第4章 计量器具

2．计量基准的主要特征
计量基准的主要特征，或者说，对计量基准的基本 要求是： • (1) 符合或最接近计量单位定义所依据的基本原理； • (2) 具有良好的复现性，并且所定义、实现、保持或 复现的计量单位 (或其倍数或分数) 具有当代 (或本 国) 的最高精度； • (3) 性能稳定，计量特性长期不变； • (4) 能将所定义、实现、保持或复现的计量单位(或 其倍数或分数单位)通过一定的方法或手段传递下去。
• 从结果显示方式上可分为指示式与记录式 计量仪器。
• 从信号的处理方式上又可以分为模拟式和 数字式计量仪器。
• 从计量仪器确定被测的量值的机制来看， 可以分为累计式和积分式计量仪器。
• 从计量仪器与被测对象的接触方式来看， 又可以分为非接触式和接触式计量仪器。
• 量具是实物量具的简称，是能以固定形式复 现一给定量的一个或多个已知值的计量器
• 2) 经典阶段
从世界范围来看，1875年“米制公约”的签订， 可以认为是经典时期的开始。随着社会生产力的 发展，科学技术的进步，计量基准已开始摆脱人 体、自然物体的范畴，进入了以科学为基础的发 展时期。
我国《计量法》中规定，计量基准的使用 必须具备下列条件：
• (1) 经国家鉴定合格； • (2) 具有正常工作所需要的环境条件； • (3) 具有称职的保存、维护、使用人员； • (4) 具有完善的管理制度。
1．计量基准的划分
计量基准按量值传递体系通常分为主基准，作证 基准、副基准、参考基准和工作基准。
第4章 计量器具
4．1 计量器具及其分类
计量器具是计量学研究的一个基本内容， 是计量工作的物质技术基础。计量器具是计 量仪器(也称“主动式”计量器具)、量具 (也称 “被动式”计量器具)、计量物质及计量装置 的 总称，是用于计量的物质基础。
计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手段，是将 被计量的或有关的量转换成可直接观察的 指示值或等值信息的计量器具，例如，卡 尺、安培计、压力计、温度计、干涉仪、 水表、天平等。
• (3) 副基准：通过直接或间接与主基准比较 或用基准法来定值的基准，一般可以代替 主基准使用。副基准一般也不用于日常计 量。
• (4) 参考基准：在给定地区或在给定组织内， 通常具有最高计量特性的计量标准，在 该处所作的计量均由它导出。
• (5) 工作基准：用于日常校准或核查实物量 具、计量仪器或参考物质的计量标准，通常 由参考基准来校准。
4.1.1 计量基准
• 计量基准有时也称为原始标准或最高标准，是在 特定领域内具有当代最高计量特性的计量标准。计 量基准是计量的最高依据。
• 经国际协议公认，在国际上作为对有关量的其他 所有标准定值依据的标准，称为国际基准。
• 经国家正式确认，在一个国家内作为对有关量的 其他所有标准定值依据的标准，称为国家基准。
具，例如，砝码，单值或多值、有或无刻度 的容器，单值或多值、有或无刻度的尺子， 电阻器，电容器，电感器，量块等等。量具 本身不带指示器，而由被计量对象本身形成 指示器，如汁量液体容量用的量具，就是利 用液体的上部端面作为指示器。
• 量具的主要特征是能复现或提供某个量的 已知量值，在结构上一般没有测量机构， 也不含有计量过程中运动的计量元件。
3．计量基准的发展
计量基准的发展，大体经历了三个阶段。 • 1) 古典阶段
这个阶段包括封建社会及其以前的社会时期。由 于生产力和科技水平的限制，古典阶段的计量基、 标准是相当简陋的。从现在的眼光来看，这个阶 段的基、标准器缺乏科学依据，主观因素比较明 显。 在这个阶段，有的是以人体的某一部分，有的是 以动物的丝毛或某些能力，还有的是以植物的果 实甚至乐器、物品等作为基准。
• 为了进行特定的或多种计量任务，需要一 台或若干台计量器具，人们往往把这些计 量器具连同有关的辅助设备构成的整体或 系统，称为计量系统或计量装置，例如计 量半导体材料电导率的装置、校准体温计 的装置、光学高温计检定装置等。
• 计量器具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。
• 从量具的工作方式来看，可分为“从属量 具”和“独立量具”两种。从属量具必须 借助于其他计量仪器才能进行计量，例如 砝码只有通过天平才能进行质量的计量。 独立量具不需要借助于其他计量仪器就能 单独进行计量，例如尺子。
• 从量具所复现或提供的量值，可以分为单 值量具和多值量具。而多值量具又可以分 为常值量具(不可调量具)和变值量具(可调 量具)。单值量具只能复现量的单个值，如 标准量块、固定电阻等。多值量具能复现 多个不同的量值，如刻度尺，表示尺寸的、 上、下限两个值的量规等。多值量具中的 变值量具可以根据需要调到不同的量值， 如可变电容器、电阻箱等；而常值量具是 不可调的，例如刻度滴管。
• 从量具的组合来看，有单个量具和成套量 具之分。成套量具是在一定范围内复现或 提供多个量值的一些单个量具的组合体， 它们不仅可以单独使用，而且也可以在不 同组合下使用。例如成套砝码、成套量块 及成套电容等。
• 计量物质是指具有一种或多种足够均匀和 很好地确定了计量特性的物质，用以测定 相关物质的化学成分、物理化学特性、工 程技术特性，以及校准计量装置、评价计 量方法等。
• (1) 主基准：在一特定领域内具有当代最高计量 特性的一给定量的计量基准，其值不必参考相同 量的其他基准，是被指定的或普遍承认的计量基 准。这里的给定量，可以是基本量，也可以是导 出量，即主基准的概念既适用于基本单位，也适Biblioteka Baidu用于导出单位。
• (2) 作证基准：用于核对主基准的变化，或 在必要时(如主基准损坏或遗失)可代替主基 准的基准。与主基准一样，作证基准也不 用于日常计量。
从计量仪器的计量方法来看，大体上可以 分为三种类型： 1. 直读式计量仪器
例如安培计、压力计、数字频率计； 2. 比较式计量仪器
例如等臂天平、指零电流计 3. 微差式计量仪器
例如比长仪的光学指示器
• 还可从计量仪器所利用的物理现象或物 理效应方面，可以分为机械式、电动式、 气动式、光学式及电子式计量仪器等，或 可以分为热电式、光电式、压电式、电磁 式及超导式计量仪器等。