计量管理教材

计量管理 内容 为什么要进行计量管理 计量基本概念 什么是计量管理 测量系统分析 测量误差和测量不确定度 为什么要进行计量管理 我 你 的测量数据是可靠的吗 测量系统有足够的分辨力吗 两年内量具的结果能否保持一致 为什么不同的测量人员得到的结果不同 我应该相信谁 量具测量重复测量时结果也不尽相同 应该如何取值 为什么要进行计量管理 为什么要进行计量管理 测量系统 指被测试特性赋值的操作 程序 量具 设备 软件以及操作人员的集合 是用来获得测量结果的整个过程 量具 指任何用来获得测量结果的装置 包括用来测量合格 不合格的装置 测量系统的分辨率 测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力 也称为分辨力 为什么要进行计量管理 影响测量系统的因素 量具 Gage 人 People 测量技术 MeasurementTechnique 测量程序 MeasurementProcedure 软件 Software 环境 Environment 其它因素 OtherFactors 为什么要进行计量管理 因此我们需要 通过一系列的科学方法 确保具有合适分辨力和小的测量系统误差的测量系统 并进行计量管理 计量基本概念 测量仪器 计量仪器 单独或连同辅助设备一起用以进行测量的器具 是用来测量并能得到被测对象确切量值的一种技术工具或装置 1 按用途分 计量基准 计量标准 工作用计量仪器 2 按结构和功能分 实物器具 测量用仪器仪表 标准物质 参考物质 测量装置 计量基本概念 实物量具 使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的量具 例 1 砝码 2 量器 3 量块 4 标准电阻 5 标准信号发生器 6 参考物质 计量基本概念 参考物质 标准物质 具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性 用以校准测量装置 评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质 参考物质可以是纯的或混合的气体 液体或固体 例 校准粘度计用的水 化学分析校准用的溶液 计量基本概念 标称范围 仪器上标出的最大测量范围 测量范围 工作范围 测量仪器的误差处于规定的极限范围内的一组被测量的值 量程 标称范围上限值和下限值之差的模 测量范围通常应小于标称范围 一般在标称范围的2 3较好 主要是标称范围的上下限 相对误差会急剧增大 计量基本概念 最大允许误差 技术规范 如标准 检定规程 所规定的允许的误差极限值 是判定仪器是否合格的要求 一般可参照计量设备制造商公布的规范确定 示值误差 测量仪器某一示值的误差的实际大小 为测量仪器示值与对应真值之差 是通过检定 校准所得到的值 可以评价是否满足最大允许误差的要求 从而判断仪器是否合格 或根据实际需要提供修正值以提高测量结果的准确度 计量基本概念 测量系统的分辨力 显示装置能有效辨别的最小的示值差 高分辨力有利于减少读数不确定度而引起的对测量结果的影响 注 模拟式显示装置的分辨力为标尺分度值的一半 即用肉眼可以分辨到一个分度值的1 2 数字式显示装置的分辨力为末位数字的一个数码 半数字式显示装置的分辨力为末位数字的一个分度 计量基本概念 稳定性 测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力 如计量特性变化某个规定的量所需经过的时间 或用计量特性经过规定的时间所变化的量 不稳定的因素很多 主要是元器件老化 零部件磨损 以及使用 储存 维护工作不仔细所致 所以必须周期检定或校准 计量基本概念 漂移 测量仪器计量特性的慢变化 反映了规定条件下测量仪器计量特性随时间的慢变化 产生漂移的原因 往往是由于温度 压力 湿度等发生变化 或由于仪器本身性能不稳定 所以测量仪器使用前先进行预热 或预先放置一段时间以便与室内同温 就是为了减少漂移 什么是计量管理 检定 查明和确认测量仪器是否符合法定要求的程序 它包括检查 加标记和 或 出具检定证书 检定具有法制性 被检定过的测量仪器也就是根据检定结果 已被授予法制特性的测量仪器 检定类型 法制检定 1 强制检定 2 非强制检定 检定依据 计量检定规程 什么是计量管理 什么是计量管理 强制检定 政府计量行政主管部门所属或授权的计量检定机构 对某些测量仪器实行的一种定点定期的检定 我国规定 用于贸易结算 安全防护 医疗卫生 环境监测4个方面的仪器 需强制检定 对社会公用计量标准 部门或企业 事业单位的各项最高计量标准 也实行强制检定 固定检定关系 定点送检 检定周期按照计量检定规程确定 非强制检定 使用单位自己或委托具有社会公用计量标准或授权的计量检定机构 对强检以外的其他测量仪器依法进行的一种定期检定 使用单位自主管理 自由送检 自求溯源 自行确定检定周期 什么是计量管理 什么是计量管理 校准 在规定的条件下 为确定测量仪器或测量系统所指示的量值 或实物量具 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一组操作 校准含义 1 在规定的条件下 用参考标准对包括实物量具或参考物质在内的测量仪器的特性赋值 并确定其示值误差 2 将测量仪器指示或代表的量值 按照比较链或校准链 将其溯源到测量标准复现的量值上 什么是计量管理 校准目的 1 确定示值误差 并确定其是否处于预期允差范围之内 2 得出标称值偏差的报告值 并调整测量仪器或对示值加以修正 3 给标尺标记赋值或确定其他特性 或给参考物质的特性赋值 4 实现溯源性 什么是计量管理 应制定校准规程 必要时规程内应规定 校准人员技能和资格 校准环境条件 温度 湿度 校准前放置时间等 校准项目 校准用溯源设备及要求 含实物器具和参考物质 校准方法 受校点的选择应均匀 适合产品需要 最大允许误差 测量过程可能要求的数据修正 校准结果的处理 合格否 使用限制 校准周期 什么是计量管理 校准和检定的区别 什么是计量管理 量值溯源 指自下而上通过不间断的校准而构成溯源体系 量值传递 自上而下通过逐级检定而构成检定系统 什么是计量管理 量值溯源性 通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链 使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准 通常是国家计量或国际计量标准 联系起来的特性 什么是计量管理 基准量值传递标准量值溯源工作用计量器具 什么是计量管理 计量的特点 1 准确性 测量结果与被测量真值的一致性程度 2 一致性 测量结果应在给定的区间内有一致性 即可重复 可再现 可比较 3 溯源性 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 与计量标准联系起来 4 法制性 量值的准确可靠不仅依赖于科学技术手段 还要有相应的法律 法规和行政管理 什么是计量管理 国家计量基准 副计量基准 工作计量基准 社会公用计量基准 省级 社会公用计量基准 市级 社会公用计量基准 县级 企业 事业单位最高计量标准 企业 事业单位计量标准 工作计量器具 企事业 市场等 社会公用计量标准 国家专业计量站 社会公用计量标准 国家专业计量分站 部门最高计量标准 部门计量标准 什么是计量管理 国家基准 实现 复现的量的范围 不确定度 检定方法 等标准 测量范围 不确定度或允许误差 检定方法 工作标准 测量范围 不确定度或允许误差 检定方法 名称 测量范围 不确定度或允许误差 名称 测量范围 不确定度或允许误差 名称 测量范围 不确定度或允许误差 计量基准 工作计量器具 计量标准 什么是计量管理 测量标准 又称计量标准 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 参考物质或测量系统 社会公用测量标准 部门和企事业单位的最高测量标准 是属于强制检定的测量标准 什么是计量管理 测量标准的考核不是单纯对测量标准器具的考核 而是指对测量标准设备 操作人员 环境条件和必要的规章制度四个方面的综合考核 考核按JJG1033 92 计量标准考核规范 进行 测量系统分析 重复性 由一个评价人 采用同一种测量仪器 多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值的变差 主要反映 量具变异 测量系统分析 产生重复性的一般原因 仪器自身 零件在仪器中位置变化 重复性条件包括 1 相同测量程序 2 相同观测者 3 相同的条件下使用相同的测量仪器 4 相同地点 5 短时间内重复测量 测量系统分析 再现性 由不同的评价人 采用同一个的测量仪器 测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差 又称复现性 主要反映 人的变异 测量系统分析 再现性研究 均值控制图 评价人对每个零件的平均值绘制而成 注意 控制限以重复性误差为基础而不是零件间变差 如果只有30 或少于一半的平均值在限值外 则测量系统不足以检测出零件间变差 测量系统分析 重复性与再现性之间比较 如果重复性 再现性 仪器需要维护 量具应重新设计来提高刚度 夹紧和检验点需要改进 存在过大的零件内变差 如果再现性 重复性 评价人需要更好的培训如何使用量具和读数 量具刻度盘上的刻度不清楚 需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性 测量系统分析 测量系统的分辨力 显示装置能有效辨别的最小的示值差 分辨力至少直接读取特性的预期过程变差1 10 即如果特性的变差为0 001 则仪器应能读取0 0001的变化 如果测量系统没有足够的分辨力 它不能识别过程变差以及定量表示单个零件的特性值 高分辨力有利于减少读数不确定度而引起的对测量结果的影响 测量系统分析 如何判断测量系统的分辨力是否足够 极差图 判断准则 当极差图显示可能只有一 二或三个极差值在控制限值内时 或可能4个极差值在控制限值内且超过四分之一以上的极差为零时 都反映了测量系统没有足够的分辨率 力 测量系统分析 偏倚 测量结果的观测平均值与基准值的差值 也叫准确度 测量系统分析 偏倚较大 可能的原因 标准或基准值误差 检验校准程序仪器磨损 维护或修理制造的仪器尺寸不对 仪器测量了错误的特性 仪器校准不当 复查校准方法评价人员使用仪器不当 复查检验说明书仪器修正计算不正确 测量系统分析 稳定性 测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差 或称飘移 测量系统分析 可利用平均值 极差控制图来研究稳定性 平均值失控表示 系统不再正确地测量 偏倚已经改变 可能的原因 需要校准等极差图失控表示 不稳定的重复性可能的原因 部件松动 气路堵塞 电压变化等 测量系统分析 线性 量具预期的工作量程内 偏倚值的差值 测量系统分析 线性图 测量系统非线性的可能原因 在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准 最小或最大值校准量具的误差 磨损的仪器 仪器固有的设计特性 测量系统分析 好的测量系统应该具备 统计稳定性 只有正常原因 没有异常原因测量系统的变差 过程的变差测量的分辨率 1 10 5 15 过程变差 线性较好保证测量结果的一致性 测量误差和测量不确定度 测量误差 由于测量设备 环境 人员 方法等不理想 使得测量结果与真值之间总会有一定的差异 是客观存在的 误差 测量结果 真值 测量结果 总体均值 总体均值 真值 随机误差 系统误差 测量误差和测量不确定度 误差 残差 随机误差 系统误差 k y 1y1 k 真值 测得值 总体均值 样本均值 测得值的概率分布曲线 测量误差和测量不确定度 t0真值 绝对误差 X t X t0 相对误差r t X t t X t0例1 200gX1 199 96g 1 199 96 200 0 04gX2 200 2g 2 200 2 200 0 2g 1 2 所以 1测量结果好些 例2 1000mX 1001m 10000mX 9999m 1 1m 2 1mr1 1 1000 1 1000 0 001r2 2 10000 1 10000 0 0001r1 r2 所以 第二种误差小 测量误差和测量不确定度 测量不确定度 表征合理地赋予被测量之值的分散性 是测量结果分散性的一个参数 是通过分析和评定得到的一个区间 一般用概率分布的标准 偏 差来表示测量不确定度 是一个区间概念 测量不确定度的评定中 所有测量值均应是测量结果的最佳估计值 修约值 测量误差和测量不确定度 修约规则 四舍六入五考虑 五后非零皆进一 五后皆零视奇偶 五前为奇则进一 五前为偶则舍去 注 0为偶 参照GB8170 87 数据修约规则 测量误差和测量不确定度 1 050001 修约间隔0 1 则1 1 五后非零皆进一 1 05 修约间隔0 1 则1 0 五后为零 五前为偶则舍去 1 150001 修约间隔为0 1 则1 2 五后为零 五前为奇则进一 15 4546 修约间隔1 则15 15 45515 4615 516的连续修约是错误的 1 500 修约间隔0 2 则1 61 025 修约间隔0 05 则1 00 测量误差和测量不确定度 0 5的单位修约 测量误差和测量不确定度 0 2 102的单位修约 测量误差和测量不确定度 A类标准不确定度标准不确定度B类标准不确定度合成标准不确定度测量不确定度U k 2 3 扩展不确定度Up p为置信区间 测量误差和测量不确定度 A类标准不确定度 用观测法进行统计分析来评定 真值10 以下两组数据 S1 X1 X1 2 n 1 1 1 1 1 4 1u1 S1 n 1 5 0 44S2 X2 X2 2 n 1 16 1 4 4 9 4 3u2 S2 n 3 5 1 34 测量误差和测