计量基础知识与企业计量管理.pptx

量和单位量和单位2数据处理数据处理3测量不确定度分析测量不确定度分析4测量仪器及其特征测量仪器及其特征5计量质量保证计量质量保证6计量管理计量管理7计量概述计量概述1第1页/共103页计量概述计量概述第一章第一章第2页/共103页计量概述1.1 计量的定义*JJF1001-1998通用计量术语及定义n计量是为实现单位统一和量值准确可靠的活动。计量的被测对象主要是测量仪器和测量标准。n从定义上讲计量是一种特殊的测量，是一门科学计量学。计量学是关于测量的科学。唯有计量部门从事的测量才被称作“计量”。包括检定、校准、定值、定度、比对及（对测量仪器）测试等活动。第3页/共103页 测量告知我们关于物体属性；测量告知我们关于物体属性；测量总是用某种仪器来实现；测量总是用某种仪器来实现；测量结果由测量结果由“数数”+“单位单位”组成（物理量）。组成（物理量）。两根绳子比长短；两根绳子比长短；计数；计数；检测（是非、合格判定）。检测（是非、合格判定）。什么不是测什么不是测量？量？什么是测量什么是测量？计量概述第4页/共103页1.2 计量的历史 古代：基本内容是古代：基本内容是“度量衡度量衡”。“度度”是是“尺尺”，计量长短。，计量长短。“量量”是是“斗斗”，计量容积。，计量容积。“衡衡”是是 “秤秤”，称，称 量测量。量测量。计量概述计量概述第5页/共103页秦朝：秦始皇统一六国后，为了发展经济秦朝：秦始皇统一六国后，为了发展经济,保证国家的赋税收入，保证国家的赋税收入，公元前公元前221221年，颁布了统一度量衡的诏书，要求在全国统一施行，年，颁布了统一度量衡的诏书，要求在全国统一施行，在我国开始了计量的法制管理。在我国开始了计量的法制管理。新中国成立后，新中国成立后，19531953年确认采用年确认采用“计量计量”一词，取代使用了几千一词，取代使用了几千年的度量衡，并赋予了更广泛的内容。年的度量衡，并赋予了更广泛的内容。19851985年公布了年公布了中国人民共和国计量法中国人民共和国计量法，标志着我国计量工作从行政管理走向法制标志着我国计量工作从行政管理走向法制 管理的新阶段。管理的新阶段。计量概述第6页/共103页 原始阶段：以经验和权力为主，大多利用人、动物或自然物作为计量基准 相传我国古代大禹治水时，曾用自己的身体长度作为长度标准，相传我国古代大禹治水时，曾用自己的身体长度作为长度标准，进行治水工程的测量。进行治水工程的测量。唐太宗李世民（唐太宗李世民（599599年年649649年年 ）规定，以他的双步，也就是左）规定，以他的双步，也就是左 右脚各走一步作为长度单位，叫做步，并规定一步为五尺，三百右脚各走一步作为长度单位，叫做步，并规定一步为五尺，三百步为一里。后来又规定把人手中指的当中的一节定为步为一里。后来又规定把人手中指的当中的一节定为1 1寸。寸。英尺：公元英尺：公元8 8世纪，罗马帝国的查理曼大帝把他一只脚长定为世纪，罗马帝国的查理曼大帝把他一只脚长定为1 1英尺。（英尺。（1 1英尺英尺=0.3048=0.3048米）米）码：码：9 9世纪，撒克逊王朝亨利一世规定，他的手臂世纪，撒克逊王朝亨利一世规定，他的手臂 向前平伸，从鼻尖到指尖的距离定为向前平伸，从鼻尖到指尖的距离定为1 1码。码。（1 1码码=0.9144=0.9144米）米）计量概述第7页/共103页计量概述 经典阶段:以宏观现象与人工实物为科学基础的阶段。在在18751875年米制公约会议之后，用含铂年米制公约会议之后，用含铂90%90%、铱、铱10%10%的的合金制成千克原器，目前保存在巴黎的国际计量局总合金制成千克原器，目前保存在巴黎的国际计量局总部，所有质量的计量都应溯源到该千克原器。部，所有质量的计量都应溯源到该千克原器。最初的千克质量单位是由最初的千克质量单位是由1818世纪末法国采用的长度世纪末法国采用的长度单位米推导出来的。单位米推导出来的。1 1立方分米纯水在最大密度立方分米纯水在最大密度(温度温度约为约为4 4摄氏度摄氏度)时的质量，就定为时的质量，就定为1 1千克。千克。第8页/共103页 现代阶段：以量子理论为基础，由宏观实物基准过渡到微观量子基以量子理论为基础，由宏观实物基准过渡到微观量子基准。准。19831983年，光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂年，光速取代了保存在巴黎国际计量局的铂制米原器被选作定义制米原器被选作定义“米米”的标准，并且约定光的标准，并且约定光速严格等于速严格等于299,792,458299,792,458米米/秒，此数值与当时的秒，此数值与当时的米的定义和秒的定义一致。后来，随着实验精度米的定义和秒的定义一致。后来，随着实验精度的不断提高，光速的数值有所改变，米被定义为的不断提高，光速的数值有所改变，米被定义为1/2997924581/299792458秒内光通过的路程。秒内光通过的路程。计量概述第9页/共103页1.3 计量学研究的内容 1.研究计量单位及其基准标准的建立复制保存和使用 2.研究计量方法和计量器具的计量特性 3.研究量值传递与量值溯源的方法 4.研究计量的不确定度、测量理论和结果处理方法 5.研究计量人员进行计量的能力培养与考核方法 6.研究计量法制和管理 7.研究有关计量的一切理论和实际问题 8.基本物理常数标准物质及材料特性等的准确测定等 计量概述第10页/共103页 1.4 计量学分类按工作分类：科学计量、工程计量、法制计量计量学分类计量学分类代表方面代表方面内容内容科学计量科学计量计量基础计量基础指基础性、探索性、先行性的计量科学研究。指基础性、探索性、先行性的计量科学研究。通常是国家通常是国家计量研究机构的主要任务。计量研究机构的主要任务。工程计量工程计量计量应用计量应用指各种工程、工业、企业中的实用计量。又称工业计量。例指各种工程、工业、企业中的实用计量。又称工业计量。例如：有关能源或材料的消耗、工艺流程的监控以及产品质量如：有关能源或材料的消耗、工艺流程的监控以及产品质量与性能的测试等。与性能的测试等。法制计量法制计量政府起主导作政府起主导作用的社会事业用的社会事业指与法定计量机构工作有关的计量，涉及对计量单位、计量指与法定计量机构工作有关的计量，涉及对计量单位、计量器具、测量方法及测量实验室的法定要求。法制计量由政府器具、测量方法及测量实验室的法定要求。法制计量由政府或授权机构根据法制、技术和行政的需要进行强制管理来保或授权机构根据法制、技术和行政的需要进行强制管理来保证贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等测量工作的证贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等测量工作的公正性和可靠性。公正性和可靠性。计量概述第11页/共103页按专业分类：几何量、热学、力学、电磁学、电子学、时间频率、电离辐射、声学、光学、化学。计量概述第12页/共103页1.5 计量的特点计计 量量准确性准确性（目的）目的）统一性统一性（本质的特征）（本质的特征）法制性（保障）（保障）溯源性（量值传递）（量值传递）计量概述第13页/共103页 高速铁路两根铁轨之间的标准距离一般为1435毫米，允许的范围为1434-1436毫米，超出这个范围，都可能造成列车运行的不平稳，甚至带来脱轨的安全隐患准确性计量概述第14页/共103页溯源性计量概述第15页/共103页1.6 计量的地位和作用 体温体温航天测控航天测控科学研究科学研究计量涉及到工农业生产、国防建设、科学试验、国内外贸易、人民生活等各方面，是国民经济的一项重要的技术基础。计量概述第16页/共103页 保证生产、科研和生活的正常进行，促进国民经济和国防建设的发展，为社会现代化建设提供计量保证；保护广大消费者免受不准确或不诚实测量所造成的危害；保护人民群众的健康和生命、财产的安全，保护国家的权益不受侵犯。计量概述第17页/共103页计量检测计量检测 产品质量产品质量 计量检测手段的高低在某种程度上反映了一个企业产品计量检测手段的高低在某种程度上反映了一个企业产品质量的水平，产品标准要靠计量检测才能制定出来，产品是质量的水平，产品标准要靠计量检测才能制定出来，产品是否能达到标准的要求，同样要靠计量检测、检验。在生产过否能达到标准的要求，同样要靠计量检测、检验。在生产过程中，产品在每道工序的质量如何，也要靠计量检测来进行程中，产品在每道工序的质量如何，也要靠计量检测来进行判断。从原材料的检验到产品的检验，都离不开计量。可以判断。从原材料的检验到产品的检验，都离不开计量。可以说，没有先进、科学的计量检测手段，就没有优质的产品质说，没有先进、科学的计量检测手段，就没有优质的产品质量。量。“5.20 5.20 世界计量日世界计量日”的主题上体现计量的重要作用。的主题上体现计量的重要作用。计量概述第18页/共103页 第一届 2001年 计量保证质量第二届 2002年 计量与科技第三届 2003年 计量与节能、计量在你身边第四届 2004年 计量与节能第五届 2005年 计量与能源第六届 2006年 计量与节约能源第七届 2007年 能源计量与节能降耗和污染减排第八届 2008年 计量与能源、计量与体育第九届 2009年 质量安全第十届 2010年 计量科学发展 第十一届 2011年 计量检测健康生活第十二届 2012年 计量与安全 计量概述第19页/共103页1.7 计量科技的十一大领域1.几何量：长度、角度、工程参量等2.力学：质量、密度、力、功、能、流量、转速、振动3.热工：热力学温度、热量、热容、热导率4.电磁：电流、电势、电压、电容、磁通、磁导5.电子：噪声、功率、调制、脉冲、失真、衰减、阻抗、场强等6.时间频率：时间、频率、波长、振幅、阻尼系数7.声学：声压、声速、声功率、声强8.光学：发光强度、光通量、照度、辐射强度辐射通量辐射照度等9.化学：标准物质、物质的量、阿伏伽德罗常数摩尔质量渗透压等10.电离辐射：粒子能量、密度能通量、密度活度、吸收剂量等11.气象：气温、气压、风速、相对湿度等计量概述第20页/共103页1.9中华人民共和国计量法 中华人民共和国计量法第八条 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，其各项最高计量标准器具经有关人民政府计量行政部门主持考核合格后使用。中华人民共和国计量法第九条 县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具，部门和企业事业单位使用的最高计量标准器具，以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面的列入强制检定目录的工作计量器具，实行强制检定。对前款规定以外其他计量标准器具和工作计量器具，使用单位应当自行定期检定或者送其他计量检定机构检定，县级以上人民政府计量行政部门应当进行监督检查。计量概述第21页/共103页中华人民共和国计量法第十条 计量检定必须按照国家计量检定系统表进行，计量检定必须执 行计量检定规程中华人民共和国计量法第十一条 计量检定工作应当按照经济合理的原则就地就近进行。中华人民共和国计量法实施细则第七条 计量标准器具的使用必须具备下列条件：1.经计量检定合格 2.具有正 常工作所需要的环境条件 3.具有称职的保存、维护、使用人员4.具有完善 的管理制度中华人民共和国计量法实施细则第十三条 计量检定工作应当按照经济合理的原则，不受行政区域和部门管辖的限制。计量概述第22页/共103页关于企业使用的非强检计量器具由企业依法自主管理的公告（国家质量技术监督局1999年第6号）为落实国务院办公厅关于印发国家质量技术监督局职能配置内设机构和人员编制规定通知规定(国办发199884号),国家质量技术监督局决定对企业使用的非强制检定计量器具的检定周期和检定对企业依法自方管理的有关事项,公告如下:一、企业使用的非强制检定计量器具,是指除企业最高计量标准器具以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面的列人强制检定目录以外的其他计量标准器具和工作计量器具，非强制检定计量器具的检定周期由企业根据计量器具的实际使用情况本着科学经济和量值准确的原则自行确定。二、非强制检定计量器具的检定方式由企业根据生产和科研的需要可以自行决定在本单位检定或者送其他计量检定机构检定测试任何单位不得干涉。三、企业使用的最高计量标准器具以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列人强制检定目录的工作计量器具应当进行强制检定。未按照规定申请检定或者检定不合格的企业不得使用。特此公告 国家质量技术监督局(印)一九九九年三月十九日 计量概述第23页/共103页计量概述 有关的计量法规 中华人民共和国计量法中华人民共和国计量法 中华人民共和国计量法实施细则中华人民共和国计量法实施细则 中华人民共和国强制检定的工作计量中华人民共和国强制检定的工作计量 器具检定管理办法器具检定管理办法 中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录第24页/共103页物理量和物理量和计量单位计量单位第二章第二章第25页/共103页量和单位（一）2.1 基本概念量、量制与量纲量：现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。计量学中的量都是指可以测量的量。一般意义的量：如长度、温度、电流。特定的量：如某根木棒的长度、通过某条导线的电流。可相互比较并按大小排序的量称为同种量，若干同种量合在一起可称为同类量如功、热、能。认识自然、利用和改造自然认识自然、利用和改造自然第26页/共103页量制：彼此间存在确定关系的一组量，即在特定科学领域中的基本 量和相应导出量的特定组合。一个量制可以有不同的单位制。量纲：以给定量制中基本量的幂的乘积表示该该量制中某量的表达 式其数字系数为1。dimQ=LdimQ=LM MT TI IN NJ J 长度的量纲为L，速度为LT-1，压力为L-1MT-2，动能和功都为L2MT-2。同种量的量纲一定相同，相同量纲的量却不一定是同种量 量和单位（一）第27页/共103页计量单位和单位制计量单位：为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。计量单位一经选定，所有同种量便可用单位与纯数之积 表示，并称为该量的量值。5.34m和534cm，显然量的大小和量值的形式无关，量的 大小与所选择的单位无关，而量值则因单位不同而形式 各异。单位制：为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位。量和单位（二）第28页/共103页2.2 2.2 国际单位制国际单位制 国际单位制是国际单位制是19601960年第十一届国际计量大会年第十一届国际计量大会CGPM CGPM 通过，并用符号通过，并用符号“SISI”表示。表示。国际单位制国际单位制 的构成：的构成：量和单位（三）第29页/共103页量的单位量的单位长度长度质量质量时间时间电流电流热力学温热力学温 度度物质的量物质的量发光强度发光强度单位名称单位名称米米 千克千克 (公斤公斤)秒秒安安(培培)开开(尔文尔文)摩摩(尔尔)坎坎(德拉德拉)单位符号单位符号m mkgkgs sA AK Kmolmolcdcd量和单位（四）第30页/共103页SI导出单位 1.用SI基本单位表示的导出单位，速度单位；2.包括辅助单位在内的具有专门名称的导出单位，力的单位；3.用具有专门名称的导出单位表示的导出单位，功、热单位焦耳；4.上述三类单位组合而成的单位，电容的单位法拉为库/伏。SI单位的倍数单位 一般应使量的数值在0.11000范围内 0.00758写成7.58mm15263Pa写成15.263kPa量和单位（五）第31页/共103页2.3 2.3 我国的法定计量单位我国的法定计量单位 我国的法定计量是以国际单位制为基础，根据我国 的实际情况，适当地增加了一些其它单位而构成的。法定计量单位制的基本单位包括 国际单位制单位 国家选定的非国际单位制单位 由以上单位构成组合形式的单位量和单位（六）第32页/共103页2.4 法定计量单位的使用规则法定计量单位的名称符号 法定计量单位44个单位名称（国际单位制的基本单位7个，国际单位制的导出单位21个，国家选定的非国际单位制单位16个）时间：秒s 分min 小时h 天d 角度：（角）秒 （角）分 度 旋转速度：转每分r/min 速度：节kn 长度：海里n mile 质量：吨t 原子质量单位u 体积：升L(l)能：电子伏eV 级差：分贝dB 线密度：特（克斯）tex 面积：公顷hm2量和单位（七）第33页/共103页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1024尧它Y10-1分d1021泽它Z10-2厘c1018艾可萨E10-3毫m1015拍它P10-6微1012太拉T10-9纳诺n109吉咖G10-12皮可p106兆M10-15飞母托f103千k10-18阿托a102百h10-21仄普托z101十da10-24幺科托y法定计量单位词头符号:由词头和以上单位构成的十进倍数和分数单位，SI词头共20个量和单位（八）第34页/共103页使用注意事项使用注意事项*kg.m/s2名称：千克米每平方秒，“千克米/平方秒”错 比热容单位J/(kgK)读作：焦耳每千克开尔文 m2读作：平方米 -1读作：每摄氏度 km2读作：平方千米*力矩单位：kNm不宜写成Nkm，也不能写成mKn*3（千秒）-1读作:三每千秒,三千每秒应写成3000秒-1或3千（秒）-1量和单位（九）第35页/共103页*5 5点点45 45，“点点”不是计量单位，是口头习惯，不是计量单位，是口头习惯，“”是角度单位，确切的是是角度单位，确切的是“5 5时时4545分分”；*速度速度“1Km/1Km/h h”,“K K”小写，小写，“h h”不能斜体；不能斜体；*时间时间“4040 60s60s”应该为应该为“40s40s60s60s”或或“（404060)s 60)s”；*“摄氏摄氏2020度度”应该为应该为2020摄氏度，摄氏度，“”可作为中文使用；可作为中文使用；*110KW110KWh/h/吨应该为吨应该为110kW110kWh/th/t；*体积体积13.31013.3104 4立方米应表示为立方米应表示为13.31013.3104 4m m3 3*允许误差：允许误差：0.20.20.5%0.5%，应表示为，应表示为（0.2%0.2%0.5%0.5%）。）。量和单位（九）第36页/共103页误差和数误差和数据处理据处理第三章第三章第37页/共103页误差和数据处理3.1测量误差测量误差的定义 测量误差指测量结果与被测量的真值之差。这是绝对误差，表示为：=X-X0 式中 X-测量结果;X0-真值 绝对误差有大小和符号,其单位与测量结果的单位相同;如三角 形的三个内角和的真值为180实测结果为179,则绝对误为-1,符号为负,说明测量结果小于真值。不应将绝对误差与误差的绝对 值混淆，后者为误差的模。按数学形式分，除绝对误差外还有相对 误差、引用误差和分贝误差。第38页/共103页3.1测量误差 误差和数据处理？=X-X0 公式中公式中 X-测量结果测量结果;X0-真值真值*公式的理解，这个公式涵盖了我们所做的计量工作的内容。你能说出几条？第39页/共103页、测量误差的分类一般将误差分为两类即系统误差和随机误差。1）系统误差：是指在重复条件下，对同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。系统误差决定测量结果的正确程度。2）系统误差的产生：装置误差、环境误差、方法误差、人员误差。3）减小系统误差的方法：a.采用修正的方法 b.尽可能减少或消除产生系统误差的因素 c.选择适当的测量方法：异号法、交换法、替代法对称法半 周期偶数法等。误差和数据处理第40页/共103页4）随机误差：是指测量结果与在重复条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。随机误差决定计量结果的精密程度。对于某一次测量而言，随机误差的大小以不可预知的方式变化，但就整体而言，却服从一定的统计规律。因此,可以以数理统计的方法估计随机误差对测量结果的影响。误差和数据处理第41页/共103页随机随机 误差误差残差残差系统误差系统误差测得值测得值 y真值真值 k 测得值测得值总体均值总体均值样本样本均值均值测得值概率测得值概率分布曲线分布曲线 k tyi图图图图1.1 1.1 1.1 1.1 测量误差示意图测量误差示意图误差误差误差和数据处理第42页/共103页3.2 测量结果的精密度和准确度 精密度:表示各测量结果的一致程度(Precision)。您的您的选择选择?哪哪组组精密度高精密度高？误差和数据处理A team:10 16 13 20 19 B team:15 13 14 16 15第43页/共103页准确度：表明测量结果与真值之间的一致程度(accurace)。设一工件的实际尺寸为cm。使用两件量具的测量值。A team:15.0 15.1 14.9 15.0 15.1B team:16.2 14.2 14.5 15.3 14.8基准基准值值测量测量的平均值的平均值误差和数据处理第44页/共103页准准确确不准不准确确精密精密不精密不精密 误差和数据处理第45页/共103页3.3 测量误差的计算基础：误差和数据处理平均值平均值残余误差实验标准实验标准偏差偏差算术平均值算术平均值标准偏差标准偏差第46页/共103页最小二乘法：在一系列等精度计量的计量值中，最佳值是使所有计量值的残差的平方和最小的值。对于不等精度计量的一系列计量值来说，它们的算术平均值即为最佳值。误差和数据处理第47页/共103页3.4 数据处理：异常值的判定和剔除：格拉布斯（Grubbs）准则：拉依达准则3 准则误差和数据处理第48页/共103页狄克逊（Dixon）准则：在n=810情况下在n=37情况下在n=1113情况下在n14情况下当ij1ij，ij D(,n),则xn为异常值当ij1ij，ij D(,n),则x1为异常值误差和数据处理第49页/共103页有效数字的运算规则1）当几个数作加减运算时，在各数中以小数位数最少的为准，其余各数均凑成比该数多一位小数，所保留的多一位数字常称为安全数字。2）当几个数作乘法除法运算时，在各数中以有效数字位数最少的为准，其余各数均凑成比该数多一个数字，而与小数点位置无关。3）将数平方或开方后，结果可比有效数字位数最少的数多保留一位或相同。4）对于复合运算，中间运算所得数字的位数应比单一运算所得数字的位数至少多取一位。5）若有效数字的第一位数为 8 或 9，则有效位数可增计一位。误差和数据处理第50页/共103页3.5 数字舍入规则数字舍入规则1）若舍去部分的数值首位大于5,则保留末位加 1，如1.67641.682）若舍去部分的数值首位小于5,则保留末位不变，如1.67441.673）若舍去部分的数值等于5，而5之后的数字不都是0时，则保留末位加 1，如1.65041.66 若舍去部分的数值等于5，而5之后的数字都是0时，则保留末位变成偶数，即当末位为偶数时，则末位不变；当末位为奇数时则加 1。如1.655001.66，1.66500 1.66，1.64500 1.64误差和数据处理第51页/共103页测量不确测量不确定度评定定度评定第四章第四章第52页/共103页测量不确定度评定4.1 测量不确定度的定义 测量不确定度是表征合理地赋予被测量之值的分散 性，与测量结果相关系的参数。测量不确定度是说明测量结果不可信程度的一个参数。1）该参数是一个分散性参数；2）该参数一般由若干分量组成，统称它们为不确定度分 量；3）该参数适用于完整表征测量结果的。包括对被测量的最佳估计及其分散性参数两个部分。第53页/共103页4.2 测量不确定度的来源：环境、设备、人员、方法*标准不确定度：用标准差表示（u）*不确定度的A类评定：用对样本观测值的统计分析进行不确定度评定的方法。*不确定度的B类评定：用不同于统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法。*合成标准不确定度：分量的协方差加权和的正方根，用uc表示。*扩展不确定度：规定了测量结果取值区间的半宽度，用U表示，一般U=k.uc。测量不确定度评定第54页/共103页 测量误差与测量不确定度的主要区别序号测量误差测量不确定度1有正号或负号的量值，其值为测量结果减去被测量的真值无符号的参数，用标准差或标准差的倍数或置信区的半宽表示2表明测量结果偏离真值表明被测量值的分散性3客观存在，不以人的认识程度而改变与人们对被测量、影响量及测量过程的认识有关4由于真值未知，不能准确得到，当用约定值代替真值时，可得其估计值可由人们依据实验、资料、经验等信息评定，从而可定量确定。5按性质可分为随机误差和系统误差不确定度分量评定时一般不分其性质，若需要可表述为“由随机效应引入的不确定度分量”和“由系统效应引入的不确定度分量”6已知系统误差的估计值时，可以对测量结果进行修正，得到修正的测量结果不能用不确定度对测量结果进行修正。在已修正测量结果的不确定度中应考虑修正引入的不确定度测量不确定度评定第55页/共103页4.4 测量不确定度的评定 *JJF1059-1999测量不确定度评定与表示建立数学模型标准不确定度的A类评定：贝塞尔公式法、极差法 其自由度为n-1。标准不确定度的B类评定：三种方法：1）确定区间（-a,a）和置信因子k,得u(x)=a/k。2）如根据信息可得不确定度分量是以标准差的几倍表示，则可简 单取其与倍数之商。3）直接凭经验给出估计值。常见情形：1）仪器的允许误差；2）仪器的分辨力、有限位数 等；3）测得的输入量；4）测量方法的不确定度。测量不确定度评定第56页/共103页B类评定中k的确定：一般取均匀布的置信因子。B类评定的自由度：一般取值为50。合成标准不确定度有效自由度的计算 测量不确定度评定第57页/共103页扩展不确定度扩展不确定度 U=k ucK的确定：一般采用自由度法，根据置信水平和有效自由度，查t分布表得出k值。4.4.5 测量结果的表示方式：测量结果的表示方式：3 3种种4.6 数据修约规则：1）不确定度的有效位数一般不超过两位。2）被测量的估计值的位数要与修约后的不确定度的位数 对齐，多余部分按四舍六入、逢五取偶的原则进行取舍。测量不确定度评定第58页/共103页4.7 测量不确定度的应用举例：测量不确定度的应用举例：1 1、数显卡尺示值误差的测量结果不确定度评定与表示；、数显卡尺示值误差的测量结果不确定度评定与表示；2 2、数字温度指示调节仪示值误差的测量结果不确定度评定与表示。、数字温度指示调节仪示值误差的测量结果不确定度评定与表示。测量不确定度评定第59页/共103页测量仪器测量仪器及其特性及其特性第五章第五章第60页/共103页测量不确定度评定5.1 测量仪器（计量器具）测量仪器(measuring imstrument)又称计量器具，定义为“单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具”。测量仪器可分为实物量具、标准物质、测量系统和测量设备。第61页/共103页测量仪器一般有下列特性：一、有关范围的特性：1）示值范围：测量仪器所给出的量的值。如三个量程的材料试验机，就有02kN,05kN,010kN三个示值范围。2）标称范围：仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。如一台万用表，调到10V档，标尺上下限为05，其标称范围为多少？测量不确定度评定第62页/共103页 3）测量范围：使仪器的误差处在规定极限范围内得一组被测量值。如立式光学计示值范围为-100m100m，测量范围为0 150mm*标称值：仪器上表明其特性或指导其使用的量值。案例：一支带有01示值，刻度范围为250300的二等水银温度计的示值范围？标称范围？测量范围？量程？4）量程：标称范围两极限之差的模。测量不确定度评定第63页/共103页 1）灵敏度 2）鉴别力（阈）3）分辨力 4）稳定性 5）漂移 6）响应特性 7）响应时间 8）死区 9）准确度 测量不确定度评定二、测量仪器的计量特性 10）准确度等级 11）示值误差 12）最大允许误差 13）基值误差 14）零值误差 15）固有误差 16）偏移 17）重复性 18）引用误差第64页/共103页三、测量仪器的使用条件 测量不确定度评定1.参考条件标准工作条件要求最严2.额定操作条件正常工作条件要求较宽3.极限条件极端条件范围和额定值最大使 用条 件计 量特 性影响第65页/共103页5.2 计量标准 计量标准：是指为了定义、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、标准物质或测 量系统。计量标准的分类 按计量特性分：原级标准（计量基准）、次级标准、参考标 准、工作标准。按溯源性分：国际测量标准、国家测量标准、参考标准、工作 标准。测量不确定度评定第66页/共103页 计量质计量质量保证量保证第六章第六章第67页/共103页计量质量保证6.1 量值传递 量值传递：将国家计量基准所复现的计量单位的量值，通过检定或其它传递方式传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量的对象的量值准确一致。量值传递的法定要求：1）必须依据国家计量检定系统表 2）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第68页/共103页6.2量值溯源 量值溯源是量值传递逆过程，是通过连续的比较链，使计量器具测得的量值能够与国家测量标准和国际测量标准联系起来。溯源性证明文件：检定证书或校准证书 溯源图举例计量质量保证第69页/共103页 计量质量保证溯源图第70页/共103页6.3 国家计量检定系统图 国家计量检定系统（过去曾称为量值传递系统）是由国务院计量行政部门组织制定的全国性技术法规，其中用图表结合文字的形式，明确地规定由国家计量基准到各级计量标准直到普通计量器具的量值传递程序，包括名称、计量范围、准确度、不确定度、允许误差和传递方法等。计量质量保证第71页/共103页6.4量值传递的基本方法 量值传递的方法通常可分为直接传递和间接传递。凡可直接进行传递者，如电压计量中的源和表，用直接传递法。凡不能直接进行传递，如电压计量中的源和源或表和表，则只好用间接传递法。所谓间接是指传者与被传者不能直接进行量值传递，而必须通过一个过渡指示器，通常将其称为过渡标准、传递标准或比对标准。对过渡指示器的技术特性，在量值传递的具体技术文件中应有明确的规定。计量质量保证第72页/共103页6.5 计量检定有关概念 1）检定 2）校准 3）测试 4）计量确认 5）检定与校准的区别检定的分类 1）强制检定：定义、特点、范围 2）非强制检定：定义 分类：首次检定、后续检定、使用中检验、周期检定、仲裁检定。3）强制检定与非强制检定的区别计量质量保证第73页/共103页计量检定规程：检定的步骤1）外观与正常性检查：检查计量器具有否致命缺陷和能 否正常工作2）计量特性的检定：按有关检定规程的检定方法进行3）对检定结果的数据进行处理和分析，例如算出平均值，求出不确定度，给出修正值等，必要时画出误差曲线图进行分析。4）检定结果的处理：检定结果合格出具检定证书，不合格的出具检定结果通知书。计量质量保证第74页/共103页计量质量保证定义职责条件及要求法律责任计量标准管理检定环境条件计量检定人员权利与义务考核612543计量检定第75页/共103页检定记录一、检定记录的内容包括：1）受检计量器具的名称、制造厂、型号、出厂编号以及额定特性和参数。2）检定条件3）所用标准器具的名称型号和编号4）检定日期5）检定过程中所进行的每一次独立计量的结果6）检定结论7）检定员和核验员签字二、有关要求计量质量保证第76页/共103页1）判断标准器具的不确定度忽略条件 判断应按以下的原则来进行:一般来说测量结果的测量不确定度 Ut 至少包含标准器具的不确定度 Us 和被检器具的不确定度 Ux,即：计量质量保证 所以一般情况下可按 1/31/10 范围的比例选择计量标准，也可认为计量标准的扩展不确定或最大允许误差为被检计量器具最大允许误差的 1/3 以下时，计量标准的不确定度对测量结果不确定度的影响可忽略不计。计量检定中对器具合格的判断第77页/共103页 2 根据被检器具的允许误差极限进行器具合格的判断 这里假设标准器具引起的不确定度可以忽略不计计量质量保证第78页/共103页3）根据标准和被检器具的允许误差极限进行器具合格的 判断 当标准器具的不确定度不能忽略时，判断复杂。设标准和被检器具的允许误差极限分别为 n 和 e计量质量保证第79页/共103页6.6 比对 在规定的条件下，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值进行相互比较，称为比对。比对往往是在缺少更高准确度计量标准的情况下，使计量结果趋向一致的一种手段。比对时，必须通过传递标准作为媒介。比对方式：计量质量保证第80页/共103页计量质量保证企事业单位计量标准的考核计量标准的日常管理计量标准的复查计量认证实验室认可 第81页/共103页计计 量量管管 理理第七章第七章第82页/共103页计量管理7.1 ISO9000标准对仪器校验和管理的要求 ISO9001:2008（GB/T 19001-2008）标准中，“7.6 监视和测量 设备的控制”规定：供方对其用以证实产品符合规定要求的检验、测量和试验设备 （包括试验软件）应建立并保持控制校准和维修的形成文件的程 序。检验、测量和试验设备使用时应确保其测量不确定度已知，并与要求的测量能力一致。下表列出其规定：第83页/共103页计量管理归纳起来，ISO9001（GB/T19001）标准7.6条主要对人员、环境设施、测量设备、校准和溯源、记录档案等五方面提出要求。第84页/共103页5.2 机构设置和人员配备建立集中统一的计量机构 企业计量工作是生产科研等活动的重要环节，它涉及到企业各个部门和各个方面。因此需要有一个独立的计量机构来统一管理全企业的计量工作，它必须具有技术保证和监督管理的职能。企业计量机构的技术保证职能是保证计量数据的准确，为整个企业生产管理和科研提供准确可靠的计量数据。企业计量机构的监督管理职能是监督和管理本企业对计量法规的贯彻执行情况。计量管理第85页/共103页企业计量管理系统为什么要在企业建立计量管理系统？首先，计量工作是企业生产和经常活动中一项不可缺少的技术基础，在企业的生产经营及科研工作中都离不开计量工作。其次，计量工作的特点具有法制性、统一性、准确性、社会性，这就要求企业强化计量管理，使计量工作完全处于受控制状态。第三，计量工作的内容随着生产技术的不断发展而得到发展，突破了原有只搞量值传递的界限，扩展到企业活动的全过程，直接为生产经营活动提供计量信息。由于企业计量工作的性质、特点和内容，决定了要搞好计量工作，除有一个集中统一的计量机构外，还必须建立一个完善的计量管理系统。计量管理第86页/共103页企业计量机构的设置原则和形式企业要合理设置计量机构，就要全面考虑以下几个方面原则：1）考虑生产的产品类型和发展方向；2）考虑生产的特点，包括工艺条件、装备专业化及自动公程度等。3）考虑生产规模及在用测量设备的配备情况4）考虑企业生产经营及物料进出厂和生产加工中的计量检测情况。计量机构的形式可以是专职的，也可以是合设的。可以是管理和技术合一的，也可以是管理和技术分设的。计量管理第87页/共103页人员的配备 企业计量人员的范围，包括在计量机构内从事计量管理的人员、计量检定人员、计量器具维修人员、精密测试人员、计量标准技术档案和资料保管人员、计量监督员等。各企业可根据具体情况配备人员，不一定以上各类人员齐全。但从事计量管理，包括记录档案管理的人员一定要配备。企业计量人员都应受过相应工作所需的培训，具有培训记录。计量管理第88页/共103页5.3 环境设施 企业应有规章制度、环境设施来保证测量设备、试验设备等能 正常使用，并满足工作要求。例如温度、湿度防尘、噪声、振 动、电源、静电、电磁干扰等因素。如建立有校准实验室，其 设施和环境条件应满足校准工作的要求。5.4 测量设备 仪