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计量的基本知识

发布日期:2006/9/11 来源:   点击次数:1505   打印   关闭

1.概述
1.1计量基本概念
  计量是实现单位统一、保障量值准确可靠的活动。
  计量的内容通常可以概括为六方面:
  1.1.1计量单位与单位制;
  1.1.2计量器具(或测量仪器),包括实现或复现计量单位的计量基准、计量标准与工作计量器具;
  1.1.3量值传递与溯源,包括检定、校准、测试、检验与检测;
  1.1.4物理常量、材料与物质特性的测定;
  1.1.5测量不确定度、数据处理与测量理论及其方法;
  1.1.6计量管理,包括计量保证与计量监督等。
  计量涉及社会的各个领域。根据其作用与地位,计量可分为科学计量、工程计量和法制计量三类,分别代表计量的基础性、应用性和公益性三个方面。
  科学计量是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究,它通常采用最新的科技成果来准确定义和实现计量单位,并为最新的科技发展提供可靠的测量基础。
  工程计量,又称工业计量,是指各种工程、工业、企业中的使用计量。随着产品技术含量提高和复杂性的增大,为保证经济贸易全球化所必需的一致性和互换性,它已成为生产过程控制不可缺少的环节。
  法制计量是指由政府或授权机构根据法制、技术和行政的需要进行强制管理的一种社会公用事业,其目的主要是保证与贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境检测、资源控制、社会管理等有关的测量工作的公正性和可靠性。
1.2计量的特点
  计量的特点可以归纳为准确性、一致性、溯源性及法制性四个方面。
  1.2.1准确性是指测量结果与被测量真值的一致程度。
  1.2.2一致性是指在统一计量单位的基础上,无论在何时何地采用何种方法,使用何种计量器具以及由何人测量,只要符合有关的要求,测量结果应在给定的区间内一致。
  1.2.3溯源性是指任何一个测量结果或测量标准的值,都能通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,与被测量基准联系起来的特性。国家基准是全国量值溯源的终点。
  1.2.4法制性是指计量必需的法制保障方面的特性。
  由此可见,计量不同于一般的测量。测量是以确定量值为目的的一组操作,一般不具备、也不必完全具备上述特点。计量既属于测量而又严于一般的测量,在这个意义上可以狭义地认为,计量是与测量结果置信度有关的、与测量不确定度联系在一起的一种规范化的测量。
1.3计量法律和法规
  《中华人民共和国计量法》,简称《计量法》,是调整计量法律关系的法律规范的总称。《计量法》是国家管理计量工作的根本法,是调整计量法制监督的最高准则。
  1.3.1计量行政法规和规范性文件包括两类:
  (1)国务院依据《计量法》所制定的计量行政法规,例如:《中华人民共和国计量法实施细则》;
  (2)省、直辖市、自治区人大常委会制定的地方计量法规。
  1.3.2计量规章、规范性文件包括三类:
  (1)国务院计量行政部门制定的各种全国性的单项计量管理办法和技术规范,例如《中华人民共和国计量法条文解释》;
  (2)国务院有关主管部门制定的部门计量管理办法,例如:《国防计量监督管理条例》;
  (3)县级以上地方人民政府及计量行政部门制定的地方计量管理办法,例如《上海市计量监督管理条例》。
2.计量单位
2.1概述
  所谓计量单位,是指为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。
  国际单位制是我国法定计量单位的主体,所有国际单位制单位都是我国的法定计量单位。国际标准ISO1000规定了国际单位制的构成及其使用方法。我国规定的法定计量单位的使用方法,包括量及单位的名称、符号及其使用、书写规则,与国际标准的规定一致。
  国家选定的作为法定计量单位的非国际单位制单位,是我国法定计量单位的重要组成部分,具有与国际单位制单位相同的法定地位。
2.2法定计量单位的构成
  国际单位制是在米制的基础上出来的一种一贯单位制,其国际通用符号为“SI”。SI单位是我国法定计量单位的主体,所有SI单位都是我国的法定计量单位。此外,我国还选用了一些非SI的单位,作为国家法定计量单位。国际单位制(SI)单位是由SI单位的倍数单位、SI基本单位、SI导出单位组成的。
  我国法制计量单位的构成:
   中华人民共和国法定计量单位
   国际单位制(SI)的单位
   SI导出单位
   包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位
   组合形式的SI导出单位
   SI单位的倍数单位(包括SI单位的十进倍数单位和十进分数单位)
   国家选定的作为法定计量单位的非SI单位
   由以上单位构成的组合形式的单位
2.3 计量单位的名称
  SI基本单位:
量的名称
长度
质量
时间
电流
热力学温度
物质的量
发光强度
单位名称
千克(公斤)
安(培)
开(尔文)
摩(尔)
坎(德拉)
单位符号
m
Kg
S
A
K
Mol
cd

  2.3.1法定计量单位的名称

  法定计量单位的名称,除特别说明外,一般指法定计量单位的中文名称,用于叙述性文字和口述中。名称中去掉括号中的部分是单位的简称,否则是全称。
  2.3.2法定计量单位和词头的符号
  法定计量单位和词头的符号,是代表单位和词头名称的字母或特种符号,它们应采用国际通用符号。
  法定计量单位和词头的符号,不论拉丁字母或希腊字母,一律用正体。
  词头的符号与单位符号之间不得有间隙,也不加相趁乘的符号。
  2.3.3法定计量单位和词头的使用规则
  法定计量单位和词头的名称,一般适宜在口述和叙述性文字中使用。而符号可用于一切需要简单明了表示单位的地方,也可用于叙述性文字之中。
  单位的名称与符号必须作为一个整体使用,不得拆开。
  用词头构成倍数单位时,不得使用重叠词头。
  只通过相除构成或通过乘和除构成的组合单位,词头通常加在分子中的第一个单位之前,分母中一般不用词头。
3.量值溯源
3.1量值溯源性
  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值能够与规定的参考标准(通常是国家计量基准或国际计量基准)联系起来的特性,称为量值溯源性。
  建立溯源体系的目的,是保证量值得到准确、合理、经济的溯源,尽可能减少所进行的测量溯源到国家计量基准的环节。该体系包括:
  (1)不同等级测量标准的选择;
  (2)等级间的连接及其平行分支;
  (3)有关测量标准特性的重要信息,如测量范围、不确定度或准确度等级或最大允许误差等;
  (4)溯源链中比较用的装置和方法。
  根据量值溯源等级图的概念,不同国家可以采取不同形式的比较链。但不同国家所建立的比较链应有相当程度的一致性,以便于溯源到国家基准,并与国际基准相联系。
3.2测量标准及其管理
  测量标准,在我国也称计量标准,是指为了定义、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。例如1Kg的标准砝码。
  为了使测量标准在正常技术状态下工作,《计量法》规定,建立测量标准时须经依法考核合格后,才有资格进行量值传递。这种考核是指对测量标准设备、操作人员、环境条件和规章制度四个方面的综合考核,考核合格后由本单位批准使用,并向主管部门备案。测量标准考核证书期满前6个月,应申请复查。
3.3校准和检定
  校准和检定是实现量值溯源的最主要的技术手段。
  3.3.1校准
  在规定的条件下,为确定测量一起所指示的量值,或实物量具所代表的量值,与对应的由其测量标准所复现的量值之间关系的一组操作,称为校准。
  3.3.2检定
  测量仪器的检定,则是指查明和确认测量仪器是否符合法定要求的程序,它包括检查、加标记和出具检定证书。
  3.3.3校准和检定的主要区别
  (1)校准不具法制性,是企业资源溯源行为;检定则具有法制性,属计量管理范畴的执法行为。
  (2)校准主要确定测量仪器的示值误差;检定则是对其计量特性及其技术要求的全面评定。
  (3)校准的依据是校准规范、标准方法、通常应作统一规定,有时也可自行制定;鉴定的依据则是检定规程。
  (4)校准通常是不判断测量仪器合格与否,必要时也可确定其某一项性能是否符合预期的要求;检定则是必须做出合格与否的结论。
  (5)校准结果通常是出具校准证书或校准报告;检定结果则是合格的发检定证书,不合格的发不合格通知书。
  3.3.4检测和检验
  检测有时也称测试或试验,是指对给定的产品、材料、设备、生物体、物理现象、工艺过程或服务,按照规定的程序确定一个或多个特性或性能的技术操作。
  检验是对实体的一个或多个特性进行诸如测量、检查、试验,并将其结果与规定要求进行比较,以确定每项特征的合格情况所进行的活动。
4.测量数据修约
4.1有效数字和数据修约
  对某一数字,根据保留数位的要求,将其多余位数的数字进行舍取,按照一定的规定,选取一个其值为修约间隔整数倍的数来代替拟修约数,这一过程称为数据修约。
4.2测量数据修约方法
  (1)如果为修约间隔整数倍的一系列数中,只有一个数最接近拟修约数,则该数就是修约数。
  (2)如果为修约间隔整数倍的一系列数中,有连续的两个数同等地接近拟修约数,则这两个数中,只有为修约间隔偶数倍的那个数才是修约数。
  (3)在进行修约时,不要多次连续地修约。例如:12.251→12.25→12.3是错误的,应当一次修约到位,即为12.3。
  (4)在有些特别规定的情况下,最好只按一个方向修约。例如一律截尾,或一律进位。
5.误差处理
5.1测量误差
  测量结果是指通过测量得到的赋予被测量的值。测量结果减去被测量的真值所得的差,即测量误差,简称误差。测量结果的误差往往是由若干个分量组成的,这些分量按其特性可分为随机误差与系统误差两大类,而且无例外地取各分量的代数和。即可用下式表示:误差=测量结果-真值=(测量结果-总体均值)+(总体均值-真值)=随机误差+系统误差
  测量结果与在重复性条件下,对同一被测量进行无限多次测量所得的结果的平均值之差,称为随机误差。在重复性条件下,对同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,称为系统误差。
5.2测量结果修正
  系统误差是测量误差中量值确定的部分,其效应可以通过修正来消除。而随机误差则应视作随机变量,大小和符号不确定,其效应不能通过修正来消除。
  对系统误差尚未进行修正时的结果,称为未修正结果。对系统误差进行休整后的测量结果,称为已修正结果。
  真值=测量结果+修正值=测量结果-误差
 

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