質(zhì)量培訓(xùn)計(jì)量基礎(chǔ)

計(jì)量基礎(chǔ)（中級(jí)）第一節(jié)基本概念一、計(jì)量的內(nèi)容、分類和特點(diǎn)1．計(jì)量與測(cè)量

計(jì)量——實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、保障量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。

測(cè)量——以確定量值為目的的一組操作。（一）計(jì)量的內(nèi)容2.計(jì)量的對(duì)象與內(nèi)容（1）計(jì)量對(duì)象

物理量

工程量

心理量

化學(xué)量

生理量（2）計(jì)量內(nèi)容

計(jì)量單位與單位制

計(jì)量器具（測(cè)量儀器）

量值傳遞與溯源

物理常量、材料和物質(zhì)特性的測(cè)定

測(cè)量不確定度、數(shù)據(jù)處理、測(cè)量理論及其方法

計(jì)量管理（計(jì)量保證、監(jiān)督）（二）計(jì)量的分類①科學(xué)計(jì)量——基礎(chǔ)性、探索性、先行性的計(jì)量科研②工程計(jì)量（工業(yè)計(jì)量）——工程、工業(yè)、企業(yè)中的實(shí)用計(jì)量③法制計(jì)量——由政府或授權(quán)機(jī)構(gòu)根據(jù)法制、技術(shù)和行政的需要進(jìn)行強(qiáng)制管理的一種社會(huì)公用事業(yè)（三）計(jì)量的特點(diǎn)1.準(zhǔn)確性——測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。2.一致性——在統(tǒng)一計(jì)量單位的基礎(chǔ)上，無論在何時(shí)何地采用何種方法，使用何種測(cè)量儀器，及由何人測(cè)量，只要符合有關(guān)要求，其測(cè)量結(jié)果應(yīng)在給定區(qū)間內(nèi)有一致性。3.溯源性——任何測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值，都能通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，與測(cè)量基準(zhǔn)聯(lián)系起來的特性。4.法制性——計(jì)量必需的法制保障方面的特性。二、計(jì)量法律和法規(guī)1．計(jì)量法的基本內(nèi)容計(jì)量立法宗旨計(jì)量單位制計(jì)量監(jiān)督計(jì)量認(rèn)證計(jì)量法律責(zé)任調(diào)整范圍計(jì)量器具管理計(jì)量授權(quán)計(jì)量糾紛處理2．計(jì)量法規(guī)體系計(jì)量法計(jì)量行政法規(guī)和規(guī)范性文件規(guī)章和規(guī)范性文件三、量值的溯源、校準(zhǔn)和檢定（一）量值溯源體系1．量值溯源性——通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來的特性。實(shí)現(xiàn)量值溯源的主要技術(shù)手段是校準(zhǔn)和檢定2．溯源等等級(jí)圖（（量值溯溯源體系系表）國家計(jì)量基準(zhǔn)副計(jì)量基準(zhǔn)工作計(jì)量基準(zhǔn)社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（國家專業(yè)計(jì)量站）社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（國家專業(yè)計(jì)量分站）社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（省級(jí)）社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（市級(jí)）社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（縣級(jí)）部門最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)部門計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)、事業(yè)單位最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)企業(yè)、事業(yè)單位計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)工作計(jì)量器具（企業(yè)、事業(yè)、市場等）（二）校校準(zhǔn)1．校準(zhǔn)——在規(guī)定條條件下，，為確定定測(cè)量儀儀器（或測(cè)量量系統(tǒng)））所指示示的量值值，或?qū)崒?shí)物量具具（或參考考物質(zhì)））所代表表的量值值，與對(duì)對(duì)應(yīng)的由由其測(cè)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)復(fù)現(xiàn)的量量值之間間關(guān)系的的一組操作。2．校準(zhǔn)的的主要含含義3．校準(zhǔn)目目的——確定示值值誤差——得出標(biāo)稱稱值偏差差，進(jìn)行行調(diào)整、、修正——賦值——實(shí)現(xiàn)溯源源性校準(zhǔn)依據(jù)據(jù)——校準(zhǔn)規(guī)范范或校準(zhǔn)準(zhǔn)方法，，通常統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)定，特特殊情況況下也可可自行制制定。校準(zhǔn)結(jié)果果——記在校準(zhǔn)準(zhǔn)證書（（報(bào)告））中，也也可用校準(zhǔn)因因數(shù)（或或曲線））表示。。（三）檢檢定檢定——查明和確確認(rèn)測(cè)量量儀器是是否符合合法定要求的的程序，，其包括括檢查、、加標(biāo)記和（（或）出出具檢定定證書。。檢定分強(qiáng)強(qiáng)制檢定定和非強(qiáng)強(qiáng)制檢定定強(qiáng)制檢定定（范圍圍）——用于貿(mào)易易結(jié)算、、安全防護(hù)、醫(yī)醫(yī)療衛(wèi)生生、環(huán)境境監(jiān)測(cè)且且列入《強(qiáng)檢目錄》的測(cè)量儀儀器；社社會(huì)公用用計(jì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，部部門、企（事））業(yè)單位位的最高高計(jì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。強(qiáng)檢特點(diǎn)點(diǎn)——計(jì)量行政政部門統(tǒng)統(tǒng)管，法法定/授權(quán)機(jī)構(gòu)進(jìn)行行，定點(diǎn)點(diǎn)送檢，，檢定周周期由執(zhí)行行機(jī)構(gòu)按按檢定規(guī)規(guī)程并結(jié)結(jié)合實(shí)際確確定。非強(qiáng)制檢檢定——強(qiáng)制檢定定以外的的，使用用單位依法自主主管理，，自由送送檢，自自求溯源源，自定定檢定周期期檢定依據(jù)據(jù)——計(jì)量檢定定規(guī)程隨著經(jīng)濟(jì)濟(jì)發(fā)展，，對(duì)大量量非強(qiáng)檢檢測(cè)量儀儀器，為為達(dá)到統(tǒng)一量量值的目目的，應(yīng)應(yīng)以校準(zhǔn)準(zhǔn)為主。。第二節(jié)計(jì)計(jì)量單單位一、概述述計(jì)量單位位（定義義）：定定量表示示同種量量的大小小而約定地地定義和和采用的的特定量。。計(jì)量單位位制：為為給定量量值按給給定規(guī)則則確定的的一組基本本單位和和導(dǎo)出單單位。一貫單位位：由比比例因數(shù)數(shù)為1的基本單單位冪的的乘積表示的的導(dǎo)出單單位。如：牛頓頓（N）kg·m/s2焦?fàn)枺↗）N·m二、法定定計(jì)量單單位的構(gòu)構(gòu)成1.法定計(jì)量量單位——由國家法法律承認(rèn)認(rèn)、具有有法定地位位的計(jì)量量單位。。2.我國法定定計(jì)量單單位的構(gòu)構(gòu)成——以國際單單位制（SI）為主體體，包括括國際單單位制單單位和國國家選定的其他他計(jì)量單單位。中華人民民共和國國法定計(jì)計(jì)量單位位構(gòu)成的的示意圖圖3．SI單位組成———SI基本單位、SI導(dǎo)出單位、SI單位的倍數(shù)單單位（一）SI基本單位（二）SI導(dǎo)出單位包括SI輔助單位在內(nèi)內(nèi)的具有專門門名稱的SI導(dǎo)出單位（三）SI單位的倍數(shù)單單位SI詞頭（倍數(shù)單單位的詞頭））（常見）（四）可與SI單位并用的我我國法定計(jì)量量單位三、法定計(jì)量量單位的基本本使用方法1.法定單位名稱稱全稱與簡稱：：牛（頓）、、焦（爾）、、瓦（特）、伏伏（特）符號(hào)乘/除讀法：N·m牛（頓）米r/min轉(zhuǎn)每分J/kg·K焦（耳）每千千克開（爾文文）5kg/m25千克每平方米米2.詞頭與符號(hào)3.詞頭使用規(guī)則則詞頭不得重疊疊使用（正：nm；誤：mμm）選用詞頭，一一般應(yīng)使量的的數(shù)值處于0.1~1000范圍內(nèi)（正：0.1μF，誤：100000pF）詞頭通常加在在組合單位的的第一個(gè)單位位之前（正：kN·m誤：N·km）由相除構(gòu)成的的組合單位中中，分母不用用詞頭（正：kJ/mol誤：J/mmol）詞頭與單位應(yīng)應(yīng)視為一體第三節(jié)測(cè)測(cè)量儀器一、概述（一）測(cè)量儀儀器的分類1．測(cè)量儀器（（計(jì)量器具））——單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備用用以進(jìn)行測(cè)量量的器具2．測(cè)量儀器按按結(jié)構(gòu)、功能能特點(diǎn)分為：：顯示式測(cè)量儀儀器比較式測(cè)量儀儀器積分式測(cè)量儀儀器累積式測(cè)量儀儀器3．測(cè)量儀器按按計(jì)量學(xué)用途途分為：測(cè)量基準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)工作用測(cè)量儀儀器（二）測(cè)量設(shè)設(shè)備測(cè)量設(shè)備——測(cè)量儀器、軟軟件、測(cè)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、參考物質(zhì)、輔輔助設(shè)備及它它們的組合輔助設(shè)備——本身不能給出出量值而沒有有它又不能進(jìn)行測(cè)測(cè)量的設(shè)備及及作為檢驗(yàn)手段用用的工具、工工裝、定位器等二、測(cè)量儀器器的計(jì)量特性性測(cè)量儀器的控控制（型式批準(zhǔn)、、檢定、檢驗(yàn)驗(yàn)）（一）標(biāo)稱范范圍、量程和和測(cè)量范圍標(biāo)稱范圍——操縱器件調(diào)到到特定位置時(shí)時(shí)可得到的示值值范圍量程——標(biāo)稱范圍的上上、下限之差差的絕對(duì)值測(cè)量范圍（或或工作范圍））——誤差處于規(guī)定極限范圍內(nèi)內(nèi)的被測(cè)量的的示值范圍示值范圍——測(cè)量儀器的標(biāo)標(biāo)尺或顯示裝裝置所能指示的范范圍（二）額定操操作條件、極極限條件和參參考條件額定操作條件件——測(cè)量儀器的正正常工作條件件極限條件——計(jì)量特性不受受損、不降低低，其后仍可在額定定操作條件下下運(yùn)行所能承受的極極端條件參考（標(biāo)準(zhǔn)））條件——在性能試驗(yàn)或或進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)、對(duì)對(duì)比時(shí)的使用條件（三）示值誤誤差和最大允允許誤差示值——由測(cè)量儀器所所指示的被測(cè)測(cè)量值示值誤差——測(cè)量儀器示值值與對(duì)應(yīng)的輸輸入量的真值之差差（簡稱測(cè)量量儀器的誤差）真值——與被測(cè)量定義義一致的值由于真值不能能確定，實(shí)際際用約定真值值（常稱實(shí)際際值、校準(zhǔn)值值或標(biāo)準(zhǔn)值））對(duì)指示式儀儀器——示值誤差=示值-實(shí)際值對(duì)實(shí)物量值值——示值誤差=標(biāo)稱值-實(shí)際值最大允許誤誤差——對(duì)給定的測(cè)測(cè)量儀器，，由規(guī)范、規(guī)程程等所允許許的誤差極極限值（四）靈敏敏度——測(cè)量儀器響響應(yīng)的變化化除以對(duì)應(yīng)的激勵(lì)變變化（五）分辨辨力——顯示裝置能能有效辨別別的最小示值差模擬式顯示示裝置的分分辨力：標(biāo)尺分度值值的1/2數(shù)字式顯示示裝置的分分辨力：末位數(shù)字的的一個(gè)數(shù)碼碼（六）穩(wěn)定定性和漂移移穩(wěn)定性——測(cè)量儀器保保持其計(jì)量量特性隨時(shí)間恒定的的能力漂移——測(cè)量儀器計(jì)計(jì)量特性的的慢變化三、測(cè)量儀儀器的選用用原則（一）技術(shù)術(shù)性（二）經(jīng)濟(jì)濟(jì)性第四節(jié)測(cè)測(cè)量結(jié)結(jié)果一、測(cè)量準(zhǔn)準(zhǔn)確度和精精密度（一）測(cè)量量準(zhǔn)確度——測(cè)量結(jié)果與與被測(cè)量真真值之間的一致致性（二）精密密度——在規(guī)定條件件下獲得的的各個(gè)獨(dú)立觀測(cè)值之之間的一致致程度二、測(cè)量重重復(fù)性和復(fù)復(fù)現(xiàn)性（一）測(cè)量量重復(fù)性——在相同測(cè)量量條件下，，對(duì)同一被測(cè)量量進(jìn)行連續(xù)續(xù)多次測(cè)量量所得結(jié)果果之間的一致致性（常用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差表表示）（二）測(cè)量量復(fù)現(xiàn)性——在改變了的的測(cè)量條件件下，對(duì)同一被測(cè)測(cè)量的測(cè)量量結(jié)果之間間的一致性性（常用組間間標(biāo)準(zhǔn)差表表示）實(shí)際中，測(cè)測(cè)量條件改改變只限于于操作者第五節(jié)測(cè)測(cè)量誤誤差和測(cè)量量不確定度度一、測(cè)量誤誤差和測(cè)量量結(jié)果修正正（一）測(cè)量量誤差1．測(cè)量誤差差（誤差））——測(cè)量結(jié)果減減去被測(cè)量的真值真值本質(zhì)上上不能確定定，實(shí)際用用約定真值值約定真值可可以是：校校準(zhǔn)或檢定定的值，由由更高準(zhǔn)確度等等級(jí)的測(cè)量量儀器測(cè)得得的值、多多次測(cè)量結(jié)果所所確定的值值誤差=測(cè)量結(jié)果-真值=（測(cè)量結(jié)果果-總體均值））+（總體均值值-真值）=隨機(jī)誤差+系統(tǒng)誤差2．隨隨機(jī)機(jī)誤誤差差———測(cè)量量結(jié)結(jié)果果與與在在重重復(fù)復(fù)條條件件下下，，對(duì)對(duì)同一一被被測(cè)測(cè)量量進(jìn)進(jìn)行行無無限限多多次次測(cè)測(cè)量量所所得得結(jié)結(jié)果果的的平平均值值之之差差3．系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差———在重重復(fù)復(fù)條條件件下下，，對(duì)對(duì)同同一一被被測(cè)測(cè)量量進(jìn)行行無無限限多多次次測(cè)測(cè)量量所所得得結(jié)結(jié)果果的的平平均均值值與與被被測(cè)測(cè)量的的真真值值之之差差（二二））測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果修修正正未修修正正結(jié)結(jié)果果已修修正正結(jié)結(jié)果果修正正值值———用代代數(shù)數(shù)方方法法與與未未修修正正結(jié)結(jié)果果相相加，，以以補(bǔ)補(bǔ)償償其其系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差的的值值修正正值值=負(fù)的的系系統(tǒng)統(tǒng)誤誤差差真值值=測(cè)量量結(jié)結(jié)果果+修正正值值=測(cè)量量結(jié)結(jié)果果-誤差差二、、測(cè)測(cè)量量不不確確定定度度（一一））基基本本概概念念測(cè)量量不不確確定定度度———表征征合合理理地地賦賦予予被被測(cè)測(cè)量之之值值的的分分散散性性，，與與測(cè)測(cè)量量結(jié)結(jié)果果相相聯(lián)聯(lián)系系的的參數(shù)數(shù)1．標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)不不確確定定度度———以標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差差表表示示的的測(cè)測(cè)量量不確確定定度度不確確定定度度的的A類評(píng)評(píng)定定———用對(duì)對(duì)觀觀測(cè)測(cè)列列進(jìn)進(jìn)行行統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分分析析的的方方法法來來評(píng)評(píng)定定標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)不不確確定定度度符號(hào)：不確定度度的B類評(píng)定——用不同于于對(duì)觀測(cè)測(cè)列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)分析的的方法評(píng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)不確定定度符號(hào)：合成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)不確定定度——當(dāng)測(cè)量結(jié)結(jié)果是由由若干個(gè)其他量量的值求求得時(shí)，，測(cè)量結(jié)結(jié)果的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)不確確定度，等等于這些些其他量量的方差差與協(xié)方方差適當(dāng)當(dāng)和的正平平方根符號(hào)：2．?dāng)U展不不確定度度用標(biāo)準(zhǔn)差差的倍數(shù)數(shù)或說明明了置信信水平的的區(qū)間的的半寬表示示的測(cè)量量不確定定度表示：（二）測(cè)測(cè)量不確確定度的的來源1．對(duì)被測(cè)測(cè)量的定定義不完完整或不不完善2．實(shí)現(xiàn)被被測(cè)量定定義的方方法不理理想3．取樣的的代表性性不夠，，即被測(cè)測(cè)量樣本本不能代表所定定義的被被測(cè)量4．對(duì)不測(cè)測(cè)量過程程受環(huán)境境影響的的認(rèn)識(shí)不不周全，，或?qū)Νh(huán)境境條件的的測(cè)量與與控制不不完善5．對(duì)模擬擬儀器的的讀數(shù)存存在人為為偏差（（偏移））6．測(cè)量儀儀器的分分辨力或或鑒別力力不夠7．賦予測(cè)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)物質(zhì)的的值不準(zhǔn)準(zhǔn)8．用于數(shù)數(shù)據(jù)計(jì)算算的常量量和其他他參量不不準(zhǔn)9．測(cè)量方方法和測(cè)測(cè)量程序序的近似似性和假假定性10．在表面面看來完完全相同同的條件件下，被被測(cè)量重重復(fù)觀測(cè)值的的變化（三）測(cè)測(cè)量不確確定度的的評(píng)定1．測(cè)量模模型的建建立被測(cè)量由N個(gè)其他量確定Y的估計(jì)值y由的估計(jì)值確定2．輸入估估計(jì)值測(cè)測(cè)量不確確定度的的評(píng)定（1）采用A類或B類評(píng)定（2）A類評(píng)定[例5.5-1]最佳估計(jì)值：實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差：L的標(biāo)準(zhǔn)不確定度：[例5.5-2]對(duì)在統(tǒng)計(jì)計(jì)穩(wěn)定狀狀態(tài)下的的測(cè)量過過程（3）B類評(píng)定①已知擴(kuò)展展不確定定度和包包含因子子（5.5-10）[例5.5-3]相對(duì)不確確定度②已知擴(kuò)展展不確定定度和置置信水平平的正態(tài)態(tài)分布（5.5-11）置信水平平p與包含因因子的關(guān)關(guān)系[例5.5-4]校準(zhǔn)證書書給出：：10Ω標(biāo)準(zhǔn)電組組RS在23℃時(shí)R（23℃）=（10.00074±0.00013）Ω置信水平平P=99%標(biāo)準(zhǔn)不確確定度：：u(RS)=0.13mΩ/2.58=50μΩ（3）其它幾幾種常見見的分布布t分布、均均勻分布布、反正正弦分布布、三角角分布、、梯形分布布對(duì)均勻分分布[例5.5-5]

手冊(cè)給出：純銅20℃時(shí)的線膨脹系數(shù)的變化范圍±0.40×10-6℃-1,設(shè)在此范圍為均勻分布,標(biāo)準(zhǔn)不確定度：（4）由重復(fù)復(fù)性限r(nóng)和再現(xiàn)性性限R求不確定定度標(biāo)準(zhǔn)不確定定度：（置信水水平為95%）（置信水平為95%）3．輸出估估計(jì)值標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)不確確定度的的計(jì)算（1）輸入量量不相關(guān)關(guān)：（2）輸入量量相關(guān)：：其中：為靈敏系數(shù)若則：若則：輸入量相相互獨(dú)立立/有一個(gè)可可作常量量/無相關(guān)性性跡象，可可視為Ci=04．?dāng)U展不不確定度度的評(píng)定定5．測(cè)量不不確定度度的報(bào)告告（1）用合成成標(biāo)準(zhǔn)不不確定度度表達(dá)（2）用擴(kuò)擴(kuò)展不不確定定度表表達(dá)6．測(cè)量量不確確定度度的分分類和和評(píng)定定流程程（1）分類類測(cè)量不確定度擴(kuò)展不確定度U（k=2，3）Up（p為置信概率或置信水平）標(biāo)準(zhǔn)不確定度A類標(biāo)準(zhǔn)不確定度B類標(biāo)準(zhǔn)不確定度合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度（2）測(cè)量量不確確定度度評(píng)定定流程程（四））測(cè)量量不確確定度度實(shí)例例（例5.5-6）高高值值電阻阻測(cè)量量（1）任務(wù)務(wù)：測(cè)測(cè)量1MΩΩ電阻，，設(shè)計(jì)計(jì)要求求允差差±0.1％（2）方法法：用用數(shù)字字多用用表直直接測(cè)測(cè)量（（如圖圖）數(shù)字多用表（3）測(cè)量量儀器器選用用5位半數(shù)數(shù)字多多用表表，技技術(shù)指指標(biāo)：：最大允允許誤誤差±(0.005％×讀數(shù)+3××最低位位數(shù)值值)滿量程程1999.9kΩ，最低低位數(shù)