交通行业检测人员计量基础知识培训教材（提纲）,交通部科学研究院 二零零七年八月,一检测人员所需的基础知识,1 计量法及相关法规 2 计量名词术语 3 法定计量单位 4 数据处理 5 误差和测量不确定度,二计量法及相关法规,1中华人民共和国计量法1986年实施，已有近二十年历史 1）对国民经济的建设和发展起了很大作用； 2）有一定的历史局限性； 3）需要并正在酝酿修改。,2计量法主要内容,1）目的、范围、依据、单位、管理部门 2）量值溯源 （传递） 基标准、检定 3）计量器具管理 制造、修理、销售、使用 4）计量监督、授权、考核 5）法律责任,3相关法规,1）计量法实施细则 2）依法管理的计量器具目录 3）强制检定的工作计量器具目录 4）计量检定机构授权考核办法 5）计量标准器具考核办法 6）计量检定员管理办法 7）计量检定规程制定方法,三 计量名词术语,1 测量和计量 2 检定和校准 3 误差和偏差 4 重复性和复现性 5 灵敏度和鉴别力 6 分辨力和分度数 7 量程和测量范围 8 精度和准确度,名词术语,9 相对误差和引用误差 10（测量仪器的）示值误差和最大允许误差 11 稳定性和漂移 12 首次检定和后续检定 13 计量器具的依法管理和强制检定 14 比对试验和能力验证,1 测量和计量,测量 以确定量值为目的的一组操作,计量 实现单位统一、量值准确可靠的活动,2 检定和校准,检定 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，加标记和出具检定证书,校准 在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间的关系的一组操作,检定和校准的区别,检定 1）目的是检查计量器具的合法性 2）对象是国家依法管理的计量器具 3）性质是政府法制管理行为 4）主体是法定计量技术机构,校准 1）目的是检查仪器量值的准确性 2）对象是企事业单位或个人使用的仪器 3）性质是企事业单位或个人自律行为 4）主体是企事业单位或个人,检定和校准的区别（续）,检定 5）依据是检定规程 6）结果给出检定证书， 要给出是否合格的结论 7）需要授权,校准 5）依据是校准方法 6）结果给出校准证书或报告，无需判定合格与否 7）无需授权，但对外开展校准要经考核合格 计量校准暂行规定 “”06年,3 误差和偏差,误差 测量结果减去被测量的真值,偏差 一个值减去其参考值 （设定值、设计值、标称值、允许值）,4 重复性和复现性,重复性 在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性,复现性 在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性,5灵敏度和鉴别力,灵敏度 测量仪器响应的变化除以对应的激励变化,鉴别力（阈） 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,6分辨力和分度值,（显示装置的）分辨力 显示装置能有效辨别的最小的示值差 数字式仪表的分辨力就是其最末一位所代表的量值 指针式仪表的分辨力是其刻度值的1/2,分度值 对应两相邻标尺标记的两个值之差，或相邻两显示值之差 数字式仪表的分度值与显示分辨力相同 指针式仪表的分度值大于或等于分辨力 分辨力应小于或等于鉴别力,7量程和测量范围,量程 标称范围（有刻度范围或能显示的范围）两极限值之差的模 某电压表标称范围从 -10V+10V,则其量程为20V 量程和标称范围均与误差无联系,测量范围 测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值 某电子秤的标称范围 010t,但在01t时其误差超过允许值，则 该电子秤的测量范围为110t 测量范围小于或等于量程,8 精度和准确度,精（密）度 测量结果之间的一致程度 定性概念,准确度 测量结果与被测量真值之间的一致程度 定性概念,9 相对误差和引用误差,相对误差 测量误差除以被测量的真值,引用误差 测量仪器的误差除以量程或标称范围的上限 常以%F.S表示,10示值误差和最大允许误差,测量仪器的示值误差 测量仪器示值与对应输入量的真值之差,测量仪器的最大允许误差 对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值,11稳定性和漂移,稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。 稳定性的定量表示通常用两种方式： A）某计量特性在规定范围内发生变化所历经的时间； B）在规定时间内某计量特性所发生的变化量。 检定或校准周期就是根据仪器的稳定性而确定的。 稳定性往往由于仪器元器件老化、零部件磨损等因素引起。,漂移是测量仪器计量特性的慢变化。时间以分、小时计。例如零点漂移、灵敏度漂移等。往往是由于外界温度、压力、湿度变化所致。 稳定性与漂移的区别: 稳定性考核的时间比飘移更长; 稳定性的变化往往是单向的,而漂移可能是往复的; 稳定性是不变性指标，漂移是变性指标； 产生的原因不同。,12 首次检定和后续检定,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 1）周期检定 2）修理后检定 3）有效期内的检定,13计量器具的依法管理和强制检定,依法管理的计量器具： 列入中华人民共和国依法管理计量器具目录的计量器具。 检定周期可以由企事业单位自行确定。依据经济合理、就近就地的原则选择检定机构。,强制检定的计量器具： 列入中华人民共和国强制检定计量器具目录且用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面的计量器具。 定点定时检定。,14比对试验和能力验证,比对试验 按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的被测物品进行校准/检测的组织、实施和评价。,能力验证 利用实验室间比对确定实验室的校准/检测能力的活动。,四 法定计量单位,1法定计量单位的定义：国际单位制单位和国家选定的其它计量单位，为国家法定计量单位 量的名称： 物理量、化学量的名称，如力、质量、时间等； 量的符号：如力的符号通常用 质量的符号通常用 ，时间的符号通常用 等,2法定计量单位的构成, SI基本单位 7个。 注意：（）和 的区别 g不是SI的基本单位 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 21个 以上两种单位组合形式的SI导出单位 国家选定的非SI单位 16个 SI单位的十进倍数单位和十进分数单位。词头共20个，但词头不是单位。 由以上单位构成的组合形式的单位,3法定计量单位的基本使用方法, 单位的名称 全称,如“安培”、“牛顿”;简称，如“安”、“牛”等。 单位的符号 西文符号和中文符号 西文符号：如A、N 中文符号即中文的简称。中文符号只用在文化水平较低的场合。单位符号一般用正体小写字母书写,以人名命名的单位符号的第一个字母必须正体大写,3法定计量单位的基本使用方法（续）,使用规则 名称只用于口头或叙述性文字中，符号可用于任何情况，包括叙述性文字 名称和符号必须整体使用，不得拆开 词头不能重叠，也不能单独或作为数词使用 词头在前的原则，但kg，cm等除外 词头不能用于非十进单位,3法定计量单位的基本使用方法（续）, 千( ) 以下的词头用小写, 兆( )以上的词头用大写 词头不能单独使用，如10M字节 40G硬盘等均为错误使用词头 词头h、da、d、c一般只用于长度、面积、及早已习用的场合，如cm、dB等,daN是不对的 一般不能在组合单位的分子分母中同时使用词头，而且词头应加在分子上，如应为 kN/m,而不能写成kN/mm或N/mm,4法定计量单位的读法,读作米每秒 读作米每二次方秒 体积可以读作立方米，非体积只能读 作三次方米 20 读作二十摄氏度，不能读作摄氏二十 度 是平方千米，而不是千平方米,5法定计量单位使用常见错误, 读错 例如m/s,读成每秒米，20读成摄氏20度，（非面积）读成平方米等； 写错 大小写错 M与m,K与k,S与s,G与g,T与t,L与l 又如pH与PH,dB与db,Hz与hz，Pa与pa等 正斜体错m与m，k与k 用错 F,cc,公分,公升,公厘,立升,长跑记录130,kmin, 力矩单位Nkm,将面积为1k当作一千平方米,等。,五数据处理,1 近似数的有效数字 当一个近似数的绝对误差的模小于其最末一位对应量值的0.5倍时，从左边的第一个非零数字算起，直到最末一位数字为止的所有数字皆为有效数字。 例 将 截取到百分位，可得到近似数3.14,则此时引起的误差的绝对值(模) 为,数据处理,3.14最末一位的单位量值为0.01,故3.14皆为有效数字,共3位有效数字。 例 测量某房间的长度，得到测量结果为 5.823m,测量误差为 0.007m,请问该测量结果的有效数字为几位？ 5.823的最末一位的量值为0.001,倒数第二位的量值为0.01 0.007 0.0005 0.007 0.005 0.0070.05 故5.823的有效数字为5.8,共二位有效数字,2 近似数运算,1)加、减运算 以最末位单位量值最大的数为准，其余的数均比它多保留一位，计算结果可多保留一位，也可不多保留，主要看是否还要参与下一步运算 例 18.3+1.4546+0.876=18.3+1.45+0.88 =20.6320.6,2近似数运算(续）,2)乘、除运算 以有效数字位数最少的数为准，其余的数字比它多保留一位，运算结果的有效数字位数与有效数字位数最少的数相同，可多保留一位，主要看是否参与下一步运算。 例 1.10.32680.10300=1.10.3270.103 =0.03700.037,3数据修约,数据修约的概念 对某一数据，根据保留数位的要求，将多余的数字进行取舍的过程称为数据修约，数据修约要按照标准（GB8170-87)规定的方法进行。 数据修约的间隔 修约的间隔一般以 的形式表示。,3数据修约（续）, 按“1”间隔修约的规则 “五下舍去五上进，单收双弃指五整” 3.14159 3.1416 3.1415 3.142 3.1425 3.142,按“2” 或“5” 间隔修约的方法,“离哪个近就往哪个靠” 13.74 13.8; 13.66 13.6 782.4 780; 783.6 785 距两个数一样近时，按偶数倍的数修约,六测量误差,1 测量误差的概念 测量结果减去被测量的真值所得的差，称为测量误差，简称误差。 测量仪器的示值误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。 测量误差中包含着测量仪器的示值误差。,2相对误差与绝对误差,绝对误差即误差 习惯用 表示 相对误差 测量误差除以被测量的真值，习惯用 表示,3系统误差和随机误差,系统误差 在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。简述为：平均值减真值。 随机误差 测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值之差。简述为：测量结果减平均值。,4极差,一组测量值中的最大值减最小值,5残差,一组测量值中每一个值减去平均值，又称离差，其实就是一系列的随机误差。,6测量误差的主要来源,方法误差 器具误差 环境误差 人员误差,7误差的消除方法,系统误差的消除 主要方法：加修正值或乘以修正因子 随机误差的消除 主要方法：做多次重复性或复现性试验区平均值,8粗大误差,超出在规定条件下所预期的误差。 粗大误差主要由于工作人员的失误、仪器失准、环境条件的突变、强烈的干扰等原因引起。 粗大误差的剔除： 准则 一系列的测量值（观测列）中如果有大于 （或 ）的值，则可认为是异常值予以剔除。其它还有格拉布斯准则、奈尔准则、狄克逊准则等。,七 测量不确定度,测量不确定度的评定方法,1 A类评定,用对观测列进行统计分析的方法评定的标准不确定度。 观测列： （通过一组或多组重复性或复现性测量得到）。,标准不确定度等于标准偏差（贝瑟尔公式）： 若用平均值表示测量结果，则平均值的标准不确定度：,2 B类评定,