计量基础知识培训教材2010

计量基础知识培训教材,2010-09-08,第一讲计量技术概述第二讲计量有关术语第三讲我国的法定计量单位第四讲数字位数与数据修约第五讲测量不确定度的评定第六讲期间核查的有关知识第七讲计量管理知识第八讲国防军工计量法规与规章,第一讲计量技术概述,一、计量、计量学、测量的概念,_计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。注:1、计量的被测对象主要是测量仪器和测量标准。不特指某个操作。2、计量的本质特征是测量。是一种特殊测量。3、国防科技工业计量：是指国防科技工业科研、生产、服务中实现产品量值准确一致、测量数据可靠的全部活动。_计量学：关于测量的科学。_测量：以确定量值为目的的一组操作。,计量与测量的关系,计量理论、管理与科研工作等,测量,计量,与计量无关的测量,量值传递与溯源,二、计量的内容,概括地说，包含计量理论、计量技术和计量管理。主要体现在下列几个方面：1、计量单位和单位制；2、计量器具；注：测量器具按用途分为测量标准器具及工作计量器具。3、量值传递、溯源、检定与校准；4、物理常数及材料与物质特性的测定；5、测量误差、测量不确定度、数据处理及计量人员专业技能；6、计量管理。,三、计量学专业划分发展情况,计量专业划为十大类。分别为:几何量计量热学计量力学计量电磁学计量无线电电子学计量化学计量时间频率计量电离辐射计量光学计量声学计量,第二讲有关计量的术语,一、有关量和单位的术语,（可测量的）量：可以定性区别和定量确定的现象、物体或物质的属性。1）术语“量”可指广义量或特定量。例1，广义量：长度、时间、质量、温度等。例2，特定量：某根棒的长度、某根电线的电阻等。2）量可分为同种量或同类量。,同种量：同单位、能按大小排序、彼此相关、可比较。所谓可比较是指可相互加减并有物理意义，如电能、热能、势能。同类量：同种量可组合成同类量，同单位、可比较、不能按大小排序。确切地说将同类量按大小排序不具有物理意义。如厚度、周长和波长；功、热、能量。3）量是客观的，与单位选择无关。不同单位对同一量有不同数值。4）量是不可数的。可以计数得出的量是计数量。如绕组数n，计数量不属于量的范畴，称为量纲为一的量。5）量是可测的，可用计量单位表达。,6）量独立于操作，不能通过操作定义。7）量存在于某个量制中，不同量制中量的表达不同。（量的）数值：在量值表示中用以与单位相乘的数字。如长度5m中的5。另外，在表头或坐标标注时，正确表示量的数值的方法通常用/nm、t/s，无需文字说明。量值：一般由一个数乘测量单位所表示的特定量的大小。量值可正可负或为零，可用多种形式表示。如：身高1.75m/175cm。,基本量：在量制中，约定地认为在函数关系上彼此独立的量。如：在力学中，一般取长度、质量、和时间作为基本量。导出量：量制中基本量的函数所定义的量。如：速度是导出量，v=s/t，单位符号m/s。单位制：按规定对给定的量制所确定的一组基本单位和导出单位。如：国际单位制（SI）,我国有（计量）单位制。,量制：各个量之间存在确定关系的一组量。量纲：以量制中基本量的幂的乘积表示该量制中一个量的表达式。如：以长度、质量和时间为基本量的量制中，基本量的量纲分别用L、M和T表示，力的量纲为MLT,注意：1、量制中的基本量之间是彼此独立的；但单位制中的基本单位之间并不一定是彼此独立的。例如：基本量如长度、质量等彼此独立。但SI中电流单位安培与米、千克、秒都有关系。但是基本单位之间不能相互导出。2、同一物理量在基本量不同的量制中，具有不同的量纲。,二、有关测量方法的术语,测量的分类按测量方法分：直接测量和间接测量按测量状态分：静态测量和动态测量按操作方式分：手动测量和自动测量按测量场所分：现场测量、在线测量、远距离测量按测量器具是否接触测量对象分：接触测量、非接触测量,直接测量法：不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的测量方法。例：用量筒测量液体体积；间接测量法：通过测量与被测量有函数关系的其他量，而得到被测量值的测量方法。例：通过测量长度确定矩形面积；通过测量导体的电阻、长度和截面积确定电导率。,比较测量：将一个被测量与测量标准的同种量相比较而进行的测量。如：测量工作用玻璃液体温度计的温度值。接触测量：与被测物体直接接触的测量。如：用接触式干涉仪通过比对测量量块的中心长度。绝对测量：通过对一些基本量的直接测量确定被测量值的测量，或者通过能表达物理或化学理论的物理常数和精确的数学公式，间接地同基本单位建立关系确定被测量值的测量注：绝对测量有时又称为定义测量。如y=kx,非接触测量：不与被测物体接触而测出该物体特性的测量。如：用红外测温仪测量物体表面温度。静态测量：被测量的值在测量期间被认为是恒定的测量。注：这里所说的“静态”是指在测量期间被测量值不随时间变化，而不是指测量方法。如：在恒定的状态下，测量一个砝码的质量。动态测量：为确定被测量的瞬时值或被测量的值在测量期间随时间（或其他影响量）变化所进行的测量。,现场测量：在研制、生产或使用的实际场地中对被测对象直接进行的测量。在线测量：对在生产线上或位于主机原位中的被测对象进行的测量。注：又称联机测量或原位测量。,三、有关测量标准的术语,（测量）标准、（计量）基准、标准为了定义、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。如：100欧标准电阻；1kg质量标准；铯频率标准等国家标准：国家承认的，作为国家对有关量的其他测量标准定值依据的测量标准。注：在我国又称为国家（计量）基准。国防最高标准：国防系统中具有最高计量特性的，并经授权在国防系统中进行量值传递的测量标准。,参考（照）标准：在指定地区或组织内通常具有最高计量特性的，并在该地区或组织内进行量值传递的的测量标准。工作标准：用于日常校准（检定）或核查实物量具、测量仪器或标准物质的标准。注：工作标准通常用参考标准校准（检定）。传递标准：用作媒介物以比较测量标准的标准。,核查标准：用来控制测量过程建立数据且被过程所测量的测量设备、产品或其他物体。标准物质：具有一种或多种足够均匀和已确定特性的、用于校准测量设备、评价测量方法或给材料赋值的物质或材料。有证标准物质：附有证书的标准物质，其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序定值，使之可溯源到准确复现的、用于表示该特性值的测量单位，而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。注：国防科技工业用于量值传递的有证标准物质。作为计量标准器具按有关规定进行管理。,四、有关误差的术语,（测量）误差：测量结果与被测量的真值之差1、（测量）误差=随机误差+系统误差2、绝对误差=测量结果真值（按约定真值）3、相对误差=绝对误差/真值如：三只0.1级电阻串联，合成电阻最大相对误差0.1%。4、误差分析中，考虑误差来源要求不遗漏、不重复、不混入不应有的成分。5、给出某点的误差不应带正负号，不是一个区间。MPE为最大允许误差带“”号。,随机误差：测量结果与在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。注：1、可通过增加测量次数的方法加以限制和减小。服从统计规律。2、随机误差等于误差减去系统误差。因为测量只能进行有限次数，故可能确定的只是随机误差的估计值。3、特点：单峰性、有界性、对称性、补偿性,系统误差：对同一量进行多次测量过程中，对每个测得值的误差保持恒定或以可预知方式变化的测量误差。注：1在重复性条件下，对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。2如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；3对测量仪器而言，其系统误差也称为测量仪器的偏移。4系统误差与测量次数无关，不可通过增加测量次数的方法使其消除和减小。,5.系统误差的来源：1)测量仪器的误差测量仪器的误差取决于测量仪器的制造水平。测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。2)环境误差环境因素产生的误差。3)人员误差人的心理和生理因素产生的误差。4)方法误差由于测量方法、计算方法不完善产生的误差.,需知：随机误差和系统误差是两个性质不同的量，随机误差用标准偏差表示，系统误差用可能产生的最大误差表示。,偏差：某值与参考值之差值。偏差=修正值=-误差修正值:用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。修正因子：为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。粗大误差：明显超出统计规律预期值的误差。（即异常因素引起的误差）原因：错误读数、测量器具使用不当、环境突然干扰等(不包含仪器重复性本身影响)。,真值：指与给定的特定量的定义一致的量值。它通过完善的测量才能达到。真值按本性是不确定的，真值通常不能获得，常用约定真值代替。在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”。真值通常是未知的，但下列三种情况除外：#理论真值：三角形内角和恒为180；理想电感和电容，电流与电压相位差恒为90；同一量减同一量为零；同一量自身比为1。,#计量学约定真值：1m等于光在真空中走1/29979245s所通过的距离。再如质量单位千克、时间单位1秒等都有约定量值。#计量标准器相对真值：高一级标准为次级标准误差的1/31/10时，可认为前者是后者的相对真值。,引用误差（仅对测量仪器而言）=测量仪器示值的绝对误差/仪器的特定值注：1、该特定值一般为引用值。例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。2、引用误差一般用在连续分度的仪器中。即仪表的准确度等级是依据引用误差划分的。比如：指针式电压表、电流表、压力表等。用电工仪表举例：0.1级的电工仪表，表示其引用误差不大于0.1%，不能认为在每一个刻度点上的相对误差都小于0.1%。,3、有时为了区别相对误差和引用误差，表示引用误差时，在“%”后加“FS”。4、对于用引用误差确定准确度级别的测量仪器，在使用时应加以注意，一般应在标尺的2/3上限之间使用，以保证测量的准确。,五、掌握以下与测量器具特性有关的术语,测量仪器（计量器具）：单独的或连同辅助设备一起用以进行测量的器具测量设备：测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必需的资料的总称。实物量具：在使用时具有固定形态，用来复现或提供给定量的一个或多个已知值的测量器具。,标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。通常用上下限表明。量程：标称范围两极限差的模。有些知识领域，最大值和最小值之差称为范围。测量（工作）范围：测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量值。示值：由测量仪器所提供的量值。,（测量器具的）重复性：在相同的测量条件下，测量器具对重复使用相同的被测量提供相近的示值的能力。备注：重复性条件：相同的测量程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。测量器具的稳定性：测量器具保持其计量特性持续恒定的能力。备注：一般针对事件而言。又称为稳定度。,测量器具的示值误差：测量器具的示值与对应输入量的真值之差值。备注：同型号的不同仪器，示值误差一般不同。仪器的示值误差必须通过检定/校准得到。已知仪器的示值误差，可对测量结果进行修正。修正后的测量结果的不确定度与示值误差的测量不确定度有关（上级给出）。测量器具的最大允许误差：技术规范、规程中规定的测量器具的允许误差极限值。,备注：测量器具的最大允许误差不是通过检定/校准得到的，它是制造厂对该型号仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是一台仪器实际存在的误差，故不能做修正值使用。测量器具的最大允许误差不是测量不确定度，它给出了仪器的示值误差区间，可作为评定测量不确定度的依据（半宽a）。当直接采用仪器的示值作为测量结果时，由测量仪器引入的不确定度分量可根据该型号仪器的最大允许误差按B类评定方法得到。,准确度等级：符合一定的计量学要求，并使其误差保持在规定极限范围内的测量器具的等级。测量仪器的准确度：测量仪器给出的接近于真值的响应能力。是定性的概念。可用准确度等级或测量仪器的示值误差定量表示。1、所谓定性，可以说：准确度高低、准确度为1级、3等。2、尽量不要定量表示：如准确度为0.25%，0.5mm，0.5mm均不妥。3、不少说明书上的准确度实际上指最大允许误差。4、尽量不要用“仪器的测量不确定度”这种说法，只有测量结果才有不确定度。,六、与测量结果有关的术语,测量结果：由测量所得的赋予被测量的值。测量结果是被测量的最佳估计值，不是真值。在不确定度评定中，常称“被测量之值”为“真值”。（测量结果的）复现性（再现性）：在变化的测量条件下，同一被测量测量结果之间的一致性。备注：变化的测量条件包括测量原理、方法、测量器具、参照标准、观测者、地点、时间、使用条件等。,（测量结果的）重复性：在相同的测量条件下，对同一被测量连续进行多次测量所得结果之间的一致性。备注：重复性条件：相同的程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。（测量结果的）复现性和重复性均可用测量结果的分散性定量地表示。,七、准确度、精密度、正确度,准确度：定义为测量结果与被测量真值之间的一致程度。是一个定性的概念，不能量化。精密度：定义为在规定条件下获得的测量值之间的一致程度。精密度仅指多次测量时各测量值的离散程度。指由于随机影响使测量结果不能完全重复或复现。正确度：定义为无穷多次测量结果平均值与一个参考量值之间的一致程度。,中间白色球为真值；黑色球：精密度高，但正确度低，系统误差大。红色球：准确度高。绿色球：正确度高，但精密度低，随机误差大。,八、首次检定、后续检定、周期检定、使用中检验概念,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。包括：强制性周期检定、修理后检定、周期检定有效期内进行的检定，不论它是由用户提出请求或由于某种理由，在有效期内封印不再有效。,周期检定：按时间间隔和规定程序，对计量器具进行的一种后续检定。使用中检验：为查明计量器具的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后计量器具是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中最大允许误差所进行的一种检查。目的：1、检查测量器具的检定标记或检定证书是否有效。2、保护标记是否损坏。,3、检定后的测量器具是否遭到明显改动。4、误差是否超过使用中最大允许误差。实施人员：具体操作人员或计量人员实施。实施时机：测量器具在有效期内发生事故或其他原因使检定状态明显变化。检验方法：对已知准确度的试样重新测量，两次之差小于仪器允许误差值。,注意：计量检定按管理性质分为：强制检定和非强制检定。按管理环节分为：首次检定、周期检定、后续检定、仲裁检定。强制检定：指列入强制检定范围的测量标准和测量器具必须定期定点地送往法定计量检定机构或经授权的计量技术机构检定。非强制检定指对强制检定范围以外的工作测量标准或工作测量器具，可由使用单位自行依法进行定期检定，若本单位自己不能检定的，可送有权开展量传工作的其他计量技术机构检定。,九、如何选择测量器具的准确度？,选择测量器具的准确度时，一般选择测量器具与被测量的允许误差比应当为1：2以下，以1/31/10为最佳。对军工产品的测量设备一般规定为：校准（检定）用测量标准的不确定度，应不大于被校准（检定）测量设备允许误差极限的1/4。,十、有关证书的术语,检定证书：证明测量器具经过检定合格的文件。检定结果通知书：证明测量器具经过检定不合格的文件。校准证书：证明测量器具经过校准并表示校准结果的文件。法定计量机构：负责在法制计量领域实施法律和法规的机构。,任何单位和个人不准在工作岗位上使用无检定合格印、证或者超过检定周期及经检定不合格的计量器具。在教学示范中使用计量器具不受此限。计量法,十一、有关量值溯源与量值传递的术语,量值溯源是指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量值能够与规定的参考标准（通常是国家基准或国际测量基准）联系起来的特性。量值传递是指通过对测量器具的检定或校准，将国家基准所复现的单位量值，通过各级计量标准传递到工作计量器具，以保证被测量的量值准确和一致。,量值传递的法定要求,1、量值传递必须依据国家计量检定系统；2、计量检定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，取得计量检定人员证书；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。,计量检定系统表：指从计量基准到各等级计量标准直到工作计量器具的检定程序（量值传递程序）所作的技术规定，是计量技术文件。计量检定系统表是建立国家计量基准和各等级的计量标准，开展计量检定和校准，制定计量检定规程和校准规范，组织量值传递和溯源的重要技术依据。,国防测量（计量）器具等级图：由国防科工委组织制定颁布的，对从国防最高测量标准到各级其它测量标准直至工作测量器具的检定主从关系所作的技术规定。由文字和框图组成内容包括国防最高测量标准、各级其它测量标准、工作测量器具的名称、测量范围、不确定度或允许误差极限以及检定方法名称等。,计量检定规程：是计量检定依据的法定技术文件，是对计量器具的计量特性、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所做的技术规定，是计量检定人员从事计量检定工作的依据。*有三种：国家、部门（国务院有关部门）和地方（地方行政部门）计量检定规程,JJG_计量检定规程(针对各种不同类型仪器JJG1-1999(钢直尺)JJGxxxx-2010；计量检定系统表JJG2001-1987线纹计量器具检定系统)；JJF_计量技术规范（通用标准（从JJF1001-1998通用计量术语及定义开始）及各种类型的仪器）,计量检定的法定技术文件主要是计量检定规程和计量检定系统表。计量检定按照计量检定系统表和计量检定规程进行。国家未制定计量检定系统表和计量检定规程的，按照国防科工委制定的国防科技工业计量器具等级图和计量检定规程执行。（国防科技工业计量监督管理暂行规定）,检定：由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而作的全部工作。校准：在规定条件下，为确定测量仪器、测量系统所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与对应的测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。,实行法制管理的计量器具,1、社会公用计量标准器具：是指社会上实施计量监督时具有公证作用的计量标准器具，是法定的统一量值的依据。2、部门和企事业单位使用的最高测量标准3、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入“计量器具强制检定目录”的工作计量器具。,十一、有关测量不确定度的术语,测量不确定度：与测量结果相关的参数，表征合理地赋予被测量值的分散性。此参数可以是标准偏差（标准不确定度）或其倍数（扩展不确定度），或说明了置信水平的区间的半宽度。不确定度的A类评定：用对测量样本统计分析进行不确定度评定的方法。,不确定度的B类评定：用不同于对测量样本统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法。注：A类评定、B类评定，均可以用标准差表示。测量的算术平均值：同一被测量的多次测量结果的估计值。注：测量结果是指被测量的最佳估计值。实验标准偏差：表征同一被测量的多次测量结果分散性的参数，用s表示。标准不确定度：用标准偏差表示的测量不确定度。标准不确定度等于一倍标准偏差。,标准不确定度A类评定与B类评定的比较：根据一组测量数据-根据信息来源以实验标准偏差表征-以估计的标准偏差表征可能性-可信性来源于随机效应-来源于系统效应通常属数理统计研究范畴-通常是校准领域专家的共识,合成标准不确定度：由各个不确定度分量合成的标准不确定度。合成标准不确定度uc（y）表征合理赋予被测量之值Y的分散性，是一个估计标准偏差。注：计算合成标准不确定度时，主要考虑主要分量的影响。（单独表示时，不带正负号）扩展不确定度：由合成标准不确定度的倍数表示的测量不确定度。扩展不确定度（U）是测量结果的取值区间的半宽度，可期望该区间被测量值分布的大部分。注：（单独表示时，不带正负号）,包含因子：为获得扩展不确定度而用作合成标准不确定度的倍数因子。包含因子通常在2至3之间。自由度：计算总和中的独立项个数，即总和中的项数减去其中受约束的项数。注：自由度表示A类或B类评定方法的不确定度，或相应估值方法得到的标准偏差。,测量不确定度的来源测量中可能导致测量不确定度的因素很多,大体上来源于下述几个方面:(1)被测量的定义不完善；(2)复现被测量的测量方法不理想；(3)取样的代表性不够,即被测样本不能完全代表所定义的被测量；(4)对测量结果受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量与控制不完善；,(5)对模拟式仪表的读数存在人为的偏移；(6)测量仪器性能(如灵敏度,分辨力,死区,稳定性等)的局限性；(7)测量标准或标准物质（量值）的不确定度；(8)引用的数据或其它参量的不确定度；(9)测量方法和测量程序的近似和假设；(10)在相同条件下被测量在重复观测中的变化。,影响量：并非被测量但对测量结果有影响的量。一般不包含在数学模型里，即不作为输入量考虑。影响量通常包括：上级校准/检定的不准确；环境温度、大气压力、湿度等的不稳定；仪器分辨力有限；校准/检定方法或程序的近似或假设；标准物质值不准确；参考数据不准确等。注意：影响量不包含运输、操作人员、检定环境下不应有的大的变化。,测量误差与测量不确定度的区别,测量误差与测量不确定度联系：都是与测量结果有关的术语，来自概率论和数理统计学。举例说明二者的区别：分别用钢板尺和卡尺测量某一物体长度，得到测量结果均14.5mm，由于测量结果相同，真值也相同，则两个测量结果的测量误差相同。但由于测量方法不同，其测量不确定度不相同。并且用两种方法分别进行多次重复测量的测量结果分散性是不同的。注：完整地表示测量结果，应包括对被测量的最佳估计值及其分散性参数两部分。,十三、有关测量过程控制的概念,计量确认：是保证测量设备符合预期使用要求所需要的一组操作。通常包括：校准和验证、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与测量设备预期使用的计量要求相比较及所要求的封印和标签。校准是计量确认的核心。,计量确认体系：是保证测量设备满足使用要求的计量管理与计量保证体系。它包括为保证测量设备的可靠、受控，而建立的一套关于测量设备管理的机构、人员、职责、制度、程序、资源和活动的文件。作用:对可能影响产品或服务质量的所有测量设备进行控制，保证所使用的测量设备给出测量结果时其不确定度在允许的极限范围内。,测量过程：是一组相互关联的与实施测量有关的资源、活动和影响量。资源包括测量人员、测量程序、测量方法等。影响量指由环境条件引起的对测量结果有影响的各种因素。测量过程的输入是被测件、测量设备、人员等，输出是校准证书或报告。测量过程控制：是将测量作为一个过程来考虑，监视和分析由测量过程获得的数据，并采取纠正措施，使测量过程的不确定度连续保持在规定的技术要求之内。,测量过程控制的方法,常用方法：核查标准法；最直观的方法：控制图法。控制图法包括：1、平均值控制图法：以时间为横坐标，核查标准的值为纵坐标，以预期要求为控制极限。主要控制测量过程的系统影响。2、标准偏差控制图法：以时间为横坐标，核查标准的标准偏差值为纵坐标，以预期要求为控制极限。主要控制测量过程的随机影响。只有两者都在控制极限之内，才说明测量过程受控。,第三讲我国的法定计量单位,1、我国的法定计量单位定义,定义：是由国家法律承认，具有法定地位的计量单位，是以国际单位制为基础，同时选用非国际单位制单位。明确：国家采用国际单位制。国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位为国家法定计量单位。非国家法定计量单位应废除。,2、包括内容,1）、国际单位制（SI）的7个基本单位（见下表1）。2）、国际单位制中具有专门名称的导出单位和辅助单位。(如立体角单位符号sr（球面度）、功率单位符号W、压力（压强）单位符号Pa、能量单位符号J、Hz、V、C、N、rad、S等),3）、国家选用的非国际单位制（如时间(min、h、d)、平面角（）、噪声（dB）、体积（L）、质量（t）等共16个）。4）、由以上单位构成的组合形式的单位（如kgm/s2）。5）、由词头和以上单位构成的十进制倍数和分数单位（见表2）,表1注意：不要把量的名称与单位名称混淆。,表2倍数单位,注意：SI词头不能重叠和单独使用。,3、应淘汰的计量单位,公尺（m）、公分（cm）、mmHg(1mmHg=133.322Pa、kgf(N),4、常见错误举例,日常校准/检定工作中湿度的表示方法,1、湿度：60%RH；2、相对湿度：60%；3、相对湿度：60%RH；4、湿度：60%。上述四种表示方式中，1、2表达准确完整；3重复表达，4表达不够严谨。,5、量的符号表述原则,1、量的符号通常是单个拉丁字母或希腊字母，有时带有下标或其他说明性标记；2、量的符号不仅可在图表及表达式中使用，也可在叙述性文字中代替量的名称，一般应按量的名称读。3、量的符号在书写和印刷时，一律用斜体，（pH例外）,6、计量单位名称使用规则,1）计量单位名称及简称只宜在口述或叙述性文字中使用，不要用在公式或图表中；2）计量单位名称必须作为整体使用；3）组合单位名称与其符号表示顺序一致；如:质量热容单位符号J/(kgK）读作“焦耳每千克开尔文”。4）乘方形式的单位名称，顺序为指数名称在前，单位名称在后；如：截面系数单位m读作“三次方米。”,5）指数是（-1）或分子为1的单位名称以“每”字开头，乘号没有名称；6）计量单位名称包括方括号中的字在内的为全称。7）书写单位名称时，不应在其中加任何表示乘或除的符号或其它符号。,7、单位符号使用场合及印刷使用规则,1）单位符号既可用于叙述性文字中，也可用于公式、数据表、曲线图等场合；2）单位符号一律正体，一般用正体小写字母（升的符号“L”除外）；若单位名称来源于人名，第一个字母大写正体；3）单位符号无复数；4）必须作为整体使用；,5）单位符号后一般不得附加圆点或其他标点符号；6）单位符号应按中文名称或简称读，不得按字母发音读；7）在一个量值中只使用一个单位，单位符号写在全部数值后，并与数值留1/4个汉字空隙；8）单位符号不得附加角标或其他标记符号；9）平面角单位度、分、秒的符号，在组合单位中应采用（）（）（）形式。,第四讲数据处理的基础知识,1、异常值（即粗大误差）的判定和处理的原则,1）3准则(实验标准偏差已知)：又称拉依达准则，以测量次数充分大（）为前提。实际工作中常以贝塞尔公式算得的s代替，以平均值代真值。对某个可疑数据，若其残差满足则剔除xd。,2）格拉布斯准则(实验标准偏差未知)：设正态独立测量的一个样本x1、x2、xn,对其中的一个可疑数据（当然它残差绝对值最大），有如下的判别准则：注意：可疑值也一并加入s的计算中。G(,n)为格拉布斯准则的临界值。P189页列出了n=350，显著性水平=0.01，0.05的G(,n)。3）狄克逊准则（适于剔除一个以上异常值）,2、有效数字,从左起第非零数字一直到最后一个数字为止，都是有效数字。例如：0.0045表示有2位有效数字，测不准部分数字是0.510-3，0.004500，则认为有4位有效数字，测不准部分数字是0.510-5，如果近似数3400的测不准部分数字是0.5102，应写为34102，而不应写为3400。0.0030100kg有5位有效数字。0.01225L有4位有效数字。,3、提倡采用科学记数法。,目的：可以避免对很大的数末端0写得过多，或对很小的数首端小数点后0写得过多。即可以采用al0m记数法，其中0.1a1，或1a0，称x与y正相关，当r0，称x与y负相关。下图表示了四种实验统计的结果的情形，它们分别是线形相关、正相关、负相关和实际的不相关。,yyxxr=+1r=0,2、相关程度的判断(1)两分量相互独立或不可能相互影响，r(x,y)=0(2)一个分量增大时，另一个分量可正可负；一个分量减小时，另一个分量可正可负；r(x,y)=0(3)不同体系产生的分量，r(x,y)=0(4)两分量虽相互影响，但确认影响甚微，为简化，r(x,y)=0,(5)仅知r(x,y)在-1,+1上对称分布，就平均而言，可认为r(x,y)=0(6)两分量间有正线性或近似正线性关系，r(x,y)=1(7)一个分量增大时，另一个分量也增大；一个分量减小时，另一个分量也减小；r(x,y)=1(8)已知相关，为可靠，r(x,y)=1,（二）分情形进行合成1、直接测量，各分量独立不相关2、间接测量（1）输入量独立不相关,a.函数形式为Y=A1X1+A2X2+A3X3+.+AnXnb.函数形式为Y=cX则,（2）各输入量之间相关r(xi,yi)=1,注意：参与合成的各分量是指直接“贡献”给被测量测量结果的输入量、影响量，它们与被测量在量纲单位或尺度上如存在一个传播系数（因子）的关系，必须计入。,（三）合成标准不确定度的自由度合成标准不确定度uc(y)的自由度称为有效自由度Veff。有效自由度定义为方差的估计值的自由度。如果uc(y)的平方等于各不确定度分量及灵敏系数的平方和。则有效自由度Veff可由韦尔奇-萨特思韦特公式计算。Veff=显然Veff对于合成标准不确定度uc(y)，一般情况下都按t分布处理。,1、简易法1）实际工作中k值可取2（p=95.45%）3（p=99.73%）2)当不进行有效自由度计算时,按给定置信概率或置信水平k的取值.测量结果服从正态分布的k值,六、确定被测量Y可能值分布的包含因子k,测量结果服从均匀分布的k值,2、自由度法，包含因子kp的计算步骤1)确定合成标准不确定度uc(y)2)估算有效自由度Veff3)根据置信概率p、uc(y)的有效自由度Veff，查t分布表得到tp(Veff)，Veff截尾法取整数。如10.6510。（避免人为提高统计准确度）,t分布的tp(Veff)值表,4）取kp=tp(Veff)。5）选择包含因子时应注意的问题：a如果uc(y)的自由度较小，并要求区间具有规定的置信水平p，当按中心极限定理估计接近正态分布时，kp采用t分布临界值。当eff充分大而被测量可能值又接近正态分布时，可以近似认为k95=2,k99=3。b如果可以确定Y可能值的分布不是正态分布时，不能按k=23及kp=tp(eff)计算。,七、确定扩展不确定度U,1、扩展不确定度的表示（U或Up）1）U=kuc2）Up表示具有概率p的置信区间的半宽，Up=kpuc(y)。,八、给出测量不确定度报告,测量结果可表示为：Y=yUy是被测量Y的最佳估计值，被测量的可能值以较高的置信概率落在区间y-U，y+U内、即y-UYy+Um=(100.0210.072)g(k=2)m=100.021g，U=0.072g，(k=2)m=100.021g,uc=0.036g,v=9m=100.021(0.036)g,v=9m=100.021(36)g,v=9,九、不确定度分析例题,例1：已知标称值为1000g标准砝码的三倍标准偏差为240g,求标准不确定度。（P251）标准不确定度：uB=240/3=80(g)相对标准不确定度：uB/ms=80g/1000g=8010-9,例2：已知标称值为10的标准电阻的阻值在23时为10.007413（99%置信水平），求标准不确定度。（P251）由p=0.99，查表得k=2.58已知a=13标准不确定度：u=a/k=13/2.58=5.1,例3、已知某因素的影响，器件尺寸有2/3的可能性在10.07mm到10.15mm范围内，可认为近似正态分布,求标准不确定度。p=2/3=0.667查表得k=0.967uB=(b+-b-)/2k=(10.15-10.07)/(20.967)=0.041mm,例4、已知一台数字电压表在校准周期内，1V的不确定度为读数的1410-6倍加量程的210-6倍，观测值为0.928571V，求标准不确定度。(（P251）a=0.928571V1410-6+1V210-6=15VuB=15/1.732=8.7V,例5：标称值为1000的标准电阻器RS,经检定给出u(RS)=100m,用电阻可忽略的导线串联得到10k的参考电阻Rr,求合成标准不确定度。即xi之间相关，且相关系数为+1,y=Rr=f(Ri)=R1+R2+R3+.+R10=10kci=1uc(y)=uc(Rr)=10100m=1相对合成标准不确定度：uc(y)/y=1/10k=110-4,例6：对某量测量6次，数据如下：12.58、12.54、12.35、12.45、12.43、12.25，求试验标准偏差贝塞尔法：=12.42s=0.14极差法:s=(xmax-xmin)/dn=(12.58-12.25)/2.53=0.13(n6)fd-自由度,例7:用卡尺对某工件直径重复测了三次，得数据：15.125mm，15.124mm，15.127mm，试写出其测量的最佳估计值和测量重复性。已知该卡尺的产品合格证书上标明其最大允许误差为0.025mm，假设测量服从三角分布(置信因子取)，试表示其测量结果。解：1、简易法：(1)计算出算术平均值：15.1253;因n6,用极差法统计得测量重复性：0.0018mm(2)用A类评定方法估计测量不确定度分量之一：计算出算术平均值的标准偏差(多次测量的重复性)0.0018/=0.001mm,(3)用B类评定方法估计测量不确定度分量之二：0.025=0.015mm(4)求合成标准不确定度：=0.015mm(5)用合成标准不确定度表示测量结果：15.125(15)mm或(15.1250.015)mm(6)计算扩展不确定度U=kuc=20.015=0.030mm,2、自由度法：测量不确定度分量之一，重复测量分量的自由度1=3-1=2；假设卡尺的允许误差分量的自由度为2=8（估计其不可靠程度为25%），故按公式计算有效自由度eff=再按p=0.99查表得t99()=2.576最后计算扩展不确定度U99=t99()uc=2.5760.015=0.039(mm),例8、测量某圆柱形工件直径测量问题概述用游标卡尺直接测量标称值为50mm的圆柱形工件的直径。重复测量三次，测量值为50.020mm，50.014mm，50.004mm，工件和卡尺随温度的变化、工件的圆度等对测量值的影响均可忽略不计,试给出测量结果。,测量结果的最佳估计测量不确定度分析与评定,游标卡尺的不准确引入的标准不确定度游标卡尺的允许误差极限为0.020mm，假设为均匀分布，故有,测量重复性引入的测量结果标准不确定度u2=0.0095mm/1.732=0.0055mm合成标准不确定度（u1,u2互不相关）,扩展不确定度测量结果的表示该圆柱形工件直径为（50.0130.026）mm（k=2）,例9、测量某圆筒体体积测量问题概述现用千分尺分别测量圆筒的直径D和高度H，再计算出该圆筒的体积。先建立测量的数学模型式中：V-圆筒的体积；D-圆筒的直径；H-圆筒的高度。,整理测量数据任选圆筒的六个不同直径位置处测量其直径D值，任选圆筒的六个不同高度位置处测量其高度H值，测量数据及其计算的平均值、标准差列表如下。其中实验标准差是按贝塞尔公式估计得到的。,某圆筒的测量数据,测量结果最佳估计：测量不确定度主要来源分析根据对实际测量情况的分析，圆筒直径的不均匀、圆筒高度的不均匀、千分尺校准的不确定度、千分尺读数的分散性是该测量问题可能的测量不确定度主要来源。,圆筒直径和高度的不均匀引入的不确定度（用A类方法）,千分尺校准的不确定度千分尺说明书规定允许误差极限为0.001cm，假设为均匀分布，故有,千分尺读数的分散性引入的不确定度这里，按B类方法评定。估计所用千分尺读数的分散性不会超过最小分度的1/2，最小分度的1/2为0.0005cm，假设为均匀分布，故有,以上对测量结果不确定度的贡献又可归结为对圆筒直径的测量不确定度u（D）和对圆筒高度的测量不确定度u（H）。即,计算灵敏系数,计算合成标准不确定度=0.0013cm3确定扩展不确定度（k=2）,测量结果的表示该圆筒体积为（k=2）,本例测量的数字模型是乘幂形式，采用相对测量不确定度的方式更为简便。根据上述公式，有p1=2，p2=1，故有=1.6%,例10、电阻器校准问题。测量问题概述电子设备需要使用1M的电阻器，要求其允许误差极限在0.1%以内，对所选的电阻进行测量，确定是否合格。测量方法用检定合格的五位半数字多用表的测量电阻功能档，测量被测电阻的电阻值。电阻测量功能档的最大允许误差为（0.005%读数+3最低位数值）；测量档的最低位数值：0.01k；实验室温度：（231），温度系数的影响可忽略。,测量数据记录1M电阻器测量数据,计算实验结果和标准差,测量不确定度分析与评定测量不确定度的主要来源：数字多用表不准确；由于随机因素影响产生的读数不准确标准不确定度的评定a、数字多用表不准确引入的测量不确定度按B类方法评定，区间半宽度为k,假设为均匀分布故相对标准不确定度,b、读数重复性引入的标准不确定度,c、自由度B的自由度的近似估计为A的自由度为n-1=9,相对合成标准不确定度的评定,扩展不确定度评定要求置信水平为95%，有效自由度取整数为15后，查t分布表测量结果U=0.02%(k=2.14,p=95%),1M电阻器的校准结果可看出：校准不确定度与最大允许误差之比为1：5，即校准不确定度对判断结论可忽略，检定合格。,七、测量不确定度在合格评定中的应用,测量不确定度在合格评定中的应用,显然，B、F/C、G这两种风险的大小，都决定于不确定度U与误差限的比例关系，原则上不确定度U越小而误差限越大，则误判的风险越小，反之则误判的风险越大。在用于测量不确定度的合格判定中，定量确定不确定度U和误差限的比例关系可参照国际上如下的做法。,对于B、C、F、G情况，若U（k=2）则判定测量结果合格。,测量结果的可能情况,第六讲期间核查的有关知识,一、对测量标准的期间核查应按规定的程序和日程进行,在ISO/IEC17025:2005检测和校准实验室能力认可准则5.6.3.3款的阐述为：“应根据规定的日程对参考标准、基准、传递标准或工作标准以及标准物质进行核查，以保持其校准状态的置信度”。,5.5.2设备在使用前应进行核查或校准；5.5.9无论什么原因，若设备脱离了实验室的直接控制，实验室应确保该设备返回后，在使用前对其功能和校准状态进行核查，并能显示满意结果。5.5.10当需要利用期间核查以维持设备校准状态的可信度时，应按照规定的程序进行。,国防科技工业计量监督检查评审标准（试行）中.“对新购置的或关键的通用测量设备和专用测试设备，应根据其特点核技术状况，采用适宜的期间核查方法控制”。国防科技工业计量监督检查细则（试行）中.“最高计量标准器具应建立和实施期间核查程序（或稳定性考核），对核查结果的有效性应进行评价，并保存核查记录。”,期间核查对象：主要是针对测量标准说的，且测量标准的期间核查应按制定的程序进行，而且要将测量标准的期间核查纳入年度计划，并在规定的日程完成。时间间隔：应充分考虑时间间隔对期间核查作用有效性的影响，其规定的日程宜选在两次校准/检定间隔时间的一半，或需要进行期间核查的时机，如测量标准运行过程中发现可疑现象等。,二、期间核查通过核查标准实现,期间核查定义：即“运行检查”，是指在两次校准（检定）期间通过核查标准所做的等精度核查。,期间核查目的：是维持和保持测量标准的校准状态，防止在两次正式校准（检定）期间内使用不符合要求的测量标准。一旦产生偏移，可采取适当方法和措施，尽可能减少和降低由于设备或校准状态失效而产生的成本和风险。核查标准的本质：实际上是用来代表被测对象的一种相对稳定的仪器、产品或其他物体，它的量限、准确度等级都应接近于被测对象，其稳定性要优于实际的被测对象。不一定准确但性能要稳定，如采用二次仪表必须具有足够分辨力。,核查标准可选用：1.高一准确度等级的计量标准；2.同准确度等级计量标准（进行比对）；3.采用稳定性好，灵敏度高的被测件（在不同时间进行多次重复测量）；4.其他可采用于核查的被测件。5.利用标准物质进行核查。若无法得到核查标准（如破坏性试验），就无法进行期间核查。,核查检测点的选择：1、对新购设备，应选择能够体现设备或标准的测量能力，最有可能反映设备或标准的实际状态，一般是典型参数和测量范围的典型值，尽可能兼顾到设备或标准进行校准/检测的重要参数和测量范围。如三等量块标准装置,测量范围为（0.5100）mm,其核查标准可选为1mm,50mm,100mm三个检测点。,2、选择使用最频繁的参数和量程；3、必须分析历年的校准/检定证书，选择示值变动性最大的参数和量程作为核查参数和量程。,三、不是所有的设备都需要进行期间核查,需要实施期间核查的测量标准包括：1.新建立的测量标准；2.测量标准稳定性考核结果不好，漂移率较大，或使用非常频繁的设备；3.经常携带到现场进行计量校准（检定）的测量标准；4.测量标准在运行过程中有可疑现象发生；5.脱离了实验室的直接控制，如送检溯源或借出（测量标准一般不外借）返回后使用前的测量标准设备。,四、期间核查不是再校准,期间核查不是一般性的功能检查，更不是缩短校准（检定）周期的再校准。被选为核查标准的样品件，对其期间核查的项目、量程、核查点少于对其周期校准（检定）的项目、量程、核查点，只要能证实测量标准保持校准状态的可信度这一目的，并维持实验室可接受的投入即可。,五、期间核查方法及评定,1.测量标准示值变化的核查将核查标准送上级计量技术机构进行校准得到的某测量项的某测量值Y0，与本测量标准期间核查得到的同测量项同测量点的算术平均值Y相比较,应不超过检测点规定的检出限，即|Y-Y0|2s，s即用该测量标准测量核查标准或被测对象得到的实验标准偏差。,与同级别的（计量技术机构）校准实验室的相同测量标准的某测量项某测量点进行比对，其核查的比对结果差值Ya与Yb之差的绝对值应满足|Ya-Yb|U。U为被核查的测量标准的扩展不确定度。若不满足，应分析评估产生偏移的原因，分析原因时应考虑所选择比对设备或标准的校准状态的置信度，也就是尽可能减小和排除比对设备或标准引入的影响。,核查标准经测量标准校准得到的值Ya，与该核查标准上周期用同一测量标准检定/校准对应点的Yb之差应不大