计量学课件(精)

1、计量学基础教学课件中国计量学院计量测试工程学院计量学基础 课程组组织编写 机械工业出版社普通高等教育测控信息技术规划教材1中国计量学院计量测试工程学院第一章 绪论 第一节 计量的作用和意义 任何事物都是由一定的“量”组成，并通过“量”来体现其状态。为了认识“量”并确切获得其量值，只有采用计量的方法实现。科学上通过计量测试手段产生重大发现例子有 1、万有引力定律精密扭秤实验 2、相对论水星近日点移动、光线在重力场中的弯曲、引力红移三大实验 3、关于弱相互作用下宇称不守恒的理论 衰变实验（吴健雄）一、 计量与科学技术2中国计量学院计量测试工程学院 著名科学家门捷列夫说：“没有计量，就没有科学”。意

2、为自从有了计量手段才逐步形成了科学理论。 聂荣臻元帅：“科技要发展，计量须先行；没有计量，寸步难行。” 因此，可以说计量成为涵盖“农轻重”、“海陆空”、“吃穿用”各领域，是国民经济的“倍增器”、科学研究的“先行官”、军事上的“战斗力”、法制法规中“物化法官”。第一节 计量的作用和意义3中国计量学院计量测试工程学院二、 计量与生产 计量被称为“工业生产的眼睛”，渗透在产品生产的每个环节，是评定产品等级的依据。如某些钢铁生产企业的板材轧制工艺中就需要对煤气进行准确计量，否则，会造成温度不足产品质量下降或既烧损了钢材又多燃烧了煤气的双重浪费问题。先进制造业中的计量检测技术已成为提高质量、降低成本的重

3、要手段。 世界工业国家将计量检测、原材料和工艺并列为现代化生产的三大支柱。第一节 计量的作用和意义4中国计量学院计量测试工程学院三、 计量与国防 现代战争需要现代化的武器装备作保证。 现代化武器研制、生产需要先进的计量测试技术做基础。2005年我国“神舟”6号飞船的发射成功，2007年我国成功发射了“嫦娥一号”深空探测卫星，标志着我国宇航计量技术已达到国际领先水平。 国防科研对计量技术非常重视，各部门都设有高水平的计量站（所），负责本领域的量传与溯源工作。第一节 计量的作用和意义5中国计量学院计量测试工程学院四、 计量与人民生活 在现代生活中，计量科学技术时刻伴随着我们。 我们非常关注日常购物

4、涉及的计量器具、家用电能表、煤气表、水表和热能表（俗称“民用四表”）的准确性。出租车计价器、加油站流量表、车速测定仪等计量准确性也是人们投诉较多的问题。 医学仪器的准确性一直受到国家重视，量传与溯源体系也逐渐在完善。但还有许多问题需要解决，值得引起我们的高度重视。第一节 计量的作用和意义6中国计量学院计量测试工程学院五、 计量与贸易 目前世界已进入经济全球化的阶段，商贸计量得到广泛发展。 经济贸易科学、准确、公正需要先进的计量测试技术做基础。我国加入WTO后，出现许多技术性贸易壁垒，如欧盟针对浙江打火机产品提出的“CR法案”，被中外媒体广泛称为“中国加入WTO第一案”，是典型的技术性贸易壁垒。

5、最近，由中国计量学院和宁波出入境检验检疫局联合开发的检测仪器使这一问题得到较好解决。第一节 计量的作用和意义7中国计量学院计量测试工程学院第二节 计量学、计量和测量一、 概述 计量这个名词对现代人来说并不陌生，在过去几千年里一直被称为“度量衡”。 度：长度，对应的量具是“尺”； 量：容量，对应的量具是“斗”； 衡：重量，对应的量具是“秤”。 解放初期，中央财经委员会技术管理局度量衡处把度量衡称为“计量”。 现在，计量已扩展到国民经济各领域。8中国计量学院计量测试工程学院二、 测量 根据计量检定规范JJF1001-1998通用计量术语及定义的规定，测量的定义为： 测量：以确定量值为目的一组操作。

6、（1）要选择相应的测量原理和方法、标准和仪器等；（2）进行一组操作；（3）获得被测量的量值。 要注意测量与计量在概念上的区别。第二节 计量学、计量和测量9中国计量学院计量测试工程学院三、 计量学 JJF1001-1998通用计量术语及定义定义 计量学（metrology）：关于测量的科学。 计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面，是现代科学的重要组成部分。 一个主要任务：逐步将不可测量的量转化为可测量的量，从而达到改善和控制该量的目的，起到推动社会发展和进步的作用。第二节 计量学、计量和测量10中国计量学院计量测试工程学院四、 计量 计量（ measurement ）：实现单位统一，量值准确

7、可靠的活动。 为了达到这一目的，需要： 依靠法制的手段-中华人民共和国计量法； 依靠监督管理手段-各级计量监管部门； 依靠科学技术-研究新的测试方法、提高测量精度； 依靠计量技术-建立基、标准，进行量值的传递、溯 源等。 第二节 计量学、计量和测量11中国计量学院计量测试工程学院第三节 计量的对象、内容和特点一、 计量的对象 计量的对象主要是物理量。 当前普遍开展的有几何量、热学（温度）、力学、电磁学、（无线电）电子学、时间频率、光学、电离辐射、声学和化学量计量，即所谓的十大计量，是传统的计量对象。同时，在一些高新技术领域（如：生物、医学、环保、信息、航天和软件等的专业领域）的计量测试也已逐步

8、开展起来了。12中国计量学院计量测试工程学院二、 计量的内容 包括计量理论、计量技术和计量管理等。具体有： 1、计量（测量）单位与单位制。 2、计量器具（测量仪器）。 3、量值传递和量值溯源。 4、物理常量、材料与物理特性的测定。 5、测量理论与数据处理、不确定度及其方法。 6、计量管理、计量保证与计量监督。第三节 计量的对象、内容和特点13中国计量学院计量测试工程学院专业计量简介 几何量计量：描述物体大小、长短、形状和位置。它的基本参量是长度（米）和角度。 热学（温度）计量：描述物体的冷热程度。它的单位名称为开尔文。 力学计量： 研究的对象是物体力学量的计量和测试。包括质量、密度、容量、粘度

9、、重量、力值、硬度、转速、振动、冲击、压力、流量、真空等计量项目。第三节 计量的对象、内容和特点14中国计量学院计量测试工程学院专业计量简介 电磁学计量：研究的对象是电学量领域的电流、电压、电阻、电容、电杆、功率等参量及磁学量领域的磁场、磁材料的测量。 光学计量：主要内容包括光度、色度、辐射、激光、材料光学等等。 时间频率计量：研究时间频率基准建立、测量及相关参量（如微波频率、频率稳定度）的测量。第三节 计量的对象、内容和特点15中国计量学院计量测试工程学院专业计量简介 声学计量：研究声学基本参量（如声压、声强）和主观评价参量（如响度、听力损失）的测量。 (无线电）电子学计量：主要研究与电磁波

10、有关的各种电磁参量（电压、功率、衰减、噪声、失真系数、调幅系数等等）的计量。 化学计量：关于物质成分、物理化学性质和物质结构的测量。第三节 计量的对象、内容和特点16中国计量学院计量测试工程学院 电离辐射计量：研究电离辐射相关量的测量方法。所谓电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总称，其种类很多，高速带电粒子有粒子、粒子、质子，不带电粒子有种子以及X射线、射线。 标准物质：所谓标准物质是具有一种或多种均匀并已确定了特性值的，用于校准测量设备、评价测量方法或者给材料赋值的物质或材料。也称参考物质。可以是纯的或混合的气体、液体或固体。17中国计量学院计量测试工程学院 在欧美国家，这两个名词在概念上已

11、逐渐接近一致,只有在特殊的情况下才加以区分。 在我国，目前来讲还是要对其加以区别。“计量”是可以追溯到标准量的测量，是有“根”的测量。除了获得量值外还要有一系列“活动” 。而测量则是为了获得量值，通常不会考虑溯源问题（并非不重要，而是往往被忽略）。“计量”与“测量”在概念上的区别第三节 计量的对象、内容和特点18中国计量学院计量测试工程学院三、 计量的基本特性 1）、计量的技术特性 （1）一致性是计量工作的本质； （2）准确性是计量工作的核心； （3）溯源性是准确性和一致性的必要条件； （4）法制性是一致性和准确性的重要保证； （5）社会性是由现代计量学涉及众多专业领域 所决定。第三节 计量的

12、对象、内容和特点19中国计量学院计量测试工程学院三、 计量的基本特性2）、计量的管理特性 计量或计量技术的上述五个特性，也能反映出计量管理的特性，但单从计量管理的性质和特点方面看，计量管理具有技术性、服务性、群众性、权威性等特性。 综上可见，计量是技术和管理的结合体，具有双重性。第三节 计量的对象、内容和特点20中国计量学院计量测试工程学院第四节 计量学的分类一、 计量学的分类 计量学分为：通用计量学，应用计量学，技术计量学，理论计量学，法制计量学，经济计量学，品质计量学，纳米计量学，纳米计量学，分离计量学。 当前国际上趋向于把计量学分为科学计量、工程计量和法制计量三类，分别概括计量学的基础、

13、应用和社会事业三方面的内容。 这里计量学通常简称计量。21中国计量学院计量测试工程学院二、 科学计量 科学计量是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究，用最新的科学技术成果精确地定义和实现计量单位，并为科技创新和高科技的发展提供可靠的测量技术基础。 我国国家计量研究机构有那几个？ 中国计量科学研究院，中国计量测试研究院， 国家标准物质研究中心。第四节 计量学的分类22中国计量学院计量测试工程学院三、 工程计量 工程计量也称工业计量，是指各种工程、工业、交通运输、能源、信息等行业中的应用计量。例如：能源和原材料的物流和消耗计量测试，生产工艺流程的监控，产品（工程）质量与性能测试等。 近年来，同位

14、素、激光、超导、计算机、新型传感器、纳米等新技术在现代生产和工程经计量技术中得到广泛应用。是量限向两端扩展。第四节 计量学的分类23中国计量学院计量测试工程学院四、 法制计量 计量涉及到对计量单位、测量方法、测量设备和测量实验室的法定要求： 1）国家政府机关通过制定、实施计量法律、法规、规章，对一部分计量单位、测量方法、测量器具、测量数据和测量实验室实行法定监督管理。 2）使用计量器具的单位，依据法规或合同规定，保证与贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测、资源控制、社会管理等有关测量结果的公正性和可靠性，以取得用户的信任。第四节 计量学的分类24中国计量学院计量测试工程学院第五节 计量学的创

15、立与发展一、 计量学的创立 现代计量学的创始可追溯到17世纪前后。物理学的建立和发展为计量学的发展奠定了基础。 牛顿力学理论力学计量 热力学理论热学计量 欧姆定律、法拉第电磁感应定律电磁学计量 工业革命几何量计量25中国计量学院计量测试工程学院 英国的“码”，是英国国王亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离。一、 计量学的创立第五节 计量学的创立与发展26中国计量学院计量测试工程学院一、 计量学的创立 提出建立十进计量制度和建立以自然物为计量单位的设想。 这个阶段的计量基准，属于宏观计量器具。 1875年，“米制公约”的签订促进了各国计量制毒走向统一，称为现代计量学创立的标志。 第五节

16、 计量学的创立与发展27中国计量学院计量测试工程学院二、 米制的产生及其发展 1）米制建立于18世纪90年代，是法国大革命的第一个科学成果。 2）1791年，国名议会采纳了以米为单位的计量制度的计量制度的建议。 3）1875年5月20日正式签署了“米制公约”。 成立国际计量大会（CGPM）、国际计量委员会（CIPM）、国际计量局（BIPM）。确定“国际米”和“国际千克”的法律地位。第五节 计量学的创立与发展28中国计量学院计量测试工程学院三、 国际单位制的诞生 1954年，第十届国际计量大会决定采用米、千克、秒、安培、开氏度、坎德拉6个单位作为建立新单位制的基本单位。 1960年第十一届国际计

17、量大会正式定名为“国际单位制”，符号为“SI”。1967年第十三届国际计量大会把开氏度改称开尔文。 1971年第十四届国际计量大会物质的量摩尔增列为国家单位制的第七个基本单位。第五节 计量学的创立与发展29中国计量学院计量测试工程学院四、 量子计量基准的历史与进展 1）量子物理学带来的新概念 能量子的提出；光子理论的建立；波粒二象性；微观粒子的能级；测不准关系。 2）量子计量基准的发展 1960年国际计量大会采用86Kr光波长度基准为量子计量基准。 3）最新的量子计量基准 第五节 计量学的创立与发展30中国计量学院计量测试工程学院1、以法令（诏书）建立全国统一的度量衡制度 2、使用标准器 3、

18、采用先进的十进制 4、规定度量衡器具的允许误差 5、度量衡器具的校正 6、减少温度、湿度的影响一、秦朝在计量发展过程中的贡献第六节 我国计量的起源和发展简史31中国计量学院计量测试工程学院第六节 我国计量的起源和发展简史二、 新莽嘉量是承前启后的汉代度量衡的典型代表32中国计量学院计量测试工程学院三、 指南车和记里鼓车 指南车 记里鼓车第六节 我国计量的起源和发展简史33中国计量学院计量测试工程学院四、 唐代白牙尺和红牙尺 白牙尺 、 红牙尺第六节 我国计量的起源和发展简史34中国计量学院计量测试工程学院五、 元代简仪和仰仪 简仪 仰仪第六节 我国计量的起源和发展简史35中国计量学院计量测试工程学院六、 明代戥秤第六节