计量学基础课程课件2

国际单位的组成
SI单位
基本单位
用基本单位 表示的
国际单位制 [SI]
导出单位
具有专业名 称的
SI词头
辅助单位
用专门名称 表示的
SI单位的十进倍数与十进分数单 位由SI词头加SI单位构成
SI 词 头
词头名称
因数
原文 （法） 中文
符 号
Y Z
词头名称
因数
原文 （法） 中文
符号
dé ci centi 分 厘 d c
法定计量单位 legal unit of metrology 由国家法律承认、具有法定地位的计量单位。 《中华人民共和国计量法》第一章第三条： 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。
• 英国gallon与美国gallon：
U.K. gallon = 4.546 09 L U.S. gallon = 3.785 41 L Boeing 757－300 43 400 L = 9 547 gallon (U.K.) = 11 466 gallon (U.S.A.)
与SI并用的单位(二)
表观功率(视在功率) :伏安(VA) 声压级:分贝(db) 响度级:方 ——原则上与SI长期并存,但‖只有在一些 限定的情况下才允许其与SI 单位构成组合单位, 特别是‖千瓦小时‖最后予以废除, 换成焦耳(1千 瓦小时=3.6兆焦耳)
暂时与SI并用的单位
不是‖必须采用‖,而是‖尽量避免‖ 长度: 海哩,公里,费密,埃 面积: 公亩(a),公顷(ha) 质量:米制克拉 力: 达因,千克力(公斤力),顿力 压强: 巴,标准大气压,托,毫米汞柱,毫米水柱 千克力每平方厘米(工程大气压) 能,功: 千克力,瓦特小时 功率: 马力 热量: 卡,热化学卡 磁场强度: 奥斯特(Oe) 磁感应[强度],磁通密度: 高斯(Gs,G)
Henry Augustus Rowland, A Plea for Pure Science, Science, 1883
思考
中国为什么没有形成计量学?
中国古代为什么没有形成科学? 科学重要还是技术重要?
本科教育与职业教育应该怎么进行? 合工大应该进行科学教育还是技术教育？
计量学：关于测量的科学
E
P T G M k h da
10 －3
10 －6 10 －9 10 －12 10 －15 10 －18 10 －21 10 －24
milli
micro nano pico femto atto zepto yocto
毫
微 纳 [诺 ] 皮 [可 ] 飞[母托] 阿 [托 ] 仄[普托] 幺[科托]
那些正在世上寻找生活目标的年轻人，看到他们 眼前这个高尚和高贵的人生，他们就会发现世界 上还有比积累财富更为尊贵的东西。于是他们就 愿意将生命奉献给相同的事业，他们就会尊重那 些将他们引向更高境界的教授，这一境界是他们 通过其它途径所不能企及的。 教授的职责是促进科学的进步，他应该向学生和 世界展示一个完全、真实地献身科学的榜样，告 诉他们生命中还有更崇高的价值。 如果一个自称为大学的机构在它的桌子上没最新 的科学期刊，或者在它的图书馆的书架上没有存 放学会的学报，那么可以肯定的是它没尽最大的 努力来促进和培育这个世界上最好的人和事。
m
µ n P f a z y
具有专门名称的SI导出单位
量 SI单位 名称 符号 量 SI单位 名称 符号
频率
力
赫兹
牛顿
Hz
N Pa J W
磁通[量]
磁感应强度,磁通 密度 电感 摄氏温度 光通量
韦伯
特斯拉 亨利 摄氏度 流明
Wb
T H ℃ lm
压强，（压力）， 帕斯卡 应力 能,功,热量 功率，辐射通量 焦耳 瓦特
单 位
符号 用SI基本单位表示 的表示式
m2 • kg • s-2 m2 • s-2 • K－1 m－1 • Kg • s－1 Kg • s－2 Kg • s－2 m2 • Kg • s－2 • K－1 m2 • s－2 m • Kg • s－3 • K－1
名称
牛[顿]米 焦[尔]每千克开[尔文] 帕[斯卡]秒 牛[顿]每米 瓦[特]每平方米 焦[耳]每[开尔文] 焦[耳]每千克 瓦[特]每米[开尔文]
N•m J/（kg • K） Pa • S N/m W/m2 J/K J/Kg W/(m • K)
用专门名称表示的 SI导出单位示例（二）
SI
量
能[量]密度 电场强度
单 位
符号
J/m3 V/m
名称
焦耳每立方米 伏特每米
用SI基本单位表示 的表示式
m-1 • kg • s-2 m• Kg • s-3 • A-1
通用计量术语：量与单位
【可测量的】量 [measurable] Quantity 导出量 Derived quantity
量制 System of 7个 SI基本单位： 基本量 quantities SI辅助单位：2个 Base quantity 具有专门名称的 SI导出单位： 19个
国家选定的非SI单位：16个
计量学基础
主讲人:邓华夏 hxdeng@hfut.edu.cn
参考资料
1. 《计量学基础》，李东升，机械工业出版社； 2.《误差理论与数据处理》，费业泰，机械工业 出版社； 3.《An Introduction to Uncertainty in Measurement》, Les Kirkup 4.《中国古代计量史图鉴》，张延明，合肥工业 大学出版社 5. 《注册计量师基础知识及专业实务》，中国计 量测试学会 6. 《计量史学研究入门》，霍俊江，北京大学出 版社 7. www.wikipedia.org
用SI辅助单位表示的SI导出单位 示例
量 名称 符号 角速度 弧度每秒 rad/s 角加速度 弧度每二次方秒 rad/s2 辐[射]强度 瓦[特]每球面度 W/sr 辐[射]亮度 瓦[特]每平方米球面度 W/（m2 •sr）
与SI并用的单位(一)
时间:分(min), [小]时(h), 日[天](d) 平面角:度( º ), 分( ’), 秒( ”) 体积、容积: 升(l , L) 质量:吨(t), 原子质量单位(u≈ 1.660 565 5 x 10－ 27 g) 长度:天文单位距离(A),秒差距(pc) 能: 电子伏特(eV)
Area: m2 Speed: m/s
Voltage: 1 volt = 1 m2· kg/s3· A
Force: 1 newton = 1 kg· m/s2 Frequency: 1 hertz = 1/s Power: 1 watt = 1 kg· m2/s3 Electric Charge: 1 C = 1 A· s
SI中组合单位构成(一)
―每, 一条斜线‖原则: 米/秒² 读作“米每秒平 方” 分母含有两个以上单位符号时,整个字母 一般要用括号括起来;每(斜线)只能用一条. 导热率：W/(m· k)[瓦特每米开尔文]
litre, liter (US) metre, meter (US) gram, gramme (UK)
• 美国火星气候探测器（1998年）：
1999年9月23日：1998年12月美国发射的火星气候探测器与地面失去联系。
火星大气层的最小安全距离：约85 公里～100 公里预定的140 公里～150 公 里 实际上，探测器距火星表面最近仅57 公里。 探测器有可能在火星的大气中被“火葬”， 低级错误 甚至坠毁在火星表面上 1999年9月30日的调查报告： 造成飞行高度太低的原因竟然是公制和英制的转换问题。 洛克希德· 马丁公司：英制单位（磅· 秒） 美国航宇局（NASA）喷推实验室：公制单位（牛· 秒） 这样计算出的冲量值只是实际值的22%。 推力器校定表的作用是把遥测到的推力器点火工作次数转换成提供给探测 器的冲量，以消除因推力器点火工作造成的弹道计算中的剩余误差。
测量原理 测量方法 测量程序 标准物质
人员
校准 测量仪器 检定
计量 测量
溯源性
基准
标准与标准化
单位制
质量与检验
计量学
本质上就是计量
科
学
技
源自文库
术
计量单位
unit of measurement
标准定义：《JJF1001－1998》3.7 为 定量 表示 同种量 的大小而 约定地 定义和采用的 特定量。
1987年－：产品质量检验机构的“计量认证”
1998年－：引入“实验室认可”机制
目前：计量认证/审查认可、实验室认可并行
原则 计量认证 实验室认可 依法 互认 适用 中国 国际 考核标准 专用 实验室 考核内容
“强制” 仪器、环境、人员、 管理制度，等 ISO/IEC 17025 /自愿
……
单位的写法与读法
中华人民共和国国家标准：GB 3100系列
GB 3100：国际单位制及其应用 GB 3101：有关量、单位和符号的一般原则
Guó Biāo
单位的读法：单位符号的中文读法
1、依据单位符号的顺序， “ • ”：不读；“ / ”：每 2、指数名称在前 3、面积：平方 体积：立方 单位1 • 单位2 / 单位3 • 单位4 不读 质量热容： J/(kg•K) J/kg/K 焦耳每千克开尔文 每 不读
10 24 10 21
yotta zetta
尧 [它 ] 泽它]
10 －1 10 －2
10 18
10 15 10 12 10 9 10 6 103 10 2 10 1
exa
peta té ra giga mé ga kilo hecto dé ca
艾[可萨]
拍 [它 ] 太 [拉 ] 吉 [咖 ] 兆 千 百 十
电量，电荷
电位，电压，电 动势，电势 电容
库仑
伏特 法拉
C
V F
光照度
发射性活度,(放 射强度) 吸收剂量
勒克斯
贝可勒 尔 戈瑞
lx
Bq Gy
电阻
电导
欧姆
西门子
Ω
S
剂量当量
希沃特
Sv
用专门名称表示的 SI导出单位示例（一）
SI
量
力矩 比热容、比熵 [动力]黏度 表面张力 热流密度， 辐[射]照度 热容，熵 比能 热导率 (导热系数）
SI单位的十进倍数和分数单位的词头： 20个 基本量 SI 基本 单位 量 名称 符号 长度 米 m 质量 千克 kg 时间 秒 s 热力学温度 开尔文 K 电流 安培 A 物质的量 摩尔 mol 发光强度 坎德拉 cd
Systems of Units
Lots of derived units:
Seven base units:
我时常被问及这样的问题：纯科学与应用科学究竟哪个对 世界更重要。为了应用科学，科学本身必须存在。假如我 们停止科学的进步而只留意科学的应用，我们很快就会退 化成中国人那样，多少代人以来他们都没有什么进步，因 为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问过他们所做 事情中的原理。这些原理就构成了纯科学。中国人知道火 药的应用已经若干世纪，如果他们用正确的方法探索其特 殊应用的原理，他们就会在获得众多应用的同时发展出化 学，甚至物理学。因为只满足于火药能爆炸的事实，而没 有寻根问底，中国人已经远远落后于世界的进步。我们现 在只是将这个所有民族中最古老、人口最多的民族当成野 蛮人。
中国古代计量史
1. 形成时期 秦始皇统一度量衡
度——计量长短的用的器具称为度 量——测定计算容积的器皿称为量 衡——测量物体轻重的工具称为衡
2. 体系形成 王莽时期, 刘歆(xin)理论完备 3. 发展和落后
计量在中国
1986年以前：“行政计量”
1986年－：“法制计量”
Length: meter (m) Mass: kilogram (kg) Time: second (s) Electric current: ampere (A) Thermodynamic temperature: kelvin (K) Amount of substance: mole (mol) Luminous intensity: candela (cd)
电荷体密度
电位移 电容率 （介电常数） 电导率 摩尔能[量] 摩尔熵， 摩尔热容
库仑每立方米
库仑每平方米 法拉每米 亨特每米 焦耳每摩尔 焦耳每摩尔开尔文
C/m3
C/m2 F/m H/m J/mol J/(mol • K)
m-3• s • A
m-2• s • A m-3• Kg-1 • s4 • A2 m• Kg • s-2 • A-2 m2 • Kg • s-2 • mol-1 m2 • Kg • s-2 • K-1 • mol-1