計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí)

計(jì)量基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)

第一節(jié)量和計(jì)量

一、量的定義

量的定義：現(xiàn)象、物體和物質(zhì)的可以定性區(qū)分和定量確定的一種屬性。

由定義可知：被討論的對(duì)象可以是自然現(xiàn)象，也可以是物質(zhì)本身。同時(shí)，

應(yīng)當(dāng)留意到這個(gè)概念的兩種含義：一方面是量的定量確定，如人們通常所理解的

那樣，指量的大小、輕重和長(zhǎng)短等概念即量的詳細(xì)意義；另一方面是指現(xiàn)象、物

體和物質(zhì)的定性區(qū)分，把量區(qū)分為長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、溫度電流和電阻等即量的

廣義含義。

量總是由數(shù)值和計(jì)量單位組合表示。

在使用相同計(jì)量單位的條件下，較大的數(shù)值表示較大的量；較小的數(shù)值表

示較小的量。用沒有計(jì)量單位表示的純數(shù)值表示量的大小是沒有意義的。即量的

表示都必需在其數(shù)值后面注時(shí)計(jì)量單位。

量的大小并不隨所用計(jì)量單位而變，可變的只是單位和數(shù)值。

二、量的分類

量的分類：在我們的實(shí)際工作中，將量按學(xué)科劃分為十大類：幾何量、力學(xué)、溫

度、電磁、電子、時(shí)間頻率、電離輻射、聲學(xué)、光學(xué)和化學(xué)C

1.幾何量計(jì)量：對(duì)物體幾何外形所涉及的物理量進(jìn)行的測(cè)量。主要包括：

端度、線紋、角度、表面粗提度、平面度、直線度、表面幾何尺寸的精密測(cè)量。

2.力學(xué)計(jì)量：包括質(zhì)量、容量、密度、壓力、真空、流量、力矩、速度、

加速度、硬度、沖擊、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等。

3.溫度計(jì)量：采用各種物質(zhì)的熱效應(yīng)，討論測(cè)量溫度的技術(shù)。按測(cè)量范圍

劃分有：超低溫、低溫、中溫、高溫、超高溫計(jì)量。

4.電磁計(jì)量：依據(jù)電磁學(xué)原理，應(yīng)用各種電磁基、標(biāo)準(zhǔn)器和儀器、儀表，

對(duì)各種電磁物理現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)量，按電、磁特性分為電學(xué)計(jì)量和磁學(xué)計(jì)量；直流計(jì)

量和溝通計(jì)量；

5.電子計(jì)量：無(wú)線電技術(shù)所用全部頻率范圍內(nèi)的一切電氣特性的測(cè)量；

6.時(shí)間頻率計(jì)量：時(shí)間和頻率的計(jì)量，時(shí)間和頻率在數(shù)學(xué)上互為倒數(shù)關(guān)系；

7.電離輻射計(jì)量：計(jì)量放射性物質(zhì)本身有多少的量和計(jì)量輻射、被照介質(zhì)

相互作用的量：

8.聲學(xué)計(jì)量：特地討論物質(zhì)中聲波的產(chǎn)生、傳播、接收和影響特性中有關(guān)

計(jì)量的學(xué)問(wèn)領(lǐng)域：

9.光學(xué)計(jì)量：光輻射在傳播過(guò)程中功率、能量的轉(zhuǎn)換和變化；在傳播過(guò)程

中光線的行蹤；

10.化學(xué)計(jì)量：對(duì)種物質(zhì)的成分和物理特性，基本物理常數(shù)的分析、測(cè)定。

計(jì)量部門通過(guò)發(fā)放標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行量值傳遞是化學(xué)計(jì)量的特點(diǎn)C

三、量值的概,念：

1、量值：由一個(gè)數(shù)和合適的計(jì)量單位表示的量。

2、量值統(tǒng)一：在單位量值的傳遞中，所用的各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具以及由它

們檢定或校準(zhǔn)的計(jì)量器具的量值，都可以溯源到我國(guó)計(jì)量基準(zhǔn)，它們的量值在規(guī)

定誤差范圍內(nèi)保持全都。

3、量的真值：表征某量在所處的條件下完善地確定的量值。

4、商定真值：為了給定目的可替代真值的量值。它們（量的其值與商定

真值）之間的差值可以忽視不計(jì)。

5、量值傳遞：將我國(guó)計(jì)量基準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的計(jì)一單位量值，通過(guò)檢定(或其

它傳遞方式)傳遞給下一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，并依次逐級(jí)傳遞到工作計(jì)量器具，以

保證被計(jì)量的對(duì)象的量值精確全都。

6、溯源性：被計(jì)量的量值，必需具有能與我國(guó)計(jì)量基準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)

相聯(lián)系的特性。要求用以計(jì)量的計(jì)量器具必需經(jīng)過(guò)具有適當(dāng)精確度的

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，而該計(jì)量器具又受到上一等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的檢定，逐級(jí)往上追溯，

直至我國(guó)計(jì)量基準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)。

四、計(jì)量的概念：

1、計(jì)量：以確定量值為目的的一組操作。

2、計(jì)量器具:

(1)計(jì)量器具：可單獨(dú)地與幫助設(shè)施一起，用以直接或間接確定被測(cè)對(duì)象量

值的器具或裝置。包括計(jì)量基準(zhǔn)器具、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具、工作計(jì)量器具和用于統(tǒng)一

量值的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)O

(2)計(jì)量基準(zhǔn)器具：用以復(fù)現(xiàn)和保存計(jì)量單位量值，經(jīng)我國(guó)批準(zhǔn)，作為統(tǒng)一

全國(guó)量值最高依據(jù)的計(jì)量器具。

(3)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具：精確度低于計(jì)量基準(zhǔn)的、用于檢定較低等級(jí)

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的計(jì)量器具。

(4)工作計(jì)量器具：用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量而不是用于檢定工作的計(jì)量器具。

(5)強(qiáng)檢計(jì)量器具：社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具、部門和企業(yè)、事業(yè)單位使用的

最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具，以及用于貿(mào)易結(jié)算、平安防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境檢測(cè)方面的

列入強(qiáng)制檢定名目的工作計(jì)量器具。

五、計(jì)量方法和分類

1、直接計(jì)量法和間接計(jì)量法

(1)直接計(jì)量法：不必對(duì)與被計(jì)量的量有函數(shù)關(guān)系的其它量進(jìn)行計(jì)量，而能

直接得到被計(jì)量量值的一種計(jì)量方法。

(2)間接計(jì)量法：通過(guò)對(duì)被計(jì)量的量有函數(shù)關(guān)系的其它量的計(jì)量，以得到被

計(jì)量量值的一種計(jì)量方法。

2、基本計(jì)量法和定義計(jì)量法

(1)基本計(jì)量法：通過(guò)對(duì)一些有關(guān)基本量的計(jì)量，以確定被計(jì)量量值的計(jì)量

方法。

(2)定義計(jì)量法：依據(jù)量的單位定義計(jì)量該量的方法"

3、直接比較計(jì)量法和替代計(jì)量法

⑴直接比較計(jì)量法：將被計(jì)量的量直接與已知其值的同一種量相比較的計(jì)

量方法。

⑵替代計(jì)量法：將選定的且已知其值的同一種量替代被計(jì)量的量，并使作

用于指示裝置的效應(yīng)相同的計(jì)量方法。

4、表態(tài)計(jì)量和動(dòng)態(tài)計(jì)量

(1)表態(tài)計(jì)量：在計(jì)量期間其值可認(rèn)為是恒定的量的計(jì)量。

⑵動(dòng)態(tài)計(jì)量：量的瞬時(shí)值以及如有需要時(shí)，它隨時(shí)間的變化量的確定。

其次節(jié)計(jì)量誤差

一、誤差的定義

1、計(jì)量誤差：計(jì)量結(jié)果與被計(jì)量量的真值之間的差異。

2、肯定誤差：對(duì)某一量進(jìn)行計(jì)量后，用被計(jì)量的量的計(jì)量結(jié)果X減去其真

值a而得的差值。

8-X-a

3、相對(duì)誤差：它是肯定誤差與被計(jì)量的量的真值之比。

6K=5/a

二、誤差的來(lái)源

1、設(shè)施誤差：計(jì)量裝置本身的結(jié)構(gòu)、工藝、調(diào)整以及磨損、老化或故障等

所引起的示值不準(zhǔn)。

2、環(huán)境誤差：環(huán)境因素與要求的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)不全都而產(chǎn)生的。如：溫度、濕

度、電磁屏蔽、隔震、電壓等不完善。

3、人員誤差：計(jì)量者的技術(shù)水平、生理差異或習(xí)慣引起的誤差。

4、方法誤差：又稱理論誤差，計(jì)量方法不完善引起的誤差或是由于測(cè)量所

依據(jù)的理論本身不完善等緣由而導(dǎo)致的誤差。

三、按性質(zhì)對(duì)誤差分類

1、隨機(jī)誤差：在相同條件下，多次重復(fù)計(jì)量同一個(gè)量時(shí)，以不行預(yù)定的方

式變化的計(jì)量誤差的重量。

2、系統(tǒng)誤差：在相同條件下，多次重復(fù)計(jì)量同一個(gè)量時(shí)，保持固定不變的

誤差，或在條件轉(zhuǎn)變時(shí)，按某一確定規(guī)律變化的計(jì)量誤差的重量。

3、粗大誤差：超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差，即明顯歪曲計(jì)量結(jié)果的誤差。

四、對(duì)計(jì)量結(jié)果的評(píng)價(jià)

對(duì)計(jì)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，常用復(fù)現(xiàn)性、重復(fù)性和穩(wěn)定性來(lái)衡量。

1、重復(fù)性：在相同條件下，即同一操作者，使用相同的計(jì)量器具，采納同

一種計(jì)量方法，在同一地點(diǎn)，很短的時(shí)間內(nèi)對(duì)同一個(gè)量多次計(jì)量得到計(jì)量結(jié)果的

全都程度。

2、復(fù)現(xiàn)性：在不同條件下，不同的計(jì)量方法、操作者、計(jì)量器具、不同的

地點(diǎn)、時(shí)間，對(duì)同一個(gè)量多次計(jì)量所得的計(jì)量結(jié)果的全都程度。

3、穩(wěn)定性：計(jì)量器具的量值隨時(shí)間變遷保持其不變的程度。

五、不確定度

不確定度：表征被計(jì)量的真值所處的量值范圍的評(píng)定。即估量出來(lái)的一個(gè)

總的誤差限。

它表示計(jì)量結(jié)果四周的一個(gè)范圍，而被計(jì)量的真值以肯定概率落于其中V

不確定度以標(biāo)準(zhǔn)偏差。(或方差表示。

六、數(shù)據(jù)處理

1、有效數(shù)字：假如計(jì)量結(jié)果L的極限誤差不大于某一位上的半個(gè)單位，我

們就認(rèn)為該位是有效數(shù)字的末位，并且假如該位從L的左起第一個(gè)非零數(shù)字一共

有幾位，就說(shuō)L有幾位有效數(shù)字。

2、數(shù)字修約：由于計(jì)算或其它緣由需要削減數(shù)字位數(shù)時(shí)，須采納如下的數(shù)

字修約規(guī)章進(jìn)行湊整。

(1)若舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字大于5,或者是5而其后跟有并非全部為0

的數(shù)字時(shí)，則進(jìn)一，即保留的末位數(shù)字加1：

26.48保留一位小數(shù)T26.5

(2)若舍棄數(shù)字的最左一位數(shù)字小5,則舍去，即保留的各位數(shù)不變；

14.24保留一位小數(shù)T14.2

熱力學(xué)溫度開［爾文］

物質(zhì)的量摩

發(fā)光強(qiáng)度坎［德

定義：

⑴、米（m）是光在真空中于1/299792458秒時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度。

（2）、千克（公斤）（kg）是質(zhì)量單位，等于國(guó)際千克原器的質(zhì)量。

（3）、秒（s）是與鈍733原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷相應(yīng)的輻射為

9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。

（4）、安培（A）是電流單位。在真空中，截面積可忽視的兩根相據(jù)1米的無(wú)

限長(zhǎng)平行圓直導(dǎo)線的內(nèi)通以等量恒定電流時(shí)，若導(dǎo)線間相互作用在每米長(zhǎng)度上為

2X10-7牛頓，則每根導(dǎo)線中的電流為1安培。

（5）開爾文（K）是熱力學(xué)溫度單位，等于水的三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.160

⑹摩爾（mol）是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元數(shù)與0.012

千克碳單位72的原子數(shù)目相等。

⑺坎德拉（cd）是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)度，該光源發(fā)出頻率為540

赫茲的單位輻射，且在此方向上的輻射強(qiáng)度為1/683瓦特每球面度。

說(shuō)明：（1）量的名稱是標(biāo)準(zhǔn)化的?！半娏鳌辈环Q為“電流強(qiáng)度”。“熱力學(xué)

溫度”不稱為“肯定溫度”或“開氏溫度”。

（2）單位名稱是標(biāo)準(zhǔn)化的，“米”不稱為“公尺”。

（3）單位符號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)化的，正體、斜體不能搞錯(cuò)；大、小寫也不能搞錯(cuò)。“米”

的符號(hào)不得寫成“M”；“千克”的符號(hào)不得寫成“Kg”等。

2、國(guó)際單位制的幫助單位

量的名稱單位名稱單位符號(hào)

平面角弧

度rad

立體角球面

度sr

說(shuō)明：平面角和立體角實(shí)質(zhì)上屬于導(dǎo)出量，在光學(xué)量的單位中常常使用。

3、國(guó)際單位制中具有特地名稱的導(dǎo)出單位

量的名稱單位名稱單位符號(hào)其它表示

頻率

力；重力

［頓］kg.m/s2

壓力，壓強(qiáng)；應(yīng)力帕［斯

卡］Pa

能量；功；熱量焦

［耳］N/m

功率；輻射通量瓦

［#］WJ/s

電荷量庫(kù)

［侖］CA.s

電位；電壓；電動(dòng)勢(shì)伏

［#］VW/A

電容法

［拉］FC/V

電阻歐

［姆］QV/A

電導(dǎo)西［門

子］SA/V

磁通量韋

［伯］WbV.s

磁通量密度，磁感應(yīng)強(qiáng)度特［斯

拉］TWb/m2

電感亨

［利］HWb/A

攝氏溫度攝氏度℃

光通量流

［明］Imcd.sr

光照度勒［克

斯］lxlm/m2

放射性活度貝可［勒

爾］BqS-1

汲取劑量戈

［瑞］GyJ/kg

劑量當(dāng)量希［沃

特］SvJ/kg

說(shuō)明：（1）這19個(gè)單位在科技領(lǐng)域內(nèi)使用頻度很高，若用基本單位的表示

式顯得簡(jiǎn)單“如：“功”的單位mAkg/s2,SI單位命名為“J”"

4、用于構(gòu)成十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的詞頭

表示的因數(shù)詞頭名

稱詞頭符號(hào)

1018艾［可

薩］E

10,5拍

［它］P

1012太

［拉］T

109吉

［咖］G

106兆

M

103千

k

102百

h

101十

da

10H分

d

IO-厘

c

10-3毫

m

10-微

10-納

［諾］n

10-'2皮

［可］P

10-15飛［母

托］f

10-18阿

［托］a

說(shuō)明：(1)由詞頭構(gòu)成的單位，進(jìn)行數(shù)值計(jì)算時(shí)，應(yīng)換算成SI單位。

⑵“付”為“萬(wàn)”，“1()8”為“億”,這類數(shù)詞的使用不受詞頭名稱的

影響,但不應(yīng)與詞頭混淆。

5、我國(guó)選定的非國(guó)際單位制單位

量的名稱單位名稱單位符號(hào)

分

min

時(shí)間［?。?/p>

時(shí)h

天，(日)

d

［角］

秒(〃)

平面度［角］

分()

度

(°)

旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)每

分r/min

長(zhǎng)度海

里nmiIe

速

度kn

質(zhì)

量噸t

原子質(zhì)量單

位U

體

積升L,⑴

能電子

伏eV

級(jí)差分

貝dB

線密度特［克

斯］tex

說(shuō)明：⑴使用這15個(gè)單位計(jì)算時(shí)，先將它們換算成SI單位。

⑵單位名稱是標(biāo)準(zhǔn)化的，“升”不能讀作“公升”或“立升”。

⑶單位符號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)化的，“噸”的單位是“t”，而不是“T”；“升”的

單位符號(hào)首選“L”。

二、法定計(jì)量單位的使用方法

1、國(guó)際單位制表示倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位的16個(gè)詞頭，稱為SI詞頭。它們用

于構(gòu)成SI單位的十進(jìn)倍數(shù)和分?jǐn)?shù)單位，但不得單獨(dú)使用。SI詞頭只表示倍率，

而不是單位。所以，不單獨(dú)使用詞頭是一個(gè)重要的規(guī)定。如：應(yīng)避開在電原理圖

中將10kQ電阻器表示為10k,將0.1uF電容器表示為0.1口，或讀作10k電阻,

0.1u電容。

2、以上介紹的法定計(jì)量單位符號(hào)，是指國(guó)務(wù)院1984年2月27日命令中

規(guī)定的符號(hào)，適用于我們我國(guó)各民族的文字。

3、把法定計(jì)量單位名稱中方括號(hào)里的字省略即成其簡(jiǎn)稱。沒有方托號(hào)的

名稱，全稱與簡(jiǎn)稱相同。簡(jiǎn)稱可在不致引導(dǎo)起混淆有場(chǎng)合下使用。

4、組合單位的中文名稱與其符號(hào)表示的挨次全都。符號(hào)中的乘號(hào)沒有對(duì)

應(yīng)的名稱，除號(hào)的對(duì)應(yīng)名稱為“每”字，無(wú)論分母中有幾個(gè)單位，每字只消失一

次V

例如：比熱容單位的符號(hào)是J/(kg-K),其單位名稱是“焦耳每千克開爾

文”而不是“每千克開爾文焦耳”或“焦耳每千克每開爾文”。

5、乘方形式的單位名稱，其挨次應(yīng)是指數(shù)名稱在前，單位名稱在后。相

應(yīng)的指數(shù)名稱由數(shù)字加“次方”二字而成。

例如：斷面慣性矩的單位rr?的名稱為“四次方米”。

6、假如長(zhǎng)度的2次和3次寐是表示面積和體積，則相應(yīng)的指數(shù)名稱為“平

方”和“立方”，并置于長(zhǎng)度單位之前，否則應(yīng)稱為“二次方”和“三次方”。

例如：體積單位加？的名稱就是“立方分米”，而斷面系數(shù)單位n?的名稱

是