計量基礎知識初中級省公開課一等獎全國示范課微課金獎

全國質量專業(yè)技術人員職業(yè)資格考試計量基礎南京市質量技術監(jiān)督技術咨詢服務中心講課：魯凱1/63考題分布

計量基礎年度總分計量基礎知識卷面百分比200分42分21％170分32分19％170分29分17％170分28分16％2/63真題類型基本概念3212計量單位7343測量儀器5423測量結果1112測量誤差和測量不確定度91096測量控制體系00013/63計量基礎第一節(jié)基本概念第二節(jié)計量單位第三節(jié)測量儀器第四節(jié)測量結果第五節(jié)測量誤差和測量不確定度第六節(jié)測量控制體系4/63一、計量內容、分類和特點（一）計量內容計量：是實現(xiàn)單位統(tǒng)一、保障量值準確可靠活動。計量學：是關于測量科學，它涵蓋測量理論和實踐各個方面。計量管理：是為經濟而有效地滿足社會對測量需要而進行一項法制、技術和管理方面有組織活動。計量內容：包含六個方面。（1）計量單位與單位制；（2）計量器具（或測量儀器），包含實現(xiàn)或復現(xiàn)計量單位計量基準、計量標準與工作計量器具；（3）量值傳遞與溯源，包含檢定、校準、測試、檢驗與檢測；（4）物理常量、材料與物質特征測定；（5）測量不確定度、數(shù)據(jù)處理與測量理論及其方法；（6）計量管理，包含計量確保與計量監(jiān)督等。5/63一、計量內容、分類和特點（二）計量分類（1）科學計量：是指基礎性、探索性、先行性計量科學研究，它通常采取最新科技結果來準確定義和實現(xiàn)計量單位，并為最新科技發(fā)展提供可靠測量基礎。（2）工程計量：又稱工業(yè)計量，是指各種工程、工業(yè)、企業(yè)中實用計量。伴隨產品技術含量提升和復雜性增大，為確保經濟貿易全球化所必需一致性和交換性，它已成為生產過程控制不可缺乏步驟。（3）法制計量：法制計量是指由政府或授權機構依據(jù)法制、技術和行政需要進行強制管理一個社會公用事業(yè)，其目標主要是確保與貿易結算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測、資源控制、社會管理等相關測量工作公正性和可靠性。6/63一、計量內容、分類和特點（三）計量特點（1）準確性：是指測量結果與被測量真值一致程度。（2）一致性：測量結果應是可重復、可再現(xiàn)（復現(xiàn)）、可比較。（3）溯源性：是指任何一個測量結果或測量標準值，都能經過一條含有要求不確定度不間斷比較鏈，與測量基準聯(lián)絡起來特征。（4）法制性：是指計量必需法制保障方面特征。7/63二、計量法律法規(guī)（一）《中華人民共和國計量法》1985年9月6日公布，1986年7月1日起施行，共6章35條立法宗旨：加強計量監(jiān)督管理，保障國家計量單位制統(tǒng)一和量值準確可靠，有利于生產、貿易和科學技術發(fā)展，適應社會主義當代化建設需要，維護國家、人民利益。適用范圍：中華人民共和國境內，全部國家機關、社會團體、中國人民解放軍、企事業(yè)單位和個人，凡是使用計量單位，建立計量基準、計量標準、進行計量檢定，制造、修理、銷售、使用計量器具和進口計量器具，開展計量認證，實施仲裁檢定和調解計量糾紛，進行計量監(jiān)督管理方面所發(fā)生各種法律關系，均為計量法適用范圍。8/63二、計量法律法規(guī)（二）計量法律和法規(guī)計量法律：即1985年9月6日全國人大常委會審議經過《中華人民共和國計量法》。計量法規(guī)：計量行政法規(guī)和規(guī)范性文件，比如：《中華人民共和國計量法實施細則》、《關于在我國統(tǒng)一實施法定計量單位命令》等。計量規(guī)章、規(guī)范性文件（1）國務院計量行政部門制訂各種全國性單項計量管理方法和技術規(guī)范。比如《中華人民共和國強制檢定工作計量器具明細目錄》、國家計量檢定規(guī)程等。（2）國務院相關主管部門制訂部門計量管理方法。比如《國防計量監(jiān)督管理條例》等。（3）縣級以上地方人民政府及計量行政部門制訂地方計量管理方法。如《南京市計量管理方法》等。9/63三、計量溯源、校準和檢定（一）量值溯源量值溯源性：經過一條含有要求不確定度不間斷比較鏈，使測量結果或測量標準值能夠與要求參考標準（通常是國家計基準或國際計量基準）聯(lián)絡起來特征，稱為量值溯源性。主要技術伎倆：校準和檢定。10/63三、計量溯源、校準和檢定（二）校準校準：在要求條件下，為確定測量儀器（或測量系統(tǒng)）所指示量值，或實物量具（或參考物質）所代表量值，與對應由其測量標準所復現(xiàn)量值之間關系一組操作。校準主要目標：（1）確定示值誤差，有時（依據(jù)需要）也可確定其是否處于預期允差范圍之內；（2）得出標稱值偏差匯報值，并調整測量儀器或對其示值加以修正；（3）給標尺標識賦值或確定其它特征值，或給參考物質特征賦值。（4）實現(xiàn)溯源性。11/63三、計量溯源、校準和檢定（三）檢定檢定：查明和確認測量儀器是否符正當定要求程序，它包含檢驗、加標識和（或）出具檢定證書。強制檢定：指由政府計量行政主管部門所屬法定計量檢定機構或授權計量檢定機構，對一些測量儀器實施一個定點定時檢定。我國要求，用于貿易結算、安全防護、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測四個方面且列入《中華人民共和國強制檢定工作計量器具明細目錄》工作計量器具，屬于國家強制檢定管理范圍。另外，我國對社會公用計量標準，以及部門和企業(yè)、事業(yè)單位各項最高計量標準，也實施強制檢定。非強制檢定：指由使用單位自己或委托含有社會公用計量標準或授權計量檢定機構，對強檢以外其它測量儀器依法進行一個定時檢定。檢定依據(jù)：計量檢定必須按照國家計量檢定系統(tǒng)表進行。計量檢定必須執(zhí)行計量檢定規(guī)程。（國家、部門、地方）12/63三、計量溯源、校準和檢定（四）計量確認計量確認：計量確認是指為確保測量設備滿足預期使用要求而進行一組操作。計量確認過程輸入：計量確認過程有兩個輸入，即用戶計量要求和測量設備特征。計量確認過程輸出：確認過程唯一輸出，則是測量設備確實認狀態(tài)，即測量設備是否滿足用戶計量要求。13/63四、檢定、校準和確認比較檢定校準確認對象依法管理計量器具測量設備測量設備目標評定是否符正當定要求確定與對應標準量值之間關系評定是否滿足預期使用要求性質含有法制性，屬于法制計量管理執(zhí)法行為不含有法制性，是企事業(yè)單位自愿溯源行為不含有法制性，是企事業(yè)單位計量管理自愿行為依據(jù)計量檢定規(guī)程校準規(guī)范或校準方法校準規(guī)范或校準方法以及預期使用要求活動檢驗計量要求、技術要求和行政管理要求；加標識和（或）出證書用計量標準對被校準測量設備計量特征賦值，并確定其示值誤差校準，必要調整和修理，隨即再校準，與預期使用要求比較，以及所要求封印和標識結果合格發(fā)檢定證書；不合格發(fā)不合格通知書校準證書或校準匯報計量確認證實文件和對應封印和標識14/63本節(jié)關鍵點計量分類（三個）計量特點（四個）法律法規(guī)組成校準、溯源、檢定概念15/63一、概述量值：用數(shù)值和測量單位(又稱計量單位)乘積表示特定量大小。例5.3m。國家法定計量單位：國際單位制計量單位和國家選定其它計量單位。16/63二、法定計量單位組成我國法定計量單位組成（1）SI基本單位共7個（2）包含SI輔助單位在內含有專門名稱導出單位共21個（3）由SI基本單位和含有專門名稱SI導出單位組成組合形式SI導出單位（4）SI單位倍數(shù)單位，包含SI單位十進倍數(shù)單位和十進分數(shù)單，組成倍數(shù)單位SI詞頭共20個（5）國家選定作為法定計量單位非SI單位共16個（6）由以上單位組成組合形式單位17/63SI基本單位序號量名稱單位名稱單位符號1長度米m2質量千克（千克）kg3時間秒s4電流安[培]A5熱力學溫度開[爾文]K6物質量摩[爾]mol7發(fā)光強度坎[德拉]cd18/63由SI基本單位和含有專門名稱SI導出單位組成組合形式SI導出單位力矩單位單位符號漢字符號漢字名稱N·m加速度

單位m/s2米/秒2米每二次方秒?！っ着Ｃ讍挝环枬h字符號漢字名稱19/63組合形式單位

轉每分r/min

米每秒m/s

每米m－1

每攝氏度℃－1

千克每立方米kg/m33.75×10－320/63三、法定計量單位基本使用方法（1）計量單位名稱，普通是指它漢字名稱，不要與計量單位符號和漢字符號混同。漢字符號中帶“/”，“.”符號，符號中乘號沒有對應名稱，除號對應名稱為“每”字。漢字符號只采取簡稱，漢字名稱既可全稱，也可簡稱。單位符號漢字符號單位名稱動力粘度Pa·s帕·秒帕【斯卡】秒速度m/s、m·s-1米/秒、米·秒－1米每秒熱導率kW/(m·K)千瓦/（米·開）千瓦每米開【爾文】21/63三、法定計量單位基本使用方法（2）在一個單位（組合形式單位）中，普通不允許國際符號與漢字符號混用。如：速度單位不得寫成km/時，應寫成km/h。特殊如攝氏度（℃）（℃既是國際符號，又可作為漢字符號使用）和習慣用數(shù)詞如億、萬等可與其它單位國際符號組合使用。如“焦耳每攝氏度”可寫成“焦／℃”；統(tǒng)計運輸量慣用萬噸公里，可記為“萬t·km”。（3）組合單位倍數(shù)單位普通只用一個詞頭，并盡可能用于組合單位中第一個單位。對相除或乘和除組成組合單位，其詞頭普通都應加在分子第一個單位之前，分母普通不用詞頭，當分母為長度、面積、體積及質量kg單位時，分母可選取某詞頭組成組合單位。如：力矩單位kN·ｍ，不宜寫成Ｎ·kｍ。22/63三、法定計量單位基本使用方法（4）假如單位中帶有冪，則冪名稱應在單位之前。二次冪為二次方，三次冪為三次方，依這類推。特例表示長度面積和體積時，則對應指數(shù)名稱為平方和立方。例1、法定計量單位體積單位名稱是（）。例2、斷面慣性矩單位符號是m4，它單位名稱是（）。例3、體積流量單位符號是m3/s，它單位名稱是（）。立方米四次方米立方米每秒23/63三、法定計量單位基本使用方法例1、按我國法定計量單位使用方法要求，3㎝2應讀成（）。

A、3平方厘米

B、3厘米平方

C、平方3厘米A例2、法定計量單位加速度單位名稱是（）。

A、每秒每秒米

B、米每平方秒

C、米每二次方秒C例3、法定計量單位牛頓每平方米單位漢字符號是（）。

A、牛頓/米2B、牛/米2C、牛頓/平方米B24/63三、法定計量單位基本使用方法（5）有些非物理量單位（如件、臺、圓、人等）可用漢字與符號組成組織形式單位。如表示機床年產量可用“臺／年”或“臺／a”。（6）量值中數(shù)值普通應采取和阿拉伯數(shù)字。盡可能防止用分數(shù)，而用小數(shù)。如１／４kg，應寫成０.２５kg。帶有計量單位時，用阿拉伯數(shù)字書寫，如１４Ａ（讀作１４安培）。（7）當數(shù)值位數(shù)多時，如為整數(shù)后有３個以上“０”或為純小數(shù)，小數(shù)點后面有３個以上“０”，均可采取以１０n（n為正、負整數(shù)）形式寫法，但有效位數(shù)中“０”必須全部寫出。如已明確３６００００這個數(shù)有效位數(shù)是三位，則應寫成３６０×１０３。25/63三、法定計量單位基本使用方法（8）單位使用普通應使數(shù)值處于0.1～1000范圍內例：0.00351m可寫成3.51mm;1013Pa可寫成1.013kPa;1.2×104m可寫成12km。（9）單位符號普通用正體小寫字母書寫,不過以人名命名單位符號,第一個字母必須正體大寫，比如：“W”、“V”、“Hz”?！吧狈枴發(fā)”，能夠用大寫字母“L”。單位符號后，不得附加任何標識，也沒有復數(shù)形式。（10）詞頭名稱緊接單位名稱，作為一個整體，其間不得插入其它詞。比如：面積單位km2名稱和含義是“平方千米”，而不是千平方米。26/63三、法定計量單位基本使用方法（11）普通不在組合單位分子分母中同時使用詞頭。比如：電場強度單位可用MV/m，不宜用kV/mm。詞頭加在分子第一個單位符號前，比如：熱容單位J/K倍數(shù)單位kJ/K，不應寫成J/mK。同一單位中普通不使用兩個以上詞頭，但分母中長度、面積和體積單位能夠有詞頭，kg也作為例外。（12）萬（104）和億（108）可放在單位符號之前作為數(shù)值使用，但不是詞頭。十、百、千、十萬、百萬、千萬、十億、百億、千億等漢字詞，不得放在單位符號前作數(shù)值用。比如“3千秒-1”應讀作“三每千秒”，而不是“三千每秒”；對“三千每秒”，只能表示為“3000秒-1”；讀音“一百瓦”，應寫作“100瓦”或“100W”。27/63本節(jié)關鍵點我國法定計量單位組成法定計量單位使用方法28/63一、概述測量儀器（計量儀器）：單獨地或連同輔助設備一起用以進行測量器具。量具：使用時以固定形態(tài)復現(xiàn)或提供給定量一個或多個已知值器具。檢定是查明和確認測量儀器是否符正當定要求程序，它包含檢驗、加標識和（或）出具檢定證書。檢驗是對使用中測量儀器進行監(jiān)督主要伎倆，其內容包含檢驗測量儀器檢定標識或檢定證書是否有效、保護標識是否損壞、檢定后測量方法儀器是否遭到顯著改動，以及其誤差是否超出使用中最大允許誤差等。29/63一、概述測量儀器分類：按其結構和功效特點可分為四種：（1）顯示式測量儀器，又稱為指示式測量儀器，它能直接或間接顯示出被測量示值。比如：轉速計、溫度計、密度計、彈簧式壓力表、千分尺、電流表、功率表、頻率計等。這類測量儀器按其給出示值形式，又分為模擬式、數(shù)字式和統(tǒng)計式三種。（2）比較式測量儀器，它能使被測量具或使被測量與標準量具相互比較。比如：天平、長度比較儀、電位差計、光度計、測量電橋等。（3）積分式測量儀器，它經過一個量對另一個量積分來確定被測量值。比如：家庭用電能表，測量是在兩次付費時刻之間一段時間內，所耗用電功率對時間積分。又如：皮革面積測量儀，測量是皮鞋攤平在平面上，其輪廓線所圍平面面積。（4）累積式測量儀器，它經過對來自一個或多個源中，同時或依次得到被測量部分值求和，來確定被測量值。比如：累積式皮帶秤，是經過累積器依據(jù)稱重和位移傳感器提供信息，對皮帶測量段上每次稱得各分量負荷進行累加求和，并經過累積指示器顯示累積值。另處還有電子軌道衡、總加式電功率表等。30/63二、測量儀器計量特征1、測量系統(tǒng)：組裝起來以進行特定測量全套測量儀器和其它設備。例（a）測量半導體材料電導率裝置；

(b）校準體溫計裝置。注：1）測量系統(tǒng)能夠包含實物量具和化學試劑。

2）固定安裝著測量系統(tǒng)稱為測量裝備。2、測量設備：測量儀器、測量標準、參考物質、輔助設備以及進行測量所必需資料總稱。3、標稱范圍：測量儀器操縱器件調到特定位置時可得到示值范圍。4、量程：標稱范圍兩極之差模。例：對從-10V～10V標稱范圍，其量程為20V。5、標稱值：測量儀器上表明其特征或指導其使用量值，該值為圓整值或近似值。例（a）標在標準電阻上量值：100Ω；

(b）標在單刻度量杯上量值：1L。31/63二、測量儀器計量特征6、測量范圍：測量儀器誤差處于要求極限內一組被測量值。7、額定操作條件：測量儀器要求計量特征處于給定極限內使用條件。8、極限條件：測量儀器要求計量特征不受損也不降低，其后仍可在額定操作條件下運行而能承受極端條件。9、參考條件：為測量儀器性能試驗或為測量結果相互比較而要求使用條件。10、靈敏度：測量儀器響應改變除以對應激勵改變。11、分辨力：顯示裝置能有效區(qū)分最小示值差。12、穩(wěn)定性：測量儀器保持其計量特征隨時間恒定能力。13、漂移：是測量儀器計量特征慢改變。14、示值誤差：測量儀器示值與對應輸入量真值之差。15、最大允許誤差：對給定測量儀器，規(guī)范、規(guī)程等所允許誤差極限值。32/63三、測量儀器使用標準（一）技術性：通常應為測量對象所要求誤差1/3~1/5,若條件不許可，也可為1/2，當然此時測量結果置信水平就對應下降了。（二）經濟性：指該儀器成本，應考慮和選擇易于安裝、輕易維修、交換性好、校準簡單測量儀器。應選取誤差分配合理測量食品來組成測量裝置。33/63本節(jié)關鍵點計量器具計量特征計量器具選取標準34/63一、測量準確度和精密度（一）測量準確度測量準確度是指測量結果與被測量真值之間一致程度。測量準確度是一個定性概念，不宜量化。準確度等級是使誤差保持在要求極限以內測量儀器等別、級別，通常按約定注以數(shù)字或符號。比如：準確度等級為0.4級。（二）測量精密度測量精密度是指在要求條件下取得各個獨立觀察值之間一致程度。

35/63二、測量重復性和再現(xiàn)性（一）測量重復性在相同測量條件下，對同一被測量進行連續(xù)屢次測量所得結果之間一致性。（二）測量再現(xiàn)性（復現(xiàn)性）在改變了測量條件下，對同一被測量測量結果之間一致性。（三）區(qū)分二者測量條件不一樣，利用目標不一樣。36/63本節(jié)關鍵點測量準確度和精密度概念測量重復性和再現(xiàn)性概念37/63一、測量誤差和測量結果修正（一）測量誤差測量結果減去被測量真值所得差，稱為測量誤差。依據(jù)其表示方式不一樣，可分為絕對誤差、相對誤差和引用誤差。絕對誤差：測量結果減去被測量真值。（有量綱）相對誤差：絕對誤差與被測量【約定】真值之比。（用百分數(shù)表示）引用誤差：計量器具絕對誤差與其特定值之比。38/63一、測量誤差和測量結果修正誤差＝測量結果－真值＝（測量結果－總體均值）＋（總體均值－真值）＝隨機誤差＋系統(tǒng)誤差隨機誤差－對同一被測量進行無限屢次測量所得結果平均值之差。系統(tǒng)誤差－對同一被測量進行無限屢次測量所得結果平均值與被測量真值之差。（二）測量結果修正用代數(shù)方法與未修正測量結果相加，以賠償其系統(tǒng)誤差值，其大小等于絕對誤差，但符號相反。39/63一、測量誤差和測量結果修正（三）何謂偶然誤差、系統(tǒng)誤差、粗差？單次測量時誤差可大可小可正可負，但屢次測量其平均值趨于零誤差，叫偶然誤差。保持恒定或以可預知方式改變誤差叫系統(tǒng)誤差。顯著歪曲測量結果誤差叫粗差。40/63習題1、某測量值為，真值為1997，則測量誤差為（），修正值為（）。2、測量值為9998，修正值為3，則真值為（），測量誤差為（）。3、某儀表量程0～10，于示值5處計量檢得值為4.995，則示值引用誤差為（），示值相對誤差為（）。4、精度0.5級量程0～10計量儀表，其允許最大示值誤差為（），量程0～50計量儀表，其允許表，其允許最大示值誤差為（

）。3－310001－30.05％0.1％0.050.2541/63二、測量不確定度（一）基本概念不確定度：合理地賦予測量之值分散性、與測量結果相聯(lián)絡參數(shù)。不確定度與誤差區(qū)分：不確定度是說明被測量之值分散性參數(shù)，它不說明測量結果是否靠近真值。42/63二、測量不確定度1、標準不確定度標準不確定度：以標準差表示測量不確定度，用符號u表示，指不確定度以標準差來表征測量之值分散性。合成標準不確定度：當測量結果是由若干個其它量值求得時，測量結果標準不確定度，等于這些其它量方差和協(xié)方差平方和正平方根，用符號uc表示。2、擴展不確定度用標準差倍數(shù)或說明了置信水平區(qū)間半寬表示測量不確定度，通慣用符號U表示。（它是將合成標準不確定度擴展了k倍得到，k稱為包含因子。43/63二、測量不確定度3、關系公式44/63二、測量不確定度（二）測量不確定度起源（1）對被測量定義不完整或不完善（2）實現(xiàn)被測量定義方法不理想（3）取樣代表性不夠，即被測量樣本不能代表所定義被測量（4）對測量過程受環(huán)境影響認識不周全，或對環(huán)境條件測量與控制不完善（5）對模擬儀器讀數(shù)存在人為偏移（6）測量儀器分辨力或判別力不夠（7）賦予計量標準值或標準物質值不準（8）引用于數(shù)據(jù)計算常量和其它參量不準（9）測量方法和測量程序近似性和假定性（10）在表面上看完全相同條件下，被測量重復觀察值改變45/63二、測量不確定度（三）測量不確定度評定46/63二、測量不確定度1、測量模型建立設被測量Y由其它n個測量值X1,X2,…,Xn

即Y=f（X1,X2,…,Xn）例：測量某長方體體積V，需測量長（x1）、寬（x2）、高（x3

），則V＝Y=f（x1,x2,x3）=x1·x2·x3

測量結果y不確定度取決于xi不確定度u（xi）47/63二、測量不確定度2、輸入預計值測量不確定度評定A類評定：經過對觀察列統(tǒng)計分析來評定不確定度方法。注（1）n大于6次（2）標準不確定度普通取1～2位有效數(shù)字48/63二、測量不確定度B類評定：用不一樣于對觀察列進行統(tǒng)計分析方法來評定標準不確定度。B類評定信息起源（1）以前觀察數(shù)據(jù)；（2）對相關技術資料和測量儀器特征了解和經驗；（3）生產部門提供技術說明文件；（4）校準證書、檢定證書或其它文件提供數(shù)據(jù)、準確度等別或級別，包含當前仍在使用極限誤差、最大允許誤差等；（5）手冊或一些資料給出參數(shù)數(shù)據(jù)及其不確定度；（6）要求試驗方法國家標準或類似技術文件中給出重復性限r或復現(xiàn)性限R。49/63二、測量不確定度未知擴展不確定度和包含因子求B類標準不確定度u(xi)預計xi改變范圍（半寬）a及其對應分布50/63二、測量不確定度已知擴展不確定度U和包含因子k,求B類標準不確定度u(xi)P(%)5068.27909595.459999.73kp0.6711.6451.96022.5763正態(tài)分布情況下置信概率p與包含因子kp間關系51/63二、測量不確定度68.27%95.45%99.73%52/63二、測量不確定度3、輸出預計值標準不確定度計算（合成標準不確定度）以下情況相關項能夠認為是零或影響非常小：（1）輸入量相互獨立，或它們代表獨立進行不一樣評定所得出量；（2）輸入量中一個能夠作為常量對待；（3）研究表明輸入量之間沒有相關性跡象。53/63二、測量不確定度4、擴展不確定度評定擴展不確定度是確定