计量基础知识

计量基础知识一、基本概念1、量：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。

2、量值：一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。

3、[计量]单位：为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。

4、计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动。

5、计量学：关于测量的科学。

计量学的研究内容主要有：■计量单位、计量基准和标准的建立、复现、维护和保存；■量值传递和溯源的方法；■测量误差理论及测量数据处理方法；■测量方法及其应用；■计量器具的性能评定、校准、检定和使用；■标准物质特性测定；■计量法制和管理；■计量人员的培养、教育和考核方法等。

计量是支撑社会、经济和科技发展的重要基础。

现代计量包括科学计量、法制计量和工程计量。

科学计量是研制和建立计量基标准装置，提供量值传递和溯源的依据；法制计量是对关系国计民生的重要计量器具和商品计量行为依法进行监管，确保相关量值准确；工程计量是为全社会的其他测量活动进行量值溯源提供计量校准和检测服务。

二、计量单位1、国际单位制国际单位制是由国际计量大会(CGPM)采纳和推荐的一种一贯单位制。

它的国际通用符号为“SI”。

2、国际单位制的构成(1)SI基本单位(7个，见表1)(2)SI导出单位：由一个或几个SI基本单位或SI辅助单位通过相乘或相除等代数式表示的单位。

a、包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位(21个，见表2)。

b、组合形式的SI导出单位。

(3）SI单位的倍数单位，由SI词头(20个，见表3)与SI单位构成。

3、法定计量单位法定计量单位是由国家法律承认，具有法定地位的计量单位。

现行的法定计量单位是1984年2月27日由国务院发布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》中规定的。

4、法定计量单位的构成《中华人民共和国计量法》第三条规定：国际单位制单位和国家选定的其它计量单位，为国家法定计量单位。

法定计量单位的内容包括：(1)SI基本单位(2)SI导出单位(3)我国选定的可与国际单位制单位并用的非国际单位制单位(16个，见表4)(4)由以上单位构成的组合形式单位(5)由SI词头与以上单位构成的倍数单位世界计量日1875年5月20日，17个国家在法国巴黎签署“米制公约”，这是一项在全球范围内采用国际单位制和保证测量结果一致的政府间协议。

1OO多年来，国际米制公约组织对保证国际计量标准统一、促进国际贸易和加速科技发展发挥了巨大作用。

1999年，第2l届国际计量大会决定把每年的5月2O日确定为“世界计量日”。

表3用于构成十进倍数和分数单位的SI词头表4国家选定的可与国际单位单位并用的非国际单位制单位附表1：检定工作中常用的计量单位附表2：容易用错的计量单位5、计量单位的使用规则(1)单位名称(读法)：①单一单位的名称：可以用全称，也可以用简称；②相乘单位的名称：要按符号的顺序读，中间没有乘的符号。

如力矩的单位符号为N·m。

其名称为“牛顿米”，或简称为“牛米”；③相除单位的名称：除“／”对应“每”字，顺序从左往右读。

如质量热容的单位符号为J／(kg·K)，其名称为“焦耳每千克开尔文”，或简称为“焦每千克开”；④乘方单位的读法：指数的名称在前，单位的名称在后，相应的指数名称由数字加“次方”二字组成。

如：断面惯性矩的单位m4的名称为“四次方米”。

在长度计量的面积和体积应用时，“二次方”、“三次方”可读成“平方”、“立方”。

含词头时，词头与单位一起读，如km2。

读作“平方千米”。

(2)单位符号(写法)提倡尽量用字母符号，少用中文符号。

①所有单位的符号一律用正体，不加省略点，没有复数的形式；②单位的名称一般用小写体，但来源于人名的单位符号，第一个字母要大写，如压力单位“帕斯卡”的单位称号是“Pa”。

例外：容量“升”的符号可以用“L”，也可以用“l”，因为印刷体“I”与数字“1”相似，不易识别时，可用大写体“L”10ml1L。

词头中106以上(含106M)要大写。

⑧单位符号与词头符号容易混淆时，要将其放置在右侧。

如力矩单位若写成mN就变成了“毫牛顿”，这时正确应写成Nm或N·m；④“除”的符号“／”只能出现一条；如热导率单位符号是W／(m·k)，不是W／m／k。

⑤词头符号要放在最前面，不留空，不加乘点及任何符号。

如毫米应写成mm。

⑥一般不在分子分母中同时使用词头；⑦不能使用重叠的词头。

如纳米不能写成“mμm”，而应写成“nm”；⑧带词头的单位的乘方是包括词头在内的。

如1 cm2=1×(10-2)2 m2=1×10-4 m2;⑨单位的名称与符号不能混用；⑩数值是区间时，应都带单位或数值带括号。

如5 m～7 m，或（5～7）m等；⑾数值与符号之间一般留半格空间，以免引起混淆；⑿“ppm”和“ppb”在国际上还在用，但都不是我国的法定计量单位，应不用，而写成“×10-6”和“×10-9”。

三、检定、校准和测试1、检定：查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。

2、校准：在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。

注：1）校准结果既可给出被测量的示值，又可确定示值的修正值。

2）校准也可确定其他计量特性，如影响量的作用。

3）校准结果可以记录在校准证书或校准报告中。

3、计量器具：单独地或连同辅助设备一起使用以进行测量的器具。

4、首次检定：对未曾检定过的新计量器具进行的检定。

5、后续检定：计量器具首次检定后的任何一种检定：1）强制性周期检定；2）修理后检定；3）周期检定有效期内的检定，不论是由用户提出请求，或者由于某种理由，在有效期内封印不再有效。

6、周期检定：按时间间隔和规定程序，对计量器具定期进行的一种后续检定。

7、检定证书：证明计量器具已经过检定获得满意结果的文件。

8、检定结果通知书（不合格通知书）：声明计量器具不符合有关法定要求的文件。

9、测试：具有试验性的测量。

测试出具测试证书或测试报告。

实物量具计量仪器（仪表）按结构分类计量装置标准物质计量器具的分类计量基准按计量学用途分类计量标准工作计量器具四、计量器具的指标和特性1、标称值：测量仪器上表明或指导其使用的量值，该值为圆整值或近似值。

2、示值：由计量器具所指示的被测量值。

3、量程：标称范围两极限之差的值。

如标称范围为-10V～+10V4、测量范围：测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。

5、标称范围：是指测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。

如：-10V～+10V。

6、测量仪器的准确度：测量仪器给出接近于真值的响应能力。

7、准确度等级：符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别。

8、测量仪器的【示值】误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。

9、【测量仪器的】最大允许误差：对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值。

五、测量误差及数据处理1、相关概念①测量误差：测量结果减去被测量的真值。

测量误差=测量结果一真值②真值：与给定的特定量的定义一致的值，即与被测量定义一致的值。

③理论真值：如三角形内角和等于180°，四边形内角和等于360°等。

④约定真值：对于给定目的具有适当的不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。

有时也称为指定值、最佳估计值、约定值或参考值。

在实际测量中，通常利用被测量的实际值、多次测量结果的算术平均值、计量标准器所复现的量以及计量学约定值作为约定真值。

(1)被测量的实际值：如某砝码名义上标注为1kg，测量时实际值为1.002kg。

可把1.002kg当作约定真值。

(2)算术平均值：用多次测量结果的平均值当做真值的近似值。

n 次测量结果的算术平均值为：nx nx x x x x inn ∑=++++=-121......(3)计量标准器所复现的量值：高一级标准器允许误差为低一级标准或普通仪器(被测对象)允许误差的1/3～1/10时，高一级标准器所复现的量值就作为被测量的约定真值。

(4)计量学约定真值：国际计量人会决议通过基本量的单位(例如，长度单位，米是光在真空中在1／299792458秒的时间间隔内行程的长度)；国际常数委员会所公布推荐的基本物理常量(数)(例如，阿伏加德罗常数NA=6.0221367×1023mol -1)；法定计量单位中所规定的数值(例如：标准重力加速度：g=9.80665m/s 2。

)等均作为约定真值。

尽管约定真值是相对的，本身存在一定的不确定度。

然而，正是我们承认了约定真值的可知性，使得在计量学的实际应用成为可能。

此时约定真值与真值之差对特定目的来说，可以忽略不计。

⑤残余误差：测量列中的某个测得值和该测量列的算术平均值x 之差称为残余误差νx ，简称残差。

x －x i x =ν⑥实验标准差：对同一被测量作n 次测量，表征测量结果分散性的量s ，可按贝塞尔公式计算得到单次测量结果的实验标准差:∑=--=n i i x x n s 12)(11 算术平均值的实验标准差:n s x s =)(,表征任一n 次测量结果的算术平均值的分散性,是标准不确定度A 类评定的基本公式。

例：在重复条件下，对某被测量重复测量7次，测量值、平均值残差、标准差和算术平均值的实验标准差见下表：2、误差的表达绝对误差：(绝对)误差=测量结果－真值修正值：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。

修正值=真值-测量结果相对误差：相对误差=绝对误差÷真值 ×100％引用误差：引用误差=绝对误差÷引用值×100％说明：引用值可以是计量器具的量程或标称范围的最高值(或上限值)。

例1标称值x 为10g 的二等标准砝码，经检定其实际值x 0为lO.003g ，该砝码的标称值的绝对误差为：)(003.0003.10100g x x -=-=-=∆例2 用被检的2.5级压力表测量某压力值x 为1.60MPa ，用另一只O.4级精密压力表测得压力值x 0为1.593MPa ，则该被检压力表测量结果的绝对误差为：)(007.0593.160.10MPa x x =-=-=∆说明：(1)对回程误差小的仪表，如电学三表、热工二次仪表等，采用按检定点对被检表来读取标准表的示值。

如被检电流表示值为1.5mA ，标准表相应指示出1.51mA ，则：)(01.051.15.10mA x x -=-=-=∆(2)对回程误差大的仪表，如压力表等，采用按检定点对标准表来读取被检表的示值。

如某标准压力表示值为3.500MPa ，被检表相应指示出3.49MPa ，则：)(01.0500.349.30MPa x x -=-=-=∆这种计量仪器的绝对误差，也称为计量仪器的示值误差。