通用计量术语
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测量仪器在我国有关计量法律、法规或人们习惯上通常称为计量器具,计量器具是测量仪器的同义语,实际上一般统称为测量仪器。测量仪器在计量工作中具有相当重要的作用,全国量值的统一首先反映在测量仪器的准确和一致上,所以测量仪器是确保全国量值统一的重要手段,是计量部门加强监督管理的主要对象,也是计量部门提供计量保证的技术基础。
一、测量仪器
按定义测量仪器是指“单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具”(见JJF1001-1998《通用计量术语及定义》6.1条,以下只简称条款)。测量仪器是用来测量并能得到被测对象确切量值的一种技术工具或装置。为了达到测量的预定要求,测量仪器必须是具有符合规范要求的计量学特性,能以规定的准确度复现、保存并传递计量单位量值。测量仪器的特点是:(1)用于测量;(2)目的是为了确定被测对象的量值;(3)本身是可以单独地或连同辅助设备一起的一种技术工具或装置。如体温计、水表、煤气表、直尺、度盘秤等均可以单独地用来完成某项测量,获得被测对象的量值;另一些测量仪器,如砝码、热电偶、标准电阻等,则需与其它测量仪器和(或)辅助设备一起使用才能完成测量,从而确定被测对象的量值。正确的理解测量仪器的概念,有利于科学合理地确定计量管理所包含的范围。任何物体和现象都可以反映其量值的大小,但并不都是测量仪器,判定主要是看其是否用于测量目的,是否能得到其被测量值的大小。如一台恒愠油槽或一台烘箱,它可以反映温度的量值,但它并不是测量仪器,因为它只是一种获得一定温度场的装置,它并不用于测量目的,而在恒温油槽和烘箱上控制用的温度计才是测量仪器。又如一组砝码,一个带有刻度的量杯,某一定值的标准物质,它们都反映了确切的量值,因为它们均用于测量目的,通过测量从而获得被测对象量值的大小,所以它们均为测量仪器。
测量仪器即计量器具是一个统称。如测量仪器按其计量学用途或在统一单位量值中的作用,可分为计量基准、计量标准和工作用计量器具;按其结构和功能特点,测量仪器包括实物量具、测量用仪器仪表、标准物质和测量系统(或装置)。也可以按输出形式、测量原理和方法、特定用途、准确度等级等特性进行分类。
目前与测量仪器类同的名词术语很多,必须正确区分其概念。如GB/T19001—1994 (ISO9001:1994)质量体系——设计/开发、生产、安装和服务的质量保证模式标准中,就提出了检验、测量和试验设备;在GB/T19022.1—1994(idt ISO 10012—1:1992)测量设备的计量确认体系标准中提出了测量设备一词;而在2000版的ISO/DIS 9001标准中又提出了测量设备和测量和监控装置名词。我个人理解认为:检验、测量、试验设备是有区别的;检验设备主要用以判定是否合格;测量设备主要用于确定其被测对象值的大小,试验设备主要用以确定某特性值或其性能如何,检验、测量设备主要是指测量仪器,而试验设备有的可能不是测量仪器,如振动试验台就是,温度环境试验装置就不是。测量装置就是测量仪器,而监控装置是指生产过程中的监视控制设备,有的属测量仪器,有的控制设备则不属测量仪器。JJG1001—1998《通用计量术语及定义》规范中,列入了“测量设备”术语。测量设备是指“测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必须的资料的总称”(6.6条)。它是从推行ISO9000标准中,从ISO10012—1标准中引用过来的,它不仅包含上述内容,同时还包括试验和检验过程中使用的,也包括校准(检定)中使用的测量设备。可见它并不是指某台或某类设备,而是对测量所包括的硬件和软件的统称。这一定义有以下几个特点:
1.概念的广义性。测量设备不仅包含一般的测量仪器,而且包含了各等级的测量标准,
各类标准物质和实物量具,还包含和测量设备连接的各种辅助设备,以及进行测量所必须的资料和软件。从定义上看测量设备包括了检验设备和试验设备。定义的广义性是从ISO90 00标准的生产全过程实施质量控制所决定的。
2.内容的扩展性。测量设备不仅仅只指测量仪器本身,而又扩大到辅助设备,因为有关的辅助设备将直接影响测量的准确可靠性。这里主要指本身不能给出量值而没有它又不能进行测量的设备,也包括作为检验手段用的工具、工装、定位器、模具等试验硬件或软件。可见作为测量设备的辅助设备对保证测量的统一和准确十分重要。
3.测量设备不仅包括硬件、软件,还包括“进行测量所必须的资料”。这是指设备使用说明书、作业指导书及有关测量程序文件等软件,当然也包括一些测量仪器本身所属的测量软盘,没有这些资料也不能给出准确可靠的数据,同样应视为是测量设备的组成部分。
测量设备是一个统称,提出测量设备这一术语,来源于ISO10012—1标准,是为了对测量设备进行控制,对测量过程控制对象确定了一个范围,是实施计量确认体系和质量管理的重要内容。从上可见,测量设备的概念要大于测量仪器的范围,测量仪器主要指仪器本身而言。
通常把“组装起来以进行特定测量的全套测量仪器和其它设备”(6.5条)称为测量系统。这里所指的全套测量仪器包括各种测量仪器、实物量具或标准物质,其它设备包括电源、稳压器、指示仪器、开关线路及辅助设备。如测量半导体材料电导率装置、光学高温计检定装置、磁性材料磁特性测量装置,建立测量系统(或装备)的目的是为了便于操作,提高可靠性和工作效率,减少其影响量的影响和提高测量的准确度。测量系统可以组装,也可以随时拆卸,形成固定安装的测量系统则通常称为测量装备。结合我国情况,通常对小型的测量装备称为测量装置,大型的称为测量装备。要注意这里所指的测量装置和2000版ISO 9001标准所指的测量装置是有差异的,这里所指的是组装起来固定安装的小型测量系统,而IS O 9001标准所指的测量装置就是指广义的测量仪器或测量设备而言。二、实物量具
实物量具是指“使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具”(6.2条)。
实物量具的主要特性是能复现或提供某个量的已知量值。这里所说的固定形态应理解为量具是一种实物,它应具有恒定的物理化学状态,以保证在使用时量具能确定地复现并保持已知量值,获得已知量值的方式可以是复现的也可以是提供的,如砝码是量具,它本身的已知值就是复现了一个质量单位量值的实物,如信号发生器它是一种量具,但它本身只是一种提供多个已知量值作为供给量的输出。定义中的已知值应理解为其测量单位、数值及其不确定度均为已知。可见实物量具的特点是:(1)本身直接复现或提供了单位量值,即实物量具的示值就是单位量值的实际大小,如量块、线纹尺它本身就复现了长度量的单位;(2)在结构上一般没有测量机构,如砝码、标准电阻只是复现单位量值的一个实物;(3)由于没有测量机构,在一般情况下,如不依赖其它配用的测量仪器,就不能直接测量出被测量值,如砝码要用天平,如量块要配用干涉仪、光学计。因此实物量具往往是一种被动式测量仪器。
量具按其复现或提供的量值看,可以分为单值量具,如量块、标准电池、砝码等不带标尺;多值量具,如线纹尺、电阻箱等带有标尺;多值量具也包含成套量具,如砝码组、量块组等。量具从工作方式可分为从属量具和独立量具,必须借助其它测量仪器才能进行测量的量具,称为从属量具,如砝码,只有借助天平或质量比较仪才能进行质量的测量;不必借助其他测量仪器即可进行测量的称为独立量具,如尺子、量器等。
必须注意实物量具和一般测量仪器的区别,量具本身复现或提供的是已知量值即给定量