1第一章测量的基础知识

1.1.2 国际计量单位
SI基本单位的定义
• 1开尔文被定义为水的三相点的热力学温度的273.16 分之一（1967年）。 • 1坎德拉被定义为一个在在一定方向上发送频率为 540×1012Hz的单色光辐射的辐射源，在该方向 上的辐射强度为1/683W/sr时的光强（1979年）。 • 1摩尔的定义为一个由确定成份组成的系统，如果它 含有粒子的个数等于碳12原子核的（12/1000）kg质 量中所含原子的个数，则该系统的物质量为一摩尔 （1971年），此处所述的粒子可以是原子、分子、 离子和电子及其组合。
后加以消除。1.3 测量来自差② 随机误差：在对某量进行多次测量的过程中，其测量
误差的大小和符号以不可预知的方式变化着，则称此类 误差为随机误差。 特点：误差的绝对值和符号以不可预定的方式变化着。也没有确定
的规律性，它的出现具有随机性（偶然性）。随机误差就个体而言， 从单次测量结果来看是没有规律的，但就其总体来说，即对一个参 量进行重复测量后就会发现，随机误差服从一定的统计规律。 随机误差主要由温度波动、测量力变化、测量器具传动机构不稳、 视差等各种随机因素造成，虽然无法消除，但只要认真、仔细地分 析产生的原因，还是能减少其对测量结果的影响。 •
1.1.2 国际计量单位
国际单位的基本量和基本单位
1.1.2 国际计量单位
SI基本单位的定义
• 1米被定义为真空中的光在（1/299792458）秒时间内所 经过的距离的长度（1983年）。该标准的复制精度可 达± 10-9 。 • 1千克定义为国际千克原型器的质量（1889年），该国 际千克原型器是保存在法国巴黎塞夫勒博物馆中的一 根铂铱合金圆柱体。其复制精度可达10-9数量级。 • 1秒被定义为铯133原子基态的两个超精细结构能级间 跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间 （1967年）。 • １安培定义为流经在真空中两根平行且相距1m的无限 长直导线（其圆横截面可忽略不计）上并能在其每米 长导线之间产生0.2×10-6N的电动力的不随时间变化的 电流量（1948年）。
1.3 测量误差
3.根据误差的表示方法
1. 绝对误差：绝对误差=测得值-真值 2. 相对误差：相对误差=误差/真值
相对误差≈误差/测量值 （误差较小时） 3.分贝误差：
分贝误差 20 lg(测量结果 真值）
4. 引用误差
1.3 测量误差
4. 引用误差（表征计量器具的特性）
• 计量器具的绝对误差与引用值之比。引用值一般指 标称范围的最高值或量程。
• 检测器： 是指用于指示某种特定量的存在而不必提供量值
的器具。化学试纸（如PH试纸）就是一种检测器。
1.2 测量方法和测量器具
2. 有关术语
• 示值： 是测量器具指示的被测量的量值。 • 示值误差 ： 是测量器具的示值与真值之差。一般来说，
示值误差越小，计量器具的精确度就越高。 • 标称范围：器具对应的被测量示值的范围。例如：温度计 起点示值：-30°C，终点示值20 °C 。标称范围-30 °C ~20 °C。 • 量程：标称范围的上下限之差的模。（上例中？） • 测量范围：在测量器具的误差处于允许极限内的情况下， 测量器具所能测量的被测量值的范围。（与准确度等级有关） • 准确度等级：用来表示测量器具测量准确度的等级或级别
1.1.2 国际计量单位
4、倍数单位和分数单位
由SI词头与SI单位进行组合得到的。 国际单位制中规定的词头有16个，其中比较常用的有兆
（符号M，因数106）、千（符号K，因数103）、分（符号d， 因数）、厘（符号c，因数）、毫（符号m，因数）等。
SI词头和SI单位构成一个新单位：
倍数单位：新单位比原SI单位大整数倍； 分数单位：新单位是原SI单位的分数倍。 例如：米（m）是SI单位，千米（Km）是米的倍数单位，而毫 米（mm）是米的分数单位
1.1.1 量和量纲
2. 量纲 ：可以理解为量的一种属性，量是根据 量纲来定性区别的。
七个基本量（国际单位制（SI）中） ：
长度、质量、时间、温度、电流、发光强度、物质的量 基本量的量纲：L（长度）、 M（质量） 、T（时间）、θ （热力学温度）、I（电流）、N（物质的量）、J（发光强度）
其它量纲：基本量的幂的乘积表达式来表示。
器具的参数
第一章 测试技术基础知识
1.3 测量误差
– – – – 1.3.1测量误差的含义 1.3.2测量误差的分类 1.3.3测量结果的可信程度 1.3.4测量误差的传递
1.3 测量误差
1.3测量误差 1.3.1误差定义：测量结果减去被测量的真值，简称误差，即：
x
所谓的“真值”，指在一定条件下，被测量客观存在的实际值 。
1.1.1 量和量纲
1.量 量：指现象、物体或物质可定性区别和定量区别的 一种属性。 相同量，才可以比较 分类： 基本量和导出量 基本量和导出量 ：
基本量是相互独立的量； 导出量可以由基本量按一定函数关系来定义 七个基本量（国际单位制（SI）中） ：
长度、质量、时间、温度、电流、发光强度、物质的量
•引用误差用于评价某些测量仪器的准确度高低，电测仪表按 引用误差的大小分为若干准确度等级。 •国际规定电测仪表的精度等级指数 a 分为0.1，0.2，0.5， 1.0，1.5，2.5，5.0共七个等级，符合某一个等级 a 的仪表， 说明该仪表在整个测量范围内、各示值点的引用误差均不超 过 a ％，即 r m≤a%
1.1.3 基准和标准
基准：是复现和保存计量单位的计量器具，具有现代科学技术
所能达到的最高准确度的计量器具。
千克：1千克定义为国际千克原型 器的质量（1889年），该国际千克原型器是保存在法国巴黎塞夫勒博物馆中的一根铂 铱合金圆柱体。
分类：按用途和准确度
• 国家基准：最高计量特性；统一全国量值的最高依据 • 副基准： • 工作基准（为了避免重复使用上述二种基准。）
例2.1 用标称范围0~150V的0.5级电压表测量，经更高等级标准电 压表校准，在示值为100.0V时，测得实际电压(相对真值)为99.1V， 问该电压表是否合格？ 解： 引用误差=（100.0-99.1）/150=0.6% 0.5级电压表允许的引用误差为0.5％，因0.6％>0.5％，所以该电压表不合格。 最大引用误差：仪表量程内出现的最大绝对误差与量程的比值.
1.3 测量误差
1.3.2 测量误差分类：
–1.按误差的统计特征 –2.误差产生原因 –3.根据误差的表示方法
1.3 测量误差
• 1.3.2 测量误差分类：
• 1.按误差的统计特征可以分为
–系统误差 –随机误差 –粗大误差 • ①系统误差：在对同一被测量进行多次测量时，如果测量
误差按一定的规律变化或保持为一个常数，这种误差称为系 统误差。 • 特点：系统误差的数值大小和正负在测量过程中恒定不变， 或按一定规律变化。需要对系统误差进行修正。 • 如度盘偏心的误差。系统误差大部分能通过修正值或找出其变化规律
直接比较测量法是将被测量直接和已知的同种量进行比较， 从而得到被测量的量值。如等臂天平测物体质量 ； 替代比较测量法是利用仪器把原始形态的被测量转换成与 之保持已知函数关系的另一种量的测量，如用水银温度计 测量温度
1.2 测量方法
1.2.1测量方法分类
3. 接触测量和非接触测量：是否和被测物体产生
•
1.2 测量方法和测量器具
1.2.2 测量器具及有关术语 1.测量装置分类
• 传感器： 是指能感受规定的被测量，并按一定的规律将
被测量转换成可用输出信号的器具。
• 测量变换器： 是指能提供与输入量有给定关系的输出量
的测量器具。 • 当测量变换器的输入量为被测量时，该测量变换器就是传感 器。因此，传感器属于测量变换器，是测量系统中第一级的 测量变换器。当传感器的输出量为规定的标准信号时，它就 被称为变送器。
标准 计量标准：用于检定较低等级计量标准或工作计量
器具的计量器具。 计量器具。 指通过与国家基准或副基准比对或校准来确定其量值，用 以检定计量标准的计量器具
工作计量器具：用于现场测量而不用于检定工作的
第一章 测试技术基础知识
1.2 测量方法和测量器具
– 1.2.1测量方法 – 1.2.2 测量器具及有关术语
第1章 测试技术基础
1.1 量的基本概念
1.1.1 量与量纲 1.1.2 国际单位制 1.1.3 基准、标准和量值的传递
1.2 测量方法和测量器具 1.3 测量误差 1.4 测量结果的表达方式
1.1 测量标准
制定标准的必要性： • 各国在商业及其它涉及公众利益的范围内都制定有 法定计量学的规定条例，这些条例涉及法定计量学 的三大范畴： –确定单位和单位制； –确定国家施加影响的范围（测量仪表的校准义 务，官方监督职能和校准能力）； –实施校准和官方监督。 • 目的： – 保证正当竞争 ； – 保护公民免遭不公平对待或由不正确计量结果所 带来的损害； – 保护消费者利益。
• 由SI单位（包括SI基本单位、SI辅助单位、SI导出单位）、 •SI词条； •SI单位的倍数单位和分数单位组成
1.1.2 国际单位制
SI 单位:
1. 基本单位：七个基本单位分别赋于七个
基本量，经协议规定认为是彼此独立的
2.辅助单位：弧度、球面度 3.导出单位：基本单位和辅助单位以相乘
或相除的形式所构成的单位。如速度的单 位为米每秒
1.3 测量误差
③ 粗大误差（疏失误差 ）： 粗大误差是明显歪曲测
量结果的误差，指那些误差数值特别大，超出在规定条 件下预计的误差。
如读数错误、温度的突然大幅度变动、记录错误等。该误差可根据 误差理论，按一定规则予以剔除。
1.3 测量误差
2.误差产生原因来分：
• (1) 器具误差 是由测量器具本身存在的缺陷而产生的测量误 差。它与测量器具的工作原理、结构设计、制造、安装调整 等因素有关。 • (2) 方法误差 是由于测量方法不完善而引起的测量误差。例 如，在采用间接测量方法进行测量时使用了近似的数学模型， 比如说用直线代替弧线。 • (3) 调整误差 是由于测量前未能将测量器具和被测对象调整 到正确位置和状态所引起的测量误差。例如，被测量为零时 而测量器具的示值却偏离零位的误差即零位误差，就属于调 整误差。 • (4) 观测误差 是由于测量过程中观测者主观判断不当所引起 的测量误差。 • (5) 环境误差 是由于测量过程中环境状态变化所引起的测量 误差。