计量管理基本原理与方法

2007年3月,第三章计量管理的基本原理与方法,计量管理是一门工程与技术科学的基础学科，有是一门综合性边缘学科，既有一般管理科学的属性，又有计量管理的特性。,2007年3月,一、计量管理的原则,系统原则：全面观念，统筹规划分工原则（分解综合原则）：责任制反馈原则：反馈、决策、执行的循环过程封闭原则：有效的管理能级原则：不同能级，不同权力经济原则：最少费用，最佳经济效果,2007年3月,二、计量管理的特性,统一性：制度，量值，是最基本目标准确性：命脉与根本依据法制性：对制度，基准等作出相应规定社会性：维护经济秩序服务性：最终目的群众性：需要群众的参与,2007年3月,三、计量管理的方法,统一性：制度，量值，是最基本目标准确性：命脉与根本依据法制性：对制度，基准等作出相应规定社会性：维护经济秩序服务性：最终目的群众性：需要群众的参与,2007年3月,国际计量大会（CGPM）对符号的统一规定ConfrenceGnraledesPoidsetMesures1、字母符号，拉丁或希腊字母，米m，秒s，等；2、附属于数字右上角的符号，度，分等；3、中文符号由单位和词头的简称组成，皮法pF。,2007年3月,2007年3月,意义：每一件事情只有当可以测量时才能认识。,2007年3月,2007年3月,2007年3月,计量活动的意义,2007年3月,2007年3月,计量学：关于测量的科学,科学技术,本质上就是计量,2007年3月,SI基本单位：7个SI辅助单位：2个具有专门名称的SI导出单位：19个国家选定的非SI单位：16个SI单位的十进倍数和倍数单位的词头：20个,2007年3月,基本单位：,具体的定义可参见教材p41,在给定的量制中基本量的计量单位为基本计量单位,除千克外，都根据自然规律定义,2007年3月,2007年3月,米metre：1875年5月20日“国际米制公约”1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的子午线的四千万分之一。（米原器）1889年：0时巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合金尺两端刻线记号间的距离。1960年：86Kr在真空中发射出的橙黄色光波长的1650763.73倍。1983年：光在真空中1/299792458s的时间间隔内的行程。”（俗称光波米）,2007年3月,千克kilogram：铂铱合金制造的千克原器。安培ampere：根据两通电导线之间产生的作用力而定义的电流单位。秒second：根据地球围绕太阳的转动周期而确定根据铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁所对应的辐射9192631770个周期而确定的时间单位。,科学家在寻找更精确的定义：光频原子喷泉,辅助单位：,弧度rad、球面度sr,导出单位：在给定量制中由基本量的函数所定义的量,1、有专门名称的，1Hz；2、由基本单位表示，无专门名称，加速度；3、由专门名称的导出单位和基本单位组合；4、由辅助单位和基本单位或专门名称的导出单位组成,2007年3月,主单位：,没有加词头且有独立定义的单位（千克除外）,倍数单位：按约定比率，给出的更大或更小计量单位国际上通用十进制的倍数单位有20个千，103，k；兆，106，M，从兆开始要大写具体见教材p43,2007年3月,制外单位,不属于给定单位制的计量单位天，小时，周等,法制单位：按计量法律、法规所规定的强制使用或推荐使用的计量单位，必须严格遵守执行的。可能包括上面所有单位,2007年3月,2007年3月,2007年3月,2007年3月,电磁学单位制的历史,以1832年C.F.Gauss引入绝对单位（力学单位）为分界,2007年3月,电磁学单位制的历史,CGS单位制,以米制为基础、与力学单位统一的一贯单位制，采用力学单位中的厘米（cm）、克（g）、秒（s）为基本单位，具有三个基本量方程（库仑定律、安培定律、欧姆定律）,CGS静电制（esu）：真空介电常数0为独立量CGS电磁制（emu）：真空磁导率0为独立量CGS高斯制（gauss）：电学量（esu）磁学量（emu）,相距1cm的单位电荷或者单位磁极相互间的力为1dyn1cmgs2,电学量的CGS静电制使用不普遍；磁学量的CGS静电制从未使用,2007年3月,电磁学单位制的历史,CGS高斯单位制,电学量单位没有专门名称和符号，1cgsesu的电荷，1cgsemu的电荷有四个磁学量单位被赋予专门名称和符号：磁场强度：Oersted（Oe，奥斯特）cm1/2g1/2s1磁感应强度：Gauss（Gs，高斯）cm1/2g1/2s1磁通量：Maxwell（Mx，麦克斯韦）cm3/2g1/2s1磁通势：Gilbert（Gb，吉尔伯特）cm1/2g1/2s1,相对测量绝对单位制的弊端,1cgsemu的电阻1109欧姆,自行暂定的“实用”单位出现：如电量的单位“韦伯（Weber）”,2007年3月,电磁学单位制的历史,实用单位制,电磁学的实用单位制的电磁量单位有专门名称，如安培、伏特、欧姆、法拉、库仑、亨利、瓦特、焦耳，等,为了解决CGS单位制中电磁量单位与常用电磁量单位大小不相适应，以便于计量上的实用而确定的一种单位制，即在CGS电磁制的各个单位上分别乘以10的正或者负整数次方，也称为绝对电学实用单位。,起源,1861年CharlesBright和LatimerClark在英国曼彻斯特科学促进会上提出：电动势Ohma；电量Farad；电流强度Galvat；电阻Volt。同年W.Thomson（即Kelvin勋爵）为首的六人电标准委员会提出mgs绝对单位，未被采用，史称Ohmad单位制。后来电学单位委员会给出：电阻Ohm；电容Farad；电势Volt，一直沿用至今，史称B.A.（BritishAssociationfortheAdvancementofScience）单位制。,大英帝国,2007年3月,电磁学单位制的历史,实用单位制的统一进程（1）,1881年在法国巴黎召开的第一届IEC大会开始了统一电学实用单位的尝试。会议决定采用CGS单位制为基础单位，并且定义了五个实用单位：Ohm、Volt、Ampere、Coulomb、Farad,1Ohm109CGSemu的电阻1Volt108CGSemu的电压1Ampere1Volt/1Ohm（原来一直用Weber/s）1Coulomb1Ampere1s（原来欧洲大陆一直用Weber）1Farad1Coulomb/1Volt,2007年3月,电磁学单位制的历史,实用单位制的统一进程（2）,1882年C.W.Siemens建议增加另外四个实用单位的名称：磁化强度：Weber；功率：Watt；磁场强度：Gauss；热量：Joule,1889年8月31日在法国巴黎召开的第二届IEC大会上决定采用：1Watt107CGSemu的功率1Joule107CGSemu的功推荐：磁通实用单位：Maxwell磁感应强度的实用单位：Weber,2007年3月,电磁学单位制的历史,实用单位制的统一进程（3）,1893年在美国芝加哥召开第四届IEC大会，会议决定采用物理标准为基础，而不以CGS单位制为基础单位。以Ohm、Ampere和Volt为基本单位，定义了八个国际单位：国际Ohm、国际Volt、国际Ampere、国际Coulomb、国际Farad、国际Joule、国际Watt、国际Henry。,电磁学历史上的第一个国际单位制，1894年起生效。,1900年开始，磁通：Maxwell；1930年，磁感应强度：Gauss；磁场强度：Oersted；1935年，磁通：Weber（1Weber108Maxwell）；电导率：Siemens；频率：Hertz。,2007年3月,电磁学单位制的历史,MKS单位制（有理制和非有理制）,1896年G.Giorgi（意大利）提出CGS单位制的推导方法。1901年10月13日提出MKSO单位制，以m、kg、s和Ohm为基本单位的实用单位制。1904年在美国St.Louis召开IEC大会将MKSO列入议题。1906年国际电工委员会（IEC，InternationalElectrotechnicalCommission)成立。1935年在ScheveningenBrussels召开的第届IEC大会上MKS获得通过，但是否定了将Ohm作为第四个基本单位的设想。,1940年1月1日，CIPM宣布采用MKS单位制，要求国际单位建立在CGS单位制的绝对测量上，反对用物理条件来决定国际单位。1946年10月决议：从1948年1月1日起，用绝对单位（cm、g、s）取代某些物质标准基础上的电学单位。,2007年3月,电磁学单位制的历史,MKSA单位制的采用,1950年7月IEC大会采用Heaviside的有理化单位制，引入Ampere作为第四个基本单位（电流），即MKSA单位制。,1954年第十届国际计量大会(CGPM)采用有理化单位制；1960年10月的第十一届CGPM，引入Kelvin（热力学温度）和candela（发光强度）；1971年引入Mole（物质的量），至此新的国际单位制全部建立起来，为了与1893年的第一个国际单位制相区别，用SI来表示现在的国际单位制。,SI单位制（新的国际单位制）的建立,2007年3月,电磁学单位制的现状,统一采用SI单位制,电磁学的SI单位制与MKSA单位制一致。,ManyU.S.teachersthinktheansweris“Liberia（利比里亚）andBurma（缅甸）”(makethatMyanmar（缅甸）).LetsgiveLiberiaandMyanmarabreak!Allcountrieshaveadoptedthemetricsystem,includingtheU.S.,andmostcountries(butnottheU.S.)havetakenstepstoeliminatemostusesoftraditionalmeasurements.However,innearlyallcountriespeoplestillusetraditionalunitssometimes,atleastincolloquialexpressions.Becomingmetricisnotaone-timeeventthathaseitherhappenedornot.Itisaprocessthathappensovertime.Everycountryissomewhereinthisprocessofgoingmetric,somemuchfurtheralongthanothers.,谁在使用非SI单位制？,2007年3月,常用电磁学单位,磁能积BH：B的单位T(esla)kgs2A1H的单位Am1BH=TAm1m1kgs2能量的单位J(oule)m2kgs2能量密度Jm3m1kgs2因此：BHTAm1Jm3,2007年3月,如何确定电学单位,电学单位与力学单位的关系,s,m,kg,N,J,Js1,A,V,W,kgms2,Nm,kgm2s3,kgm2s3A2,kgm2s3A1,机械功率,电功率,2007年3月,如何确定磁学单位,磁学单位是导出单位,由磁学量的定义方程式来确定。,磁矩m：,磁感应强度B：,磁通：,磁场强度H：,磁化强度M：,磁化率：,磁导率：,2007年3月,计量单位的确定量纲量纲的定义以给定量制中基本量的幂的乘积表示某量的表达式称为量纲。量纲是定性表示量与量之间的关系。例如在长度、质量和时间的量制中，力的量纲为LMT-2。由于导出量的量纲形式表示为基本量量纲之积，故量纲也常常称为“量纲积”。,2007年3月,量纲的运算设有物理量x、y，导出量z，则有：如z=k*x*y则dimz=dimx*dimy(1-1)如z=k*x/y则dimz=dimx/dimy(1-2)如z=k*xn则dimz=(dimx)n(1-3)注意：按照新的国家标准，将“无量纲量改称为“量纲一的量。量纲的加减的运算，只有相同量纲的量才能进行加减运算。,2007年3月,例1、计算速度、加速度的量纲。解：因为速度与质量和时间的关系为：V=L/t由公式（1-2）得：dimV=dimL/dimt=L/T=LT-1加速度与速度和时间的关系为：a=V/t由公式（1-2）得：dima=dimV/dimt=LT-1/T=LT-2,2007年3月,例2利用牛顿第二定律计算力的量纲。解：由牛顿第二定律知：力F为：F=m*a由公式（1-1）得：dimF=dimm*dima由上题计算可得：dima=LT-2所以，dimF=MLT-2,2007年3月,例3计算能和功的量纲。解：由动能公式可知：E=1/2mv2dimE=dimm*(dimv)2=M(LT-1)2=ML2T-2由势能公式可知：E=mghdimE=dimm*dimg*dimh=MLT-2L=ML2T-2由功公式可知：W=FLdimW=dimF*dimL=MLT-2L=ML2T-2由例3可知不同的量可以有相同的量纲。,2007年3月,量纲分析a)方程两边的量纲相等这是量纲的基本性质，通过这个性质可以检查方程是否正确，还可以确定量方程。例：用长度L，速度V及密度来表示力F。解：设F=LxVyzdimF=(dimL)x(dimV)y(dim)zMLT-2=Lx(LT-1)y(ML-3)z=MzLx+y-3zT-yz=1；x+y-3z=1；-y=-2x=2；y=2；z=1F=L2V2,2007年3月,量纲分析b)一般同类量的量纲相同这里强调的是“一般”，并不是说所有的同类量。这是由于对不同的定义方程量纲则不同，或者说在不同单位制下同类两的量纲可以不相同。例：电流强度在CGSE制(厘米-克-秒绝对静电单位制)、CGSM制(厘米-克-秒电磁单位制)及SI制（国际单位制）中的量纲是不全相同,2007年3月,SI单位制的维持机构,Theinternationalsystemofunits,SI,LeSystmeInternationaldUnits,MeterConvention，国际米制公约（LaConventionduMtre）1875年5月20日共有17个国家在巴黎签署的国际公约（Treaty），成立BIPM和CGPM，并由CIPM来组织和管理BIPM和CGPM。至2004年1月有51个缔约国和16个准会员。（中国1977年5月9日宣布，6月16日确认。）,CIPM，国际计量委员会，是CGPM的常设执行结构。theInternationalCommitteeforWeightsandMeasures(ComitInternationaldesPoidsetMesures)。,CGPM，国际计量大会，每四年召开一次，为国际计量最高权力机构。theGeneralConferenceonWeightsandMeasures(ConfrenceGnraledesPoidsetMesures)。,BIPM，国际计量局，总部位于法国巴黎郊区Svres的PavillondeBreteuil。TheInternationalBureauofWeightsandMeasures(BureauInternationaldesPoidsetMesures)。,2007年3月,CGPM会员与准会员(2004年1月29日）,Members(51),AssociatesoftheCGPM(16),2007年3月,计量在中国,1986年以前：“行政计量”1986年：“法制计量”1987年：产品质量检验机构的“计量认证”1998年：引入“实验室认可”机制目前：计量认证/审查认可、实验室认可并行,2007年3月,ISO9000？,ISO：InternationalOrganizationforStandardization,ISO/TC176：质量管理与质量保证技术委员会,ISO9000族：ISO/TC176制定的所有的国际标准，已有21项。,GB/T19000系列：等同采用ISO9000族的国家推荐标准（19项）,2868,ISO共有2868个技术机构：技术委员会（TC）：228（闲置38）分技术委员会（SC）：611工作组（WG）：2022特别工作组：45,2007年3月,产品、服务、质量体系、能力,ISO14000：ISO/TC207制定的关于环境管理体系的标准,OHSMS：OccupationalHealthandSafetyManagementSystemsOHSAS：OccupationalHealthandSafetyAssessmentSeries,HACCP：HazardAnalysisCriticalControlPoint,GSP：GoodSupplyPracticedFDA：FoodandDrugAdministration（U.S.A.）,2007年3月,基本单位导出单位,包括辅助单位在内的具有专门名称的导出单位组合形式的导出单位,SI单位SI单位的倍数单位,国际单位制（SI）,大多是“纪念”单位,2007年3月,1、统一性2、简明性3、实用性4、合理性5、科学性6、继承性,2007年3月,2007年3月,故事：计量单位,秦始皇（前259年前210年）的历史功绩：,“度”是指长度的计量，所用的工具是尺；“量”是指容量的计量，常见的工具有“斗”、“升”等；“衡”是指质量的计量，常见的工具是天平和秤。1丈10尺100寸。秦尺23厘米。,计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动,统一度量衡（前221年前216年）,