计量校准基础知识教学课件.ppt

1、计量基础知识及环境试验设备温、湿度校准规范和机机械式温湿度计检定规程机机械式温湿度计检定规程目录基本概念及定义l计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。l计量的被测对象主要是测量仪器和测量标准。不特指某个操作。l计量的本质特征是测量。是一种特殊测量。计量的本质特征是测量。是一种特殊测量。l计量学：关于测量的科学。l测量：以确定量值为目的的一组操作。测量的四要素?测量的客体即测量对象：主要指几何量，包括长度、面积、形状、高程、角度、表面粗糙度以及形位误差等。由于几何量的特点是种类繁多，形状又各式各样，因此对于他们的特性，被测参数的定义，类繁多，形状又各式各

2、样，因此对于他们的特性，被测参数的定义，以及标准等都必须加以研究和熟悉，以便进行测量。以及标准等都必须加以研究和熟悉，以便进行测量。?计量单位：我国国务院于计量单位：我国国务院于1977 年年5月月27日颁发的中华人民共和日颁发的中华人民共和国计量管理条例（试行）第三条规定中重申：国计量管理条例（试行）第三条规定中重申：“我国的基本计量我国的基本计量制度是米制（即公制），逐步采用国际单位制。”1984 年2月27日正式公布中华人民共和国法定计量单位，确定米制为我国的基本计量制度。在长度计量中单位为米（计量制度。在长度计量中单位为米（m），其他常用单位有毫米），其他常用单位有毫米（mm）和微米（

3、）和微米（m）。在角度测量中以度、分、秒为单位。?测量方法：指在进行测量时所用的按类叙述的一组操作逻辑次序。对几何量的测量而言，则是根据被测参数的特点，如公差值、大小、轻重、材质、数量等，并分析研究该参数与其他参数的关系，最后确定对该参数如何进行测量的操作方法。?测量的准确度：指测量结果与真值的一致程度。由于任何测量过程总不可避免地会出现测量误差，误差大说明测量结果离真值远，准确度低。因此，准确度和误差是两个相对的概念。由于存在测量误差，任何测量结果都是以一近似值来表示。我国的法定计量单位定义l定义：是由国家法律承认，具有法定地位的计量单位，是以国际单位制为基础，同时选用非国际单位制单位。l明

4、确：国家采用国际单位制。国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位为国家法定计量单位。非国家法定计量单位应废除。包括内容?国际单位制（国际单位制（SI）的）的7个基本单位（见下表个基本单位（见下表1）。）。?国际单位制中具有专门名称的导出单位和辅助单位。(如立体角单位符号sr（球面度）、功率单位符号W、压力（压强）单位符号Pa、能量单位符号J、Hz、V、?C、N、rad、S等等)?国家选用的非国际单位制（如时间(min、h、d)、平面角（o）、噪声（dB）、体积（L）、质量（t）等共16个）。?由以上单位构成的组合形式的单位（如kgm/s2）。?由词头和以上单位构成的十进制倍数和分数单位（见表

5、2）国际单位制表2 倍数单位比率中文名符号比率中文名符号1024尧Y10-1分d1021泽Z10-2厘c1018艾E10-3毫m1015拍P10-6微1012太T10-9纳n109吉G10-12皮p106兆M10-15飞f103千k10-18阿a102百h10-21仄z101十da10-24幺y常见错误举例常见错误举例错误用法正确答案电缆长1KM1 km电流为5a5 A买一件90公分的衬衫90 cm6DB的衰减器6 dB今天最高温度是摄氏 25度25 摄氏度(25)放大器应并联一个10f的电容器10 pF电源频率为50周50 Hz(赫)脉冲上升时间为 12ms12 ns500c.c溶液500

6、mL小王买了1立升酒精1 L(升)电导值为10ms10 mS例：日常校准/检定工作中湿度的表示方法?湿度：60%RH；?相对湿度：60%；?相对湿度：60%RH；?湿度：60%。?上述四种表示方式中，1、2表达准确完整；3重复表达，4表达不够严谨。计量单位名称使用规则?计量单位名称及简称只宜在计量单位名称及简称只宜在口述口述或或叙述性文字叙述性文字中使用，不要用在公式或公式或图表中图表中；?计量单位名称必须作为整体使用；?组合单位名称与其符号表示顺序一致；组合单位名称与其符号表示顺序一致；?如如:质量热容单位符号质量热容单位符号J/(kg?K）读作）读作“焦耳每千克焦耳每千克 开尔文开尔文”。

7、?乘方形式的单位名称，顺序为指数名称在前，单位名称在后；乘方形式的单位名称，顺序为指数名称在前，单位名称在后；如：截面系数单位如：截面系数单位m3 读作读作“三次方米。三次方米。”?指数是（-1）或分子为1的单位名称以“每”字开头，乘号没有名称；?计量单位名称包括方括号中的字在内的为全称。?书写单位名称时，不应在其中加任何表示乘或除的符号或其它符号。单位符号使用场合及印刷使用规则?单位符号既可用于叙述性文字中，也可用于公式、数据表、曲线图等场单位符号既可用于叙述性文字中，也可用于公式、数据表、曲线图等场合；合；?单位符号一律单位符号一律正体正体，一般用正体小写字母（升的符号，一般用正体小写字母

8、（升的符号“L”除外）；若单除外）；若单位名称来源于人名，第一个字母大写正体；位名称来源于人名，第一个字母大写正体；?单位符号无复数；单位符号无复数；?必须作为整体使用；必须作为整体使用；?单位符号后一般不得附加圆点或其他标点符号；?单位符号应按中文名称或简称读，不得按字母发音读；?在一个量值中只使用一个单位，单位符号写在全部数值后，并与数值留1/4 个汉字空隙；?单位符号不得附加角标或其他标记符号；单位符号不得附加角标或其他标记符号；?平面角单位度、分、秒的符号，在组合单位中应采用（）（）（）形式。测量的分类?按测量方法分：直接测量和间接测量?按测量状态分：静态测量和动态测量?按操作方式分：

9、手动测量和自动测量?按测量场所分：现场测量、在线测量、远距离测量?按测量器具是否接触测量对象分：接触测量、非接触测量直接测量和间接测量?直接测量法：不必测量与被测量有函数关系的其它量，而能直接得到被测量值的测量方法。例：用量筒测量液体体积；?间接测量法：通过测量与被测量有函数关系的其它量，而得到被测量值的测量方法。?例：通过测量长度确定矩形面积；通过测量导体的电阻、长度和截面积确定电导率。静态测量和动态测量?静态测量：被测量的值在测量期间被认为是恒定的测量。?注：这里所说的“静态”是指在测量期间被测量值不随时间变化，而不是指测量方法。如：在恒定的状态下，测量一个砝码的质量。下，测量一个砝码的质

10、量。?动态测量：为确定被测量的瞬时值或被测量的值在测量期间随时间（或其他影响量）变化所进行的测量。手动测量和自动测量?按手动测量：操作人员使用简单的测量设备进行按手动测量：操作人员使用简单的测量设备进行测量的过程测量的过程?自动测量：采用各类传感器、信号变送、数据采自动测量：采用各类传感器、信号变送、数据采集处理装置实现测量并获取数据集处理装置实现测量并获取数据?现场测量：在研制、生产或使用的实际场地中对被测现场测量：在研制、生产或使用的实际场地中对被测对象直接进行的测量。对象直接进行的测量。?在线测量：对在生产线上或位于主机原位中的被测对象进行的测量。?注：又称联机测量或原位测量。注：又称联

11、机测量或原位测量。?远距离测量：测量设备距离被测物体较远的情况下借助光、电信号对被测物体进行测量助光、电信号对被测物体进行测量现场测量、在线测量、远距离测量?接触测量：与被测物体直接接触的测量。?如：用接触式干涉仪通过比对测量量块的中心长度。?非接触测量：不与被测物体接触而测出该物体特性的非接触测量：不与被测物体接触而测出该物体特性的测量。?如：用红外测温仪测量物体表面温度。接触测量、非接触测量?真值：指与给定的特定量的定义一致的量值。它通过完善真值：指与给定的特定量的定义一致的量值。它通过完善的测量才能达到。真值按本性是不确定的，真值通常不能的测量才能达到。真值按本性是不确定的，真值通常不能

12、获得，常用约定真值代替。在不确定度评定中，常称获得，常用约定真值代替。在不确定度评定中，常称“被被测量之值测量之值”为为“真值真值”。?真值通常是未知的，但下列三种情况除外：真值通常是未知的，但下列三种情况除外：?理论真值：三角形内角和恒为理论真值：三角形内角和恒为 180；理想电感和电容，；理想电感和电容，电流与电压相位差恒为电流与电压相位差恒为 90；同一量减同一量为零；同；同一量减同一量为零；同一量自身比为一量自身比为1。?计量学约定真值：1m 等于光在真空中走1/29979245 s所通过的距离。再如质量单位千克、时间单位所通过的距离。再如质量单位千克、时间单位1秒秒等都有约定量值。等

13、都有约定量值。?计量标准器相对真值：高一级标准为次级标准误差的计量标准器相对真值：高一级标准为次级标准误差的1/31/10时，可认为前者是后者的相对真值。时，可认为前者是后者的相对真值。测量术语真值测量术语误差（测量）误差：测量结果与被测量的真值之差?（测量）误差=随机误差+系统误差?绝对误差=测量结果 真值（按约定真值）?相对误差=绝对误差/真值如：三只0.1级电阻串联，合成电阻最大相对误差0.1%。?误差分析中，考虑误差来源要求不遗漏、不重复、不混入不应有的成分。?给出某点的误差不应带正负号，不是一个区间。MPE 为最大允许误差带“”号。测量术语误差?误差是实验科学术语。指测量结果偏离真值

14、的程度。对任何一个物理量进行的测量都不可能得出一个绝对准确的数值，即用测量技术所能达到的最完善的方法，测出的数值也和真实值存在差异，这种测量值和真实值的差异称为误差。分为绝对误差和相对误差。也可以根据误差的来源分为系统误差（又称偏性）和随机误差（又称机会误差）。误差分类：?绝对误差，相对误差?系统误差，随机误差绝对误差和相对误差?绝对误差是测量值（单一测量值或多次测量值的均值）与真值之差。测量结果大于真值时，误差为正，反之为负。绝对误差=测量值-真值。相对误差为绝对误差与真值的比值（常以百分数表示），相对误差=绝对误差真值。一般来说，相对误差更能反映测量的可信程度。相对误差等于测量值减去真值的

15、差的除以真值，再乘以百分之一百。例如，测量者用同一把尺子测量长度为1厘米和10厘米的物体，它们的测量值的绝对误差显然是相近的，但是相对误差前者比后者大了一个数量级，表明后者测量值更为可信。?随机误差：测量结果与在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。?可通过增加测量次数的方法加以限制和减小。服从统计规律。?随机误差等于误差减去系统误差。因为测量只能进行有限次数，故可能确定的只是随机误差的估计值。?特点：单峰性、有界性、对称性、补偿性随机误差和系统误差?系统误差系统误差：对同一量进行多次测量过程中，对：对同一量进行多次测量过程中，对每个测得值的误差保持每个测得值的误差保持

16、 恒定恒定或以或以可预知可预知 方式变方式变化的测量误差。化的测量误差。?在重复性条件下，对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。量所得结果的平均值与被测量的真值之差。?如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；?对测量仪器而言，其系统误差也称为测量仪器的偏移。的偏移。?系统误差与测量次数无关，不可通过增加测量系统误差与测量次数无关，不可通过增加测量次数的方法次数的方法 使其消除和减小。使其消除和减小。随机误差和系统误差?测量仪器的误差测量仪器的误差取决于测量仪器的制造水平。测量仪器的示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差

17、。?环境误差环境误差环境因素产生的误差。?人员误差人的心理和生理因素产生的误差。?方法误差由于测量方法、计算方法不完善产生的误差。需知：随机误差和系统误差是两个性质不同的量，随机误差用标准偏差表示，系统误差用可能产生的最大误差表示。系统误差的来源：?偏差：偏差：某值与参考值之差值。某值与参考值之差值。?偏差=修正值=-误差?修正值:用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。统误差的值。?修正因子：为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的：为补偿系统误差而与未修正测量结果相乘的数字因子。数字因子。粗大误差粗大误差：明显超出统计规律预期值的误差。（即：明显超出统计规律预期值的误差。（即

18、异常因素因素引起的误差）引起的误差）原因原因：错误读数、测量器具使用不当、环境突然干扰等：错误读数、测量器具使用不当、环境突然干扰等(不包含仪器重复性本身影响)。偏差与误差之间的关系?引用误差（仅对测量仪器而言）=测量仪器示值的绝对误差差/仪器的特定值仪器的特定值?注：1、该特定值一般为引用值。例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。?2、引用误差一般用在连续分度的仪器中。即仪表的、引用误差一般用在连续分度的仪器中。即仪表的准确度等级是依据引用误差 划分的。比如：指针式电压表、划分的。比如：指针式电压表、电流表、压力表等。?用电工仪表举例：0.1级的电工仪表，表示其引用误差不大于0.1%，

19、不能认为在每一个刻度点上的相对误差都小于0.1%。?3、有时为了区别相对误差和引用误差，表示引用误差时，在“%”后加“FS”。?4、对于用引用误差确定准确度级别的测量仪器，在使用时应加以注意，一般应在标尺的2/3上限之间使用，以保证测量的准确。引用误差测量结果?测量结果：由测量所得的赋予被测量的值。测量结果测量结果：由测量所得的赋予被测量的值。测量结果是被测量的最佳估计值，不是真值。在不确定度评定是被测量的最佳估计值，不是真值。在不确定度评定中，常称中，常称“被测量之值被测量之值”为为“真值真值”。?（测量结果的）复现性（再现性）：在变化的测量条（测量结果的）复现性（再现性）：在变化的测量条件

20、下，同一被测量测量结果之间的一致性。件下，同一被测量测量结果之间的一致性。?备注：变化的测量条件包括测量原理、方法、测量器备注：变化的测量条件包括测量原理、方法、测量器具、参照标准、观测者、地点、时间、使用条件等。具、参照标准、观测者、地点、时间、使用条件等。?（测量结果的）（测量结果的）重复性重复性：在相同的测量条件下，对同一被测量连续进行多次测量所得结果之间的一致性。?备注：重复性条件：相同的程序、观测者、相同地点、备注：重复性条件：相同的程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。?（测量结果的）复现性和重复性均可用测量结果的分散性定量地表示。性定量地表示。测量结果准确

21、度、精密度、正确度?准确度：定义为测量结果与被测量真值之间的一致程度。是一个定性的概念，不能量化。?精密度：定义为在规定条件下获得的测量值之间的一致程度。精密度仅指多次测量时各测量值的离散程度。指由于随机影响使测量结果不能完全重复或复现。?正确度：定义为无穷多次测量结果平均值与一个参考量值之间的一致程度。?检定：由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完检定：由法定计量技术机构确定并证实测量器具是否完全满足规定要求而作的全部工作。全满足规定要求而作的全部工作。?校准校准：在规定条件下，为确定测量仪器、测量系统所指：在规定条件下，为确定测量仪器、测量系统所指示的量值或实物量具、标准物质所代表的量

22、值与对应的示的量值或实物量具、标准物质所代表的量值与对应的测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。?标定：包含两方面的意思：一是使用标准的计量仪器对标定：包含两方面的意思：一是使用标准的计量仪器对所使用仪器的准确度（精度）进行检测是否符合标准，所使用仪器的准确度（精度）进行检测是否符合标准，一般大多用于精密度较高的仪器。二是有校准的意思。一般大多用于精密度较高的仪器。二是有校准的意思。检定、校准和标定检定的分类l按管理性质分为：强制检定和非强制检定。l按管理环节分为：首次检定、周期检定、后续检定、仲裁检定。?任何单位和个人不准在工作岗位上使用无检定合任何

23、单位和个人不准在工作岗位上使用无检定合格印、证或者超过检定周期及经检定不合格的计格印、证或者超过检定周期及经检定不合格的计量器具。在教学示范中使用计量器具不受此限。量器具。在教学示范中使用计量器具不受此限。计量法计量法?（测量器具的）重复性：在相同的测量条件下，测量器（测量器具的）重复性：在相同的测量条件下，测量器具对重复使用相同的被测量提供相近的示值的能力。具对重复使用相同的被测量提供相近的示值的能力。?备注：重复性条件：相同的测量程序、观测者、相同地备注：重复性条件：相同的测量程序、观测者、相同地点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。点、条件下使用相同测量器具短期内重复测量。?测量器具

24、的稳定性：测量器具保持其计量特性持续恒定测量器具的稳定性：测量器具保持其计量特性持续恒定的能力。的能力。?备注：一般针对事件而言。又称为稳定度。备注：一般针对事件而言。又称为稳定度。计量器具的特征?量程：标称范围两极限差的模。有些知识领域，最大值量程：标称范围两极限差的模。有些知识领域，最大值和最小值之差称为范围。和最小值之差称为范围。?测量（工作）范围：测量仪器的误差处在规定极限内的测量（工作）范围：测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量值。一组被测量值。?示值：由测量仪器所提供的量值。示值：由测量仪器所提供的量值。?测量器具的示值误差：测量器具的示值与对应输入量的测量器具的示值误差：测量

25、器具的示值与对应输入量的真值之差值。真值之差值。备注：同型号的不同仪器，示值误差一般不同。仪器的示值误差必须通过检定/校准得到。已知仪器的示值误差，可对测量结果进行修正。修正后的测量结果的不确差，可对测量结果进行修正。修正后的测量结果的不确定度与示值误差的测量不确定度有关（上级给出）。定度与示值误差的测量不确定度有关（上级给出）。计量器具的性能?测量器具的测量器具的最大允许误差最大允许误差：技术规范、规程中规定的测：技术规范、规程中规定的测量器具的允许误差极限值允许误差极限值。?备注：测量器具的最大允许误差不是通过检定/校准得到的，它是制造厂对该型号仪器所规定的示值误差的允许范围，而不是一台仪

26、器实际存在的误差，故不能做修许范围，而不是一台仪器实际存在的误差，故不能做修正值使用。?测量器具的最大允许误差不是测量不确定度，它给出了仪器的示值误差区间，可作为评定测量不确定度的依据（半宽（半宽a）。当直接采用仪器的示值作为测量结果时，由）。当直接采用仪器的示值作为测量结果时，由测量仪器引入的不确定度分量可根据该型号仪器的最大允许误差按B类评定方法得到。计量器具的性能?准确度等级：符合一定的计量学要求，并使其误差保持在规定极限范围内的测量器具的等级。?测量仪器的准确度：测量仪器给出的接近于真值的响应能力。是定性的概念。可用准确度等级或测量仪器的示值误差定量表示。?所谓定性，可以说：准确度高低

27、、准确度为1级、3等。?尽量不要定量表示：如准确度为0.25%，0.5mm，0.5mm 均不妥。?不少说明书上的准确度实际上指最大允许误差。?尽量不要用“仪器的测量不确定度”这种说法，只有测量结果才有不确定度。计量器具的性能校准数据处理?标准值：为进行校准设定的标准物理（温度、压力、流量、伽马）?实测值：由校准设备提供的标准物理量?输出值：被校准仪器在标准量下输出的信号值（频率、数值）?计算值：被校准仪器输出信号值依据刻度系数折算出的物理量?绝对误差：计算值-实测值?相对误差：绝对误差/实测值?引用误差：MAX（绝对误差）/测量上限?最小二乘法：y=Kx+B有关证书的术语?检定证书检定证书：证明测量器具经过检定合格的文件。：证明测量器具经过检定合格的文件。?检定结果通知书检定结果通知书：证明测量器具经过检定不合格的文件。：证明测量器具经过检定不合格的文件。?校准证书：证明测量器具经过校准并表示校准结果的文校准证书：证明测量器具经过校准并表示校准结果的文件。件。?法定计量机构：负责在法制计量领域实施法律和法规的机构。机构。环境试验设备温、湿度校准规范机械式温湿度计检定规程END