =LX 式中：L被观测变量的增量；X被测量的增量。在分子分母是同一类量的情况下，灵敏度也称“放大比”或“放大倍数”。引起计量仪器（仪表）示值可察觉变化的被测的量的最小变化值成为灵敏限，或称灵敏阈。五、计量学研究的内容及分类（一）计量学的概念计量学在国际上被认为是一门非常广泛和深入的学科。数千年前，人们把计量学称为“度量衡”，在中国被认为是“尺斗秤”，把这门学科的内容看得十分狭窄。随着现代化生产和科学技术的不断发展，计量学研究的范围在日益扩大，内容不断充实，计量学已远远超出“度量衡”的范畴。按照通用计量名词及定义中，计量学的定义是：“有关测量知识领域的一门学科”。按照国际计量局(BIPM)，国际电工委员会(IEC)、国际标准化组织(ISO)与国际法制计量组织(OIML)以及国际临床化学联合会(IFCC)、国际理论和应用化学联合会(IUPAC)和国际理论与应用物理学联合会(IUPAP)等七个国际组织联合制订的国际通用计量学基本术语，计量学被定义为“测量学科”。并在注解中说明：“计量学包括涉及测量理论和实用的各个方面，不论其不确定度如何，也不论其用于什么测量技术领域。”从计量学这种广义定义，表明现代计量学所包括内容的丰富，主要有：研究计量单位及其基准、标准的建立、复现、保存和使用；研究计量与测量器具的特性和测量方法；研究测量不确定度和误差理论的实际应用；研究计量、测量人员的测量能力和检定、核准能力；研究基本物理常数、标准物质、材料特性等的有关理论和测量；研究一切测量理论和实践问题；研究计量法制和计量管理问题。(二)计量学的分类计量学包括的专业很多，应用范围十分广泛。我国目前根据被测的量来分类，大体上可分为十大类：几何量(或长度)、温度、力学、电磁学、电子(或无线电)、时间频率、电离辐射、光学、声学、物理化学(含标准物质)。每一类又可分为若干项，各项的名称和主要内容如下：1 几何量计量几何量计量(又称长度计量)是对物体的几何量与其单位的定义作比较的精密测量。几何量表征物体的大小、长短，形状和位置，其基本参量是长度和角度。长度的单位是“米”。角度分平面角和立体角，其单位分别为“弧度”和“球面度”。长度单位“米”在国际单位制(SI)中被列为第一个基本单位，符号为“m”。物体的形状和位置都可以用坐标空间中的若干点来表示，但用许多点的坐标值来表示物体的几何特征往往显得繁琐而不明确，所以，在几何量中除了使用长度和角度这两个基本参量外，还引入了一些工程参量，如：圆度、锥度，粗糙度、渐开线、螺旋线等，这些参量都是多维复合参量。端度计量：是指对某一物体两个面(如一根棒的两端面)之间的长度的测量。严格说来，应是对任意两点之间或一点到一个平面的距离的长度的测量，如对各种机械零部件尺寸的测量等。端面计量传递量值的标准器是量块(或叫块规)。首先用量块检验游标卡尺、千分尺等各种万能量具的示值准确度，检定合格后的量具方能检测产品零部件的尺寸。此外量块还可作其它精密测量用。线纹计量：以任意两条刻线之间的距离来表示长度的叫线纹计量。线纹尺的种类很多，对它们，计量部门都建有不同的标准器来进行传递。角度计量：测量任意两条直线或两个平面相交组成的角。为满足角度计量的各种需要，检验不同角度的量值，计量部门建有角度块、多面棱体、标准圆度盘、圆光栅等角度计量基准、标准。角度计量的单位是弧度。所用的计量器具有精密测角仪，光学分度仪，高精度分度台等。表面粗糙度计量：表面粗糙度是指加工的零件，在表面上留下来的加工痕迹的形态和深浅程度。检测粗糙度的标准计量器具有标准粗糙度样板、双管显微镜，干涉显微镜和电动轮廓仪或衷面粗糙度检查仪。平面度计量：指实际平面对理想平面的偏差。它包容实际平面且距离最小的两平行平面间的距离。所用的计量仪器有平直度检查仪，标准平晶等。不直度计量：不直度误差分三种情况：(A)在给定平面内，包容实际线的距离为最小的两平行线之间的距离；(B)在给定方向上，包容实际线(或轴心线)的距离为最小的两平行平面之间的距离；(c)若未给定方向，则为包容实际线(或轴心线)的最小圆柱面的直径。检查方法有直接测量渎出误差值的(平晶)光波干涉法、千分尺测量等，还有作图计算法，如水平仪、准直光管、平晶干涉法等。精密测量：即各种几何量的精密测量，简称“精测”。由于它测量的参数多，技术复杂，又称它为综合的长度计量，除了一般通用量具外，常用的光学计量仪器有：立卧式光学计，立卧式测长仪，测长机，大型、小型万能工具显微镜，齿轮测量仪器，座标测量机，投影仪等。2温度计量描述物体冷热程序的物理量叫温度。换句话说，描述物体系热平衡状态的物理函数叫温度。温度的计量单位是开尔文。温度单位为：热力学温度(符号为T)是基本的物理量，其单位为开尔文(符号为K)，定义为水三相点热力学温度的127316。用这种方法表示的热力学温度称为摄氏温度(符号为t)，定义为：tT-27315K摄氏温度的单位为摄氏度(符号为)。根据定义，它的大小等于开尔文，温差可以用开尔文或摄氏度来表示。测量温度的方法通常可分为两大类：直接计量法和间接计量方法。直接计量方法所用的仪器有：金属电阻温度计、玻璃温度计、热电偶、气体温度计、石英频率温度计、噪声温度计等。间接计量的方法是指计量温度的元件与被计量的对象非直接接触，而通过辐射等原理计量温度。如：光学高温计、光电高温计、红外高温计、比色高温计和全辐射高温计等。超低温：-270到近于绝对零度，如用于物体的超导性能的研究、卫星上的测温元件等；低温计量：-2700，用于冷库等的温度计量；中温计量：0630。应用于日常生活和一般工业生产中，如玻璃水银温度计、热电阻温度计等；高温计量：6306000。应用于炼焦、炼钢、炼铁、铸造、水泥、陶瓷等高温材料生产方面。常用的有热电偶、光学温度计等；超高温计量：超过6000。用来测定原子弹爆炸、发射火箭等方面。3.力学计量力学计量包括质量、容量、密度、力值、硬度、扭矩、压力、真空、流量、转速、震动和重力加速度等物理量。质量的单位为千克（kg）是SI制的基本单位。千克原器是国际上唯一以实物形式保存的基本单位基准。质量计量：物体的质量，在日常习惯中，常常被称为“重量”。其实质量是物体的固有属性，在牛顿力学范围内是恒定不变的。而重量是受到地球引力不同而不同的，它等于物体的质量与重力加速度的乘积。质量的单位是千克（kg），在质量计量中，广泛使用天平、砝码和各种秤。容积计量：是指是指容器内可容纳物质（液体、气体或固体微粒）体积的量，即容器内部所包含的空间体积或容积。SI中容积的单位是立方米（m3）也可以用其分数单位升（L）、毫升（ml）等表示（升的符号在单位制中是一个比较特殊的，可以用大写“L”表示，也可以用小写“l”表示）。所用的计量器具有量提、量杯、量筒、计量罐、滴管、吸管等。密度计量：对均匀物质来说，密度为物质的质量和其体积之比，在一定的条件（温度、压力）下是一个常数。SI制中密度的单位是千克每立方米（kg/m3），也可以用g/ml作为密度单位。所使用的计量器具有酒精计、糖量计、密度计、海水密度计等。力值计量：力是物体之间的相互作用。折中作用可以产生两种效应：一是物体的运动状态发生改变，叫做动力效应或外效应；二是使物体发生变形或在物体内产生应力，叫做静力效应或内效应。在一般情况下，一个物体受到另一个物体作用时，加速度和变形是同时产生的。在SI制中，力的计量单位是牛顿（N），1N就是使1kg质量的物体产生1m/s2加速度的力。所使用的计量器具是测力机、才量试验机、拉力机、测力机、测力传感器等。硬度计量:硬度是固体材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，或者是抵抗其中两种或三种情况同时发生的能力。硬度不属于物理量。材料软硬程度的定量表示或硬度值的大小，不仅取决于材料本身，而且取决于试验条件和试验方法。硬度的试验方法按施加负荷的情况，可分为静负荷试验法和动负荷试验法两犬类，按被试验材料的情况，目前可分为金属硬度试验法和非金属硬度试验法。如：肖氏硬度、布氏硬度、洛氏与表面洛氏硬度、维氏与显徽硬度以及橡胶塑料硬度等。(6)压力计量与真空计量：在物理学中，将垂直作用于单位面积上的力称为压强，在工程技术上一般称它为压力。这种压力通常是由液体、气体或蒸汽介质的分子运动对容器内壁的作用而产生的。压力的SI单位是帕斯卡(Pa)，它是lN的力垂直均匀作用于1m2面积上所产生的压力，即1PalNm2。“真空”是指在给定的空间内，低于1个标准大气压的气体状态。真空度是以气体压力的高低来表示真空状态的，压力高则真空度低，压力低则真空度高。因此，真空的SI单位也是Pa。习惯上我们把压力分为微压、低压、中压、高压、超高压五类，把真空范围分为粗真空、低真空、高真空、超高真空等四类。使用的计量器具有：（A）活塞式压力计，作压力基准器和标准器使用；（B）液柱式压力计。如水银压力计、U形、环形压力计、风量计、血压计等；（C）弹簧压力表。如单圈弹簧管压力表、多圈弹簧管压力表、真空表、压力真空表、波纹管压力计和膜片膜盒式压力计等；（D）电气压力计。如电阻压力计、电容压力计、压电式压力计、压力变送器等；（E）综合式压力表仪表。(7)流量计量。流量是在单位时间内，流体通过封闭管道或明渠某截面处的量。这个通过量如果是流体的体积，可称它为瞬时体积流量，简称体积流量或容积流量；如果是流体的质量，则可称它为瞬时质量流量，简称质量流量。SI中体积流量的单位是立方米秒(m3s)，质量流量的单位是千克秒(kgs)，体积流量累积值的单位是立方米(m3)，质量流量累积值的单位是千克(kg)。工程上也常用立方米小时(m3/h)和千克时(kgh)等单位。使用的计量器具有：各种流量计、水表、煤气表、加油机、油表等。(8)振动、冲击与转速计量：振动、冲击与转速计量中所用的物理量较多，对于不同的计量目的和要求，需选用不同的物理量来表征振动与冲击的状态，一般情况下，习惯选用频率、位移和加速度或速度为主要单位。在旋转机械情况下，则以速度为机械振动量的主要依据。使用的计量器具有加速度计、振动台、冲击台、振动、冲击传感器等。转速是衡量物体旋转快慢的一个物理量。以旋转角速度或旋转频率表示。旋转角速度的SI单位是弧度秒(rads)，人们常用的转速单位是转分(revmin或rmin)。使用的计量器具如：转速表等。4.电磁学计量电磁学计量是根据电磁学基本原理，应用电磁物理现象进行测量。按学科分可分为电学计量和磁学计量两大类；按工作频率分，可分为直流计量和交流计量两部分。通常有以下物理量：电流、电压、电阻、电感、电容以及电功率、电能计量等。使用的计量器具有：电压表、电流表、电阻仪、电感仪、阻抗仪、功率表、电能表度。磁学计量可分为磁感应强度、磁通、磁矩、材料直流磁特性、材料交流磁特性等。5电子计量电子计量是以无线电技术所用频率范围内(从超低频到微波)需要计量的电磁量为对象，所包括的主要参数很多，如：高频电压、高频功率、噪声、衰减、微波阻抗、相移、高频电流、电磁场强度、电感、电容、Q值、频率、波长、失真、调幅度、频偏、脉冲、介质损耗、电压驻波比、复数反射系数、晶体管参数和集成电路参数等20多个。6时间频率计量时间频率计量包括时间计量和频率计量。时间的计量单位是秒，单位符号为s，它是国际单位制七个基本单位之一。频率是周期现象，是在单位时间内重复变化的次数，频率量纲与时间量纲在数学上互为倒数关系，单位是赫兹(Hz)。所以时间和频率实际上是共用同一个基准的。时间频率基准铯原子钟的准确度已达1*10-13，在国际单位制七个基本计量单位中，“秒”的复现准确度最高，而且量值传递简便、稳定可靠。使用的计量器具有：计时器、频率计、原子钟、晶体振荡器等。7电离辐射计量电离辐射是由能产生电离的带电电离粒子和不带电电离粒子，或由两者混合组成的任何辐射。带电电粒子如：电子、质子和粒子；不带电粒子如中子和光子。产生电离辐射的来源来自地球以外的宇宙X射线，各种实验设备和人工方法产生的具有足够动能的粒子以及能自发衰变的辐射性核素。由于各种辐射的性质，以及各种放射性物质和辐射装置的差异实验方法的不同，一般可以把电离辐射计量分成以下三个主要部分：放射性核素计量；X、射线和电子计量；中子计量。常用的及格重要的量为：放射性核素的活度，粒子注量和注量率，照射量和照射量率，吸收剂量和比释动能等。8.光学计量光辐射是一种电磁辐射。光辐射的波段范围一般从1nm至1mm，其中有可见光、紫外线、红外线。拉定为七个基本单位之一。光学计量中还包括：光源的总光通量计量、照度和亮度计量、辐射度计量、激光功率计量、激光能量计量、色度计量、感光计量、光学材料计量和成像系统的计量等。9声学计量声学是研究声波的产生、传播、接收和效应等的科学。声学计量是研究声学计量技术的科学，可分为两类；一类是无源的计量，例如，对机械振动产生的声音所进行的计量，另一类是有源的计量，例如，对电声换能器产生的电信号所进行的计量。声压、声强、声功率和质点速度是声学计量中几个重要的参量。其中声压是应用最广泛的一个量，也是声学计量中最重要的基本量，其计量单位是帕斯卡，符号为Pa。10物理化学计量理化计量是用物理测量的方法对化学量进行计量。理化计量有两个特定的含义：一是被测的量是物质体系或化学体系中的化学特性量，如成分特性量和物理化学特性量等，二是测量应具有统一性，即在不同的空间和时间里测量同一量，其结果应当一致。理化计量的基本单位是摩尔(mol)，它表示一系统的量，该系统中所包含的基本单元数与o012kg碳12的原子数目相等。使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或者这些粒子的特定组合。在理化计量中多用标准物质来传递量值。标准物质的定义很多，有证标准物质是用于统一量值的，它具有一种或多种高稳定的物理、化学或计量学特性，并正式批准作为标准使用的特质或材料。它包括化学成份分析标准物质、物理特性与物理化学特性测量标准物质和工程技术特性测量标准物质。理化计量中包括；热量计量、粘度计量、酸度计量、离子选择电极(电化学传感器)、光电比色与分光光度等。第二节计量管理的特性一、计量管理的概念计量管理的含义是指协调计量技术管理、计量经济管理、计量行政管理及计量法制管理之间关系的总称。计量管理在计量工作中是不可缺少的组成部分，甚至是更重要的因素。如果没有较好的计量管理，既使有很准确的计量基准、计量标准和计量检测设备和测量条件，全国的计量单位和单位量值也不可能得到统一和准确，全国的测量领域将会片混乱。换句话说，计量管理是在充分了解研究当前计量学技术发展特点和规律的前提下，应用科学技术和法制的手段，正确地决策和组织计量工作，使之得到发展和前进，以实现国家的计量工作方针、政策和目标。“计量管理”这个概念最先出自于日本。1951年日本计量法把计量管理定义为：“为了维护计量器具；保持计量准确，确保适当地实施计量而采取的必要措施。”国际法制计量组织在其编写的法制计量学基本名词中，对计量管理定义为：“计量管理是指计量部门对所用测量手段和方法，以及获得、表示和使用测量结果的条件进行的管理。”对于企业计量管理来说，日本对企业的计量管理定义为：“为了科学、合理地进行企业的各项活动，有效而切实地采用计量检测手段，并将计量检测手段形成系统。”提出计量系统的思想。为了使企业计量管理被更加深刻地得到认识，日本计量管理协会目前正在大力宣传，积极推行“计量保证”的特定名词。“计量保证”是企业计量管理的核心部分。原苏联将全面实现“计量保证”的思想也运用到企业中，它不仅限于测量技术，而且包括对所有产品质量参数的检验、分析、试验技术，不仅限于测量、试验与检验的器具，而且包括所进行的方法。“计量保证”即计量管理的方法之一，它贯穿于影响产品质量的全过程，就是说从原料、材料的验收到成品出厂，都有计量保证的任务。在美国，也广泛提出了“计量保证”的思想，并提出“计量保证方案”及“计量保证方法”的概念。综上所述，计量管理的范围比以前扩大了，计量管理的职能也比以前加强了，计量管理的内容比以前丰富了，计量管理的概念已经广泛渗入到工业计量测试的各个领域，渗透到控制工艺过程的各个环节。这就是70到80年代计量管理的新发展。在90年代；世界各国对计量管理又提出了更加深入和广泛的新发展，其特点是将测量设备的管理发展到测量数据的管理，从狭义的计量管理发展到广义的计量管理，它不但强调对测量设备本身的管理，还强调对测量过程的控制。二、计量管理的特性计量管理的特性与计量学的特性相一致，因为计量管理要适应和符合计量学的特性；计量学的特性，是构成计量管理特性的依据。归纳起来，计量学大致有下列特性：1统一性这是计量学最本质的特性，古今中外，都是如此。计量失去统一性，也就失去了存在的意义。秦始皇统一我国度量衡，功绩已载入史册。现在统一性不仅限于在一个国家的单位值的统一，而且要实现全世界各国的单位量值的统一性。2.准确性有人说“准”字是计量工作的核心，这是完全对的。一切计量科学技术研究的目的，最终是要达到所预期的某种准确度，无论其准确度是高，还是低，都必须有一定程度的准确性。计量的统一性也必须建立在有一定程度准确性的基础上才有意义。3法制性为了保证计量学的统一性和准确性，国家对统一使用的计量单位，复现单位量植的国家计量基准，以及进行量值传递的方法、手段等，用法律作出规定。对涉及贸易、安全、环保、卫生等公益性利益或公平性利益的计量设备、计量方法及手段等进行法律规走，作为各行各业遵循的准则。如果没有法制性，所谓计量学的统一性、准确性就是一句空话。国际上现已形成法制计量学。4社会性是指计量学涉及的广泛性。它与国民经济各部门、人民生活的各个方面有密切的联系，对维护社会经济起着重要的作用。从直接的关系来说，正是计量学的特殊性，决定了计量学的法制性。5权威性要使计量更好地为国民经济建设服务，就必须建立具有高度权威的计量管理机构和计量测试技术中心，即在行政领导和科技水平方面具有权威的计量管理系统，因为这也是计量本身的性质及其在国民经济中的主要作用所决定的。政府计量管理部门的重要职责，是代表国家对全国各行各业进行计量监督、检查、认证和鉴定等，这一基本的职能，要求必须具有高度的权威性。6.技术性计量管理的技术性是特别明显的，因为计量本身就是一项科学技术性很强的工作。要做好计量管理工作，就必须拥有先进的技术手段和雄厚的技术力量。在许多场合，计量管理要起一种“公证”、“仲裁”或者说是一种“技术法庭”的作用。准与不准，合格与不合格，测量结果正确与不正确，可行与不可行等，都得以技术数据作为依据，即通常所讲的靠数据说话。7服务性这是我国计量管理的一贯宗旨，计量要为国民经济、科学技术、国防和国家、企、事业单位和消费者服务，因而要把管理与服务看成是对立统一、相辅相成的两个方面。我们要提倡加强计量法制管理与社会经济服务相结合，在管理中体现服务精神，在服务中贯穿管理的原则。8群众性这一特性包含两层意思：其一，要时刻考虑人民群众的利益，保护消费者免受计量失准或不诚实的测量所造成的危害；其二，要注意发动群众参预计量监督，使专业计量管理与群众管理相结合。如商店设兼职计量员，集市上设义务计量员、公平秤等，就是计量管理群众性的体现。综述以上特性，可以看出计量是技术与管理的结合体，也可以说是两重性。它依靠计量技术作物质基础，实现单位量值的统一和全国量值的准确可靠。由此可见，计量技术与计量管理是支撑计量大厦的两根支柱。三、计量管理的方法计量管理的方法包括以下方式：1法制管理方法它包括：制定计量法律、法规；制定具体的实施细则、办法、规章、规程、规范、制度等；以政府名义发布通告、公告；依法实施管理；依法执行监督；依法执行处罚、仲裁、协调等；2技术管理方法它包括：按照经济合理的原则，就地就近组织量值传送；根据经济、科技和国防建设的需要，组织建立计量基准、计量标准；编制计量检定计划，研究计量检定标准的方法、理论和实践；正确应用误差理论、研究测试方法和证书、封印、标志等管理。3行政管理方法包括：统筹规划、合理布局；调查研究，掌握情况；执行政策，督促检查；组织协调，请示汇报等。4经济管理方法包括：根据预测，拟定具体措施；提高计量投资的经济效益；扩展计量测试业务，增收节支，提高经济发展能力，责任制与奖惩制等。5思想教育方法包括：宣传计量工作在国民经济中的作用；加强计量法制教育，提高全民计量意识，以计量工作的方针、政策统一思想认识；普及计量科学知识；开展计量活动，开展计量日、计量知识竞赛，评选计量工作先进单位和先进个人活动等。6计量现代化管理计量现代化管理就是指将现代化科学技术和社会科学技术方面取得的成就和理论运用到计量管理中去，在计量管理的理论、思想、组织、方法和手段等方面实现科学化管理。在计量管理中运用基础数学、概率论、规划论、图论、网络技术、系统论、控制论、信息论、排队论、对策论、投入产出法、价值工程、技术经济分析、决策论以及计算机的应用等新知识，实现计量管理的现代化。第二章计量单位和单位制第一节计量单位和单位制一、计量单位计量单位是有明确定义和名称，并命其数值为1的一个固定量，如1m，1kg，1s等等。计量单位的符号，国际计量大会有统一的规定，一般称国际符号。国际符号的形式有两种：一种是字母符号，即拉丁字母和希腊字母符号，如m表示“米”，另一种是附于数字右上角的符号，如表示平面角的度(o)、分()、秒(”)。计量单位的中文符号由单位和词头的简称构成，如电容单位皮法拉(PF)的中文符号为“皮法”，(即10-13法拉)。计量单位又可分成三类：1基本单位在计量单位中选定作为构成其他计量单位基础的单位称为是本单位。目前国际通用的基本单位是七个。详见表2-1：表2-1SI基本单位量的名称单位名称单位符号定 义长 度米m米是光在真空中于1299 792 458 s时间隔内所经路径的长度质 量千克(公斤)kg千克是质量单位，等于国际千克原器的质量时 间秒S秒是与铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁所对应的辐射的9,192,631,770个周期的持续时间电 流安培A安培是电流单位。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，若导线间相互作力在每米长度上为210-7N，则每根导线中的电流为1 A热力学温度开尔文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l273.16物质的量摩尔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的原子数目相等使用摩尔时，基本单元应予指明，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坎德拉cd坎德拉是一光源在给定方向上的发光度，该光源发出频率为5401012Hz的单色幅射，且在此方向上的辐射强度为1683 Wsr注：圆括号中的名称，是它前面的名称的同义词，下同。无方括号的量的名称与单位名称均为全称。方括号中的字，在不致引起混淆、误解的情况下，可以省略。去掉方知号中的字即为其名称的简称。下同。本标准所称的符号，除特殊指明外，均指我国法定计量单位中所规定的符号以及国际符号，下同。人民生活和贸易中，质量习惯称为重量。2辅助单位国际上通用的辅助单位只有两个：1)弧度：弧度是一个圆内两条半径之间的平面角，这两条半径在圆周上截取的弧度与半径相等符号是rad；2)球面度，球面度是一个立体角，其顶点位于球心，而它在球面上所截取的面积等于以球半径为边长的正方形面积。符号为sr。这二个辅助单位在有些情况下具有墓本单位的性质，而在另一些情况下却有导出单位的性质如角速度单位为弧度每秒，这里弧度作为基本单位，但在用弧度、半径求圆心角时，弧度=弧长半径，就具有导出单位的性质了。3导出单位由基本单位以相乘或相除而构成的单位称为导出单位，如速度由长度除以时间导出，密度由质量除以体积即长度的三次方导出等等。导出单位又可人为地分成四种：1)具有专门名称的导出单位，如1Hz=1s，1N=1kgms2；2)用基本单位表示，但无专门名称的导出单位，如面积单位m2，加速度ms2等；3)由专门名称的导出单位和基本单位组合而成的导出单位，如力矩Nm，表面张力Nm等；4)由辅助单位和基本单位或有专门名称的导出单位组成的导出单位，如角速度rads，辐射强度wsr等等。4主单位和倍数或分数单位凡是没有加词头有独立定义的单位(千克除外)都称之为主单位，而加有词头的单位则视词头情况称之为倍数单位或分数单位。国际上通用的词头名称和符号见表22：表SI词头因数词头名称词头符号英文中文1024yotta尧它Y1021zetta泽它Z1018exa艾可萨E1015peta拍它P1012tera太拉T109giga吉咖G106mega兆M103kilo千k102hecto百h101deca十da10-1deci分d10-2centi厘c10-3milli毫m10-6micro微10-9nano纳诺n10-12pico皮可p10-15femto飞母托f10-18atto阿托a10-21zepto仄普托z10-24yocto幺科托y5法定计量单位，由国家以法令形式决定强制采用的计量单位称为法定计量单位，简称法定单位，一旦公布后，国内任何部门、地区、机构和个人都必须严格遵循采用，不得违犯，有些国家还写在宪法中以强制实施。二、单位制什么是单位制?就是选定了基本单位后，可按一定物理关系构成一个系列的导出单位，这样的基本单位和导出单位就组成一个完整的单位体系，这个单位体系就称为单位制。由于基本单位选择的不同，就产生了各种不同的单位制：1厘米、克，秒单位制(CGS制)，这是选定长度以厘米(cm)，质量用克(g)、时间由秒(s)为基本单位的单位制；2米、千克、秒单位制(MKGS)这是选定长度以米(m)质量用千克(kg)、时间由秒(s)为基本单位的单位制；3工程单位制即米、公斤力、秒单位制，这是选定长度以米、重力用公斤力，时间由秒为基本单位的单位制，由于它多用在工程建设上，因此就称为工程单位制。其他还有米、吨、秒单位制(MTS)，绝对电磁单位制(CGSM)、绝对实用单位制(MKSA)、英制、美英制等等。4国际单位制由1960年第十一届国际计量大会提出和通过。国际上公认的，选用米(m)，千克(kg)，秒(s)、安培(A)、开尔文(K)摩尔(mol）和坎德拉(cd)为七个基本单位所构成的单位制，称为国际单位制，缩写符号为“SI”。因此人们又把国际单位制写成“sI制”、或“sI单位制”。尽管国际单位制产生的历史还不长，但已被国际标准化纽织(ISO)制订成国际标准(IS01000)及IS03I/0ISO3113，先后被各国际组织和世界绝大多数国家采纳，使用，甚至在英制的发源地和创始国的英国，尽管英制的影响根深蒂固，但也在1965年决定全面向国际单位制过渡。因此，国际单位制已是目前国际上统一使用的一种计量单位制。第二节国际单位制一、国际单位制的构成国际单位制的构成:基本单位（表2-1）SI单位 辅助单位（即radsr） 导出单位国际单位制（SI） SI单位的十进倍数与十进分数单位（见表2-2）在导出单位中，具有专门名称的导出单位，绝大多数取自一些物理学家、科学家或发明家的姓名，多半是由于历史原因沿袭形成的，具有纪念他们在科学上贡献的作用，因此，这些导出单位的符号第一个字母须用大写体，详见表2-3。表包括SI辅助单位再内的具有专门名称的SI导出单位量的名称单位名称单位符号量纲被纪念的科学家国籍及生卒年平面角弧度radm/m立体角球面度srm2/m2频率赫兹Hzs-1德国（1857-1894）力牛顿NKgm/s2英国（1642-1727）压力、压强、应力帕斯卡PaNm2法国（1623-1662）能量、功、热量焦耳JNm英国（1818-1889）功率、辐射能通量瓦特WJ/s英国（1736-1819）电荷量库仑CAs法国（1736-1806）电压、电动势、电位、（电势）伏特VW/A意大利（1745-1827）电容法拉FC/V英国（1791-1867）电阻欧姆V/A德国（1787-1854）电导西门子S-1德国（1816-1892）磁通量韦伯WbVs德国（1804-1891）磁通量密度、磁感应强度特斯拉TWb/m2美国（1857-1943）电感亨利HWb/A美国（1797-1878）摄氏温度摄氏度瑞典（1701-1744）光通量流明lmcdsr光照度勒克司lxlm/m2放射性活度贝可勒尔Bqs-1法国（1852-1908）吸收计量、比授予能、比释动能戈瑞GyJ/kg英国（1905-1965）剂量当量希沃特希沃特SvJ/kg瑞典（1896-1969）二、国际单位制的优点国际单位制之所以能在短短的二、三十年中被世界各国所采用，是由于它有比其它单位制优越之处，主要体现在：1.统一性国际单位制中七个基本单位，都有严格的定义。其导出单位则通过选定的方程式用基本单位来定义。从而使量的单位之间有直接内在的科学联系，使力学，热学，电磁学、光学、声学、化学、原子物理学等各种理论科学与技术科学领域中的计量单位统一在一个科学的单位制中，而且各计量单位的名称，符号和使用规则都有统一的规定，实行了标准化，做到每个计量单位只有一个名称，只有一个国际上通用的符号。2简明性国际单位制，取消了相当数量的计量单位，大大简化了物理定律的表示形式和计算手续，省略了由于各种计量单位制并用而带来的不同单位制之间或不同单位之间的换算系数，例如，很多力学和热学公式采用国际单位制后就可省占热功当量、功热当量、千克和牛顿的转换系数等常数。而且也不必编制很多换算表，避免了繁杂的计算手续，节省不少人力、物力和时间，还能避免或大大减少计算和设计上可能引起的错误。2 实用性国际单位制的全部基本单位和大多数导出单位的大小都很实用，绝大部分已在广泛的应用，例如安培(A)、伏特(V)、欧姆()、焦耳(J)等，常用量中并没有增添不习惯的新单位，词头和基本单位，导出单位搭配使用后，适应各方面的实际需要。如压力单位“帕斯卡”(Pa)，虽然在一些工程压力范围内嫌小些，但如以“兆帕斯卡”(1MPa=1106Pa)为计量单位就可满足工程实用。又如过去常用力的单位是千克力，它近似等于10牛顿(1kgf=9.80665N)，在很多实用场合下，使用牛顿则能满足使用要求，而且是很方便的。3 合理性国际单位制坚持“一量一单位”的原则，这样就避免了多种单位制和单位并用而带来的“用同一单位表示不同物理量，“用不同单位表示相同的物理量”等种种不合理现象，也可以避免“同类量却有不同量纲”，以及“不同类的量却具有相同量纲”的矛盾现象。例如，过去，千克是质量单位，千克力是力的单位，这两种根本不同的两种物理量，并且还属于两种不同的单位制的量，却用同一质量计量基准。又如采用SI制以前，一个功率单位却可用瓦特、千克力米/秒、马力、英尺，磅力/秒、卡/秒、千克/小时等很多不同的单位表示。现在大家认识到力学、热学，电学中的功、能、和热量，虽然测量形式不同，但本原质上是相同的量。因此SI制中只有一个能量单位焦耳就表达了，功率也只用一个单位瓦特就行了，既简单又合理。4 科学性国际单位制一律根据科学实验和社会实践所证实的规律来严格定义每个计量单位，明确和澄清了很多量与单位的概念，废弃了一些旧的不科学的习惯概念、名称和用法，例如摩尔(mol)的定义，明确了物质的量与质量，与重力在概念上的区别。其次，国际单位制所选定的七个基本单位，目前都能以当代科学技术所能达到的最高准确度来复现和保存。如目前复现“米”的最高准确度已达110-10，时间“秒”的最高准确度为5310-14(即150万年差1秒)；质量千克的最高复现准确度为410-9。显然，建立在这些基本单位基础上的SI制是很科学的。6继承性国际单位制选用的七个基本单位中，除了物质的量摩尔（mol）外，其余6个计量单位都是米制中所采用的。因此，国际单位制又被称为现代米制，它继承了米制中合理部分，如采用十进制和换算系数为一的“一贯性原则”。许多单位名称也都保持了米制的习惯。由于SI制的继承性优点，这就使许多原来采用米制的国家在贯彻实施国际单位制的过程中较为顺利。第三节 我国的法定计量单位1984午2月27日，中华人民共和国国务院发布了关于在我国统一实行法定计量单位的命令，此命令中规定：“我国计量单位一律采用中华人民共和国法定计量单位。一、我国法定计量单位的构成及优越性我国的法定计量单位是以国际单位制为基础，同时选用一些符合我国国情的非国际单位制单位所构成的。其构成： 国际单位制（SI）中华人民共和国 选定的非国际单位制单位（见表2-4）法定计量单位 组合形式单位（由以上单位按需要根据使用方法构成）我国选定作为法定单位的非国际单位制单位共15个。这15个单位中，既有国际计量委员会允许在国际上保留的单位。如时间、平面角单位、质量单位吨，体积单位升等，也有我国根据我国具体情况自行选定的单位。如旋转速度单位r/min，线密度单位tex就是我国工程技术界和纺织工业界广泛使用的计量单位。我国法定计量单位完全以国际单位制为基础，因此也就具有国际单位制的所有优点，并具有国际性，有利于我国与世界各国的科技、文化交流和经济贸易往来同时又结合我用具体实际，以国家法令形式发布，后来又写入计量法，这就便其具有高度的权威性和法规性，有利于全国迅速采用。同时还具有中国特色，如16个词头中文名称中有8个中文名称，即兆（106）、千（103）、百（102）、十（10）、分（10-1）、厘(10-2)、毫（10-3）、微(10-9)与国际上定名不同。这是继承我国几千年来科技文化传统，考虑我国人民群众使用习惯而定名的，既通俗易懂，又方便使用。我国选定的非国际单位制单位见表2-4。表-可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位量的名称单位名称单位符号与SI单位的关系时间分min1min=60s小时h1h=60min=3 6000s日（天）d1d=24h=86 400s平面角度1=(/180)rad角分1=(1/60)=(/10 800)rad角秒1=(1/60)=(/648 0000)rad体积升L,L1l=1dm3=10-3m3质量吨t1t=103kg原子质量单位u1u1.660 54010-27kg旋转速度转每分r/min1 r/min=(1/60)s-1长度海里n mile1 n mile=1 852m（只用于航行）速度节kn1 kn=1 n mil/h（只用于航行）能电子伏eV1 eV eV1.602 17710-19J级差分贝DB线密度特克斯tex1 tex=10-6kg/m面积公顷hm21hm2=104m2二、法定计量单位的使用方法及规则1984年6月9日，国家计量局以(84)量局制字第180号文件颁布了中华人民共和国法定计量单位使用方法。根据中华人民共和国法定计量单位使用方法，对计量单位的使用做以下简介：(一)法定计量单位和词头的名称1法定计量单位的名称(1)这里所说的法定计量单位名称，均指单位的中文名称。单位的中文名称分全称和简称两种。例如，电流单位全称为“安培”，简称为“安”；电功率的单位全称“瓦特”，简称“瓦”。国际单位制中凡用方括号括上的都可以使用简称。如频率的单位赫兹，其简称为赫。简称有两个作用，一是简称可在不致于混淆的场合下，等效于它的全称使用：二是在初中、小学课本和普通书刊中有必要时，可将单位简称(包括带有词头的单位简称)作为符号使用，这样的符号称为“中文符号”。(2)组合单位的中文名称与其符号表示的顺序一致。符号中乘号没有对应名称，除号的对应名称为“每”字，无论分母中有几个单位，“每”字都只能出现一次。例如比热容单位的符号是JkgK，中文单位名称是“焦耳每千克开尔文”。还有电扇的转速符号为1160r/min，900r/mm，正确的单位名称是1160转每分、900转每分，而不能说成每分l160转、每分900转。(3)乘方形式的单位名称，其顺序应是指数名称在前，单位名称在后。相应的指数名称由数字加“次方”而成，但长度的2次和3次幂是表示面积和体积时，可