计量基础知识
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计量基础知识
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一.计量
1.计量的定义
计量——量值准确一致的测量
计量需有公认的 、约定的、法定的计量单 位，计量器具，计量人员，计量检定系统，检 定规程。
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2.中国古代的计量
古代计量 ：“布手知尺”、“掬手为升”以人体为基准 大禹治水：大禹使用准绳、规、矩等计量器具
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中国古代的计量制度——秦制
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秦代计量器具的检定
诏书规定度量衡计量器具每年至少检定一次 检定日期规定在每年的春分和秋分时节 违反规定将受罚
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秦代度、量、衡制度的意义
统一了中国计量制度 满足人民日常生产、生活的需要 促进了社会生产有次序的发展
秦制一直延用至１９８９年止
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３.国外的计量发展
历史上经历的三次技术革命带动计量技术的发展 第一次技术革命——蒸汽机的发明（力学和热力学）
公元前221年，秦始皇统一中国，颁布诏书，以最
高法律的形式统一全国的计量制度——“度量衡”制度。
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秦代的度量衡制度
度、量、衡——原始含意是关于长度、容积和重量的测
量
度——尺 量——斗 衡——秤
度量衡的计量器具
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度量衡的换算单位
度制 1丈=10尺=100寸=1000分 量制 1斗=10升=100合 衡制 1斤=16两
国际单位制单位 在米制基础上发展而来的国际单位制单位——ＳＩ ＳＩ是经过１９６０年第１１届国际计量大会通过
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４.计量学
十八世纪欧洲的工业革命形成一门新型的技术基础科学——计量学
计量学研究的基本内容 １.计量单位，计量基（标准）的建立、复制、保存和传递； ２.计量理论、计量方法、普通计量器具； ３.计量人员的技术能力； ４.测量误差与数据处理； ５.物理常数和材料特性的测定； ６.计量管理，计量效益和计量保证。
焦耳、卡诺 第二次技术革命——电的产生（电磁学）
麦克斯韦、爱迪森 第三次技术革命——量子力学、核物理学
爱因斯坦 、贝可勒尔
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传统古典的计量体系已不能满足十八世纪以后欧洲机器 制造工业和科学技术发展的需要。
一些国家根据科学技术和大生产需要而形成各种不同的 计量制度 如：米制、英制、美制。
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单位符号 HZ F Ω ℃ Pa
4）组合单位
力矩—— N·M 电阻率——Ω·M
热容——J/K
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5）用于构成十进倍数和分数单位的词头
所表示的因素 109 106 103 102 10-2 10-3 10-6 10-9
词头的名称 吉 兆 千 百 厘 毫 微 纳
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词头符号 G M k h c m µ n
２.国际单位制构成
ＳＩ单位 国际单位制（ＳＩ）
ＳＩ基本单位（７个）
ＳＩ导出单位
ＳＩ辅助单位（２个） ＳＩ具有专门名称的导出单位 组合形式的ＳＩ导出单位
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ＳＩ单位的十进倍数和分数单位
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3.SI单位 1）ＳＩ基本单位7个
量的名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
单位名称
米 千克（公斤）
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１.几何量（长度） ２.力学 ３.热工 ４.电磁 ５.无线电 ６.时间、频率 ７.声学 ８.光学 ９.化学 １０.电离辐射计量
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５.十大计量领域
１.准确性 ２.一致性 ３.朔源性 ４.法制性
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６.计量的特点
二.名词解释
１.计量——量值准确一致的测量 ２.测量——为确定量值而进行的一组操作 ３.测试——具有探索性的测量 ４.量的真值——在观察条件下严格定义的量值
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三.计量法及有关计量法规
１.计量法
１９８５年９月６日第６届人大常委会第１２次会议通过 １９８６年７月１日实施
立法的宗旨 １）为了加强计量监督管理； ２）为了国家计量单位制的统一； ３）为了量值的准确可靠。
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立法的最终目的 １）有利于生产、贸易和科学技术的发展； ２）适应社会主义现代化建设的需要； ３）维护国家和人民的利益。
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例2. 1.0级2V电压表测量电池电压（1.5V），电池端电压的实际值在什么范围 之间？ 2V×（±1.0%）= ± 0.02V 端电压在（1.48 ～ 1.52）V之间
例3. 0.5级量程为（0～50）的电流表，在测量20 MA时测量误差是多少？ 以相对误差表示 20 MA × ± 0.5%= ±0.1 MA 以引用误差表示 50 MA × ± 0.5%= ±0.25 MA
计量检定人员的职责 正确使用计量标准，负责维护和保养，使其保持良好的技术状态； 执行计量技术法规进行计量检定工作； 保证计量检定原始数据和有关资料完整； 承办政府计量行政部门委托的有关任务。
计量人员的权利 计量人员有权拒绝任何人迫使其违反计量检定规程或使用未经考核的计量标准进行检定。
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四.法定计量单位
⑵二个以上单位的组合
N·M N.M NM
不宜写成 MN
M/S
M·S-1
⑶组合单位的中文名称与其符号书写的次序一致;
⑷乘号没有对应名称，符号中的除号对于名称为“每”，“每” 只在除号的地方出现一次;
米每二次方秒
M/S2
牛米
N·M
⑸同一行不得用多于一条的斜线;
M/S2
M·S-2 不得写成M/S/S
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秒 安（培） 开（尔文） 摩（尔） 坎（德拉）
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单位符号
m kg s A K mol cd
2）国际单位制的辅助单位
量的名称 平面角 立体角
单位名称 弧度
球面度
单位符号 rad sr
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3）国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称 频率 电容 阻抗 温度 压力
单位名称 赫（兹） 法（拉） 欧（姆） 摄氏度 帕(斯卡)
1.5M不应写成1M5
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⑽选用的倍数或分数单位，一般应使数值处于0.1～1000范围内； 0.00394M——3.94MM 11401PA——11.401KPA 1.2×104N——12KN
⑾不得使用重叠词头 微微法µµF——PF
毫微米MµM——NM纳米
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五.测量误差
1.误差分类
性质分类 ： 系统误差 、随机误差、粗大误差 产生原因分类：设备（仪器、工具）误差 ；方法误差；环境误差；人员误差和
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例4. 测量1.2MPA压力，要求测量误差不大于4%，应选用怎样的压力表？ 测量范围选择 1.2MPA×3/2=1.8MPA
压力 表量程系列 （----1.6MPA 、2.0MPA、2.5MPA、4MPA、6MPA----）
测量误差 1.2MPA×4%=0.048MPA
A 1.0级（0～6）MPA B 1.5级（0～4）MPA C 1.5级（0～2.5）MPA D 2.5级（0～1.6）MPA
⑹用斜线（/）表示除时，单位符号的分子分母处于同一水平线上;
KM/H
⑺分母含二个以上单位相乘时，整个分母加括号;
比热容 焦尔每钱克开尔文 J/（KG·K)
⑻ 词头和单位之间无间隔；
KM2
中文名称 平方千米
⑼单位名称或符号必须作为一个整体使用，单位名称在数值后面；
20摄氏度（20℃）不应写成摄氏20度
测量不确定度评定 不确定度的Ａ类评定 用对观察列用统计分析的方法来评定标准不确定度 不确定度的Ｂ类评定 用不同于对观察列进行统计分析的方法来评定标准不确定度
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合成标准不确定度 当测量结果由若干个其它量值求得时，按其他各量的方差或 协方差算得的标准不确定度
扩展不确定度 确定测量结果区间的量，合理赋于被测量之值分布的大部分值 含于此区间
２.电力系统计量法规
１９８６年５月１２日国务院批准由国家计量局和水利电力部发布 《水利电力部门电测、热工计量仪表和装置管理的规定》
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国务院计量行政部门３.计量管理体系中国计量院
国家质量监督检验检疫总局
省（市）计量行政部门 省（市）质量技术监督局
省市计量测试研究院
县计量行政部门 县技术监督部门
1 2345
n
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微小误差准则 当某项小误差只占总误差1/3～1/10时，对总误差的影响只有5% ～10%，可认 为没有影响。
实用意义 1）用微小误差准则在测量过程中选择计量标准器
计量标准器的允许误差≤ 1/3～1/10被检器允许误差 2）测量结果数值修约位数的确定
使测量结果的修约误差是被测量允许误差的1/10～1/20
量的真值是一个理想的概念 ５.约定真值——约定的量值 ６.计量标准——用于定义、实现、保持或复现计量单位的一个或多个已知量值的
实物量具，测量仪器或测量系统。
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７.计量检定——国家法定计量部门（或法定授权组织）为确定或证实计 量器具技术性能是否合格所进行的全部工作 检定证书——证明计量器具检定合格的文件 检定结果通知书——证明计量器具检定不合格的文件
法定计量单位——是以国家法令形式规定强制使用或允许所有的 计量单位
１９８４年１月２０日国务院第１２次常务会议通过 国家计量局《中华人民共和国法定计量单位》
２月２７日发布《国务院关于在我国统一实行法定计量单位的命令》 １９９０年底完成向国家法定计量单位的过渡
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１.中华人民共和国法定计量单位
国际单位制单位（ＳＩ）＋国家选定的其它单位
米制是国际上最早公认的单位制
1791年法国采纳以长度单位“米”为基本单位的计量制 度。
米定义为：地球子午线的四分之一长度的一千万分之一
面积、体积单位为平方米和立方米
1875年由17个国家代表签署了米制公约
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国际计量组织 国际计量局（BIPM）——国际计量大会——国际计 量委员会 是根据1875年5月20日在巴黎签署的“米制公约” 而成立的，它的任务是保证物理计量在世界范围的统一。
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５.计量检定、计量标准和计量人员管理 １）计量检定
计量检定必须按照国家计量检定系统表进行，必须执行计量检 定规程。
对于检定不合格的，没有检定的，超过检定周期的计量器具均 属违反计量法。 ２）计量标准
企、事业单位建立的最高计量标准须经有关计量部门考核合格 后方可使用。
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３）计量人员 执行计量检定和测试任务的人员必须经过考核合格。
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１３.精密度——相同条件下进行多次测量时所得结果的一致程度 １４.正确度——测量结果与真值的接近程度 １５. 准确度（精度）——测量结果的一致性与真值的接近程度
是精密度和正确度的综合反映
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１６.（测量）不确定度－表征合理的赋于被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数 ——表征被测量真值所处范围的评定
县计量测试所
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４.强制检定
１.凡社会公用计量标准，部门和企事业单位使用的最高标准以及用于贸易结算、 安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入强制检定目录的工作计量器具均实行 强制检定。
２.强制检定由县级以上计量部门指定的法定计量检定机构或授权的计量检定机 构检定。
３.非强制检定的计量器具由使用单位依法定期检定或送其他计量检定机构检定。
选C D
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△引用=0.06MPA △引用=0.06MPA △引用=0.038MPA △引用=0.04MPA
3.误差合成和微小误差准则
误差合成
测量过程中存在各种误差
Δ1 Δ2 Δ3 Δ4 Δ5·····ΔN
合成误差
Δ = Δ1+Δ2 +Δ3 +Δ4 +Δ5 + ·····ΔN
22242 2
4.国家选定的非国际单位制单位
量的名称 时间 长度
旋转速度 体积 质量
单位名称 分、(小)时、天
海里 转每分
升 吨
单位符号 min、h、d
mile r/min L(l)
t
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5.法定计量单位的使用规则
⑴单位符号一般用小写罗马字母（正体），但单位名称源于专 用名词时，其第一个字母应大写。 PA
８.测量结果——由测量所得到的被测量的值 由数字和计量单位的积表示
９.示值——测量器具所给出的被测量值
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１０.测量的重复性——在相同的条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得 结果的一致性。
１１.实验标准差——对被测量作N次测量，表征测量结果分散程度的量。
s(x)
n
(xi x)2
i1
n1
12.测量的复现性——在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致 程度。
被测对象变化产生误差。
2.误差的表示方法
绝对误差——测量结果和被测量真值之间的差值 相对误差——测量的绝对误差与被测量真值之比 引用误差——测量的绝对误差与测量范围之比
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指示仪表基本误差的表示方法 △=±C%·FS
数字仪表基本误差的表示方法 △=±C%·RDG
例1：（0～200）V电压表刻度在100V的实际电压值为101V △绝对=（100-101）V=-1V △相对=-1/101=-1% △引用=-1/200=-0.5%
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一.计量
1.计量的定义
计量——量值准确一致的测量
计量需有公认的 、约定的、法定的计量单 位，计量器具，计量人员，计量检定系统，检 定规程。
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2.中国古代的计量
古代计量 ：“布手知尺”、“掬手为升”以人体为基准 大禹治水：大禹使用准绳、规、矩等计量器具
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中国古代的计量制度——秦制
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秦代计量器具的检定
诏书规定度量衡计量器具每年至少检定一次 检定日期规定在每年的春分和秋分时节 违反规定将受罚
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秦代度、量、衡制度的意义
统一了中国计量制度 满足人民日常生产、生活的需要 促进了社会生产有次序的发展
秦制一直延用至１９８９年止
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３.国外的计量发展
历史上经历的三次技术革命带动计量技术的发展 第一次技术革命——蒸汽机的发明（力学和热力学）
公元前221年，秦始皇统一中国，颁布诏书，以最
高法律的形式统一全国的计量制度——“度量衡”制度。
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秦代的度量衡制度
度、量、衡——原始含意是关于长度、容积和重量的测
量
度——尺 量——斗 衡——秤
度量衡的计量器具
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度量衡的换算单位
度制 1丈=10尺=100寸=1000分 量制 1斗=10升=100合 衡制 1斤=16两
国际单位制单位 在米制基础上发展而来的国际单位制单位——ＳＩ ＳＩ是经过１９６０年第１１届国际计量大会通过
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４.计量学
十八世纪欧洲的工业革命形成一门新型的技术基础科学——计量学
计量学研究的基本内容 １.计量单位，计量基（标准）的建立、复制、保存和传递； ２.计量理论、计量方法、普通计量器具； ３.计量人员的技术能力； ４.测量误差与数据处理； ５.物理常数和材料特性的测定； ６.计量管理，计量效益和计量保证。
焦耳、卡诺 第二次技术革命——电的产生（电磁学）
麦克斯韦、爱迪森 第三次技术革命——量子力学、核物理学
爱因斯坦 、贝可勒尔
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传统古典的计量体系已不能满足十八世纪以后欧洲机器 制造工业和科学技术发展的需要。
一些国家根据科学技术和大生产需要而形成各种不同的 计量制度 如：米制、英制、美制。
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单位符号 HZ F Ω ℃ Pa
4）组合单位
力矩—— N·M 电阻率——Ω·M
热容——J/K
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5）用于构成十进倍数和分数单位的词头
所表示的因素 109 106 103 102 10-2 10-3 10-6 10-9
词头的名称 吉 兆 千 百 厘 毫 微 纳
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词头符号 G M k h c m µ n
２.国际单位制构成
ＳＩ单位 国际单位制（ＳＩ）
ＳＩ基本单位（７个）
ＳＩ导出单位
ＳＩ辅助单位（２个） ＳＩ具有专门名称的导出单位 组合形式的ＳＩ导出单位
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ＳＩ单位的十进倍数和分数单位
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3.SI单位 1）ＳＩ基本单位7个
量的名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
单位名称
米 千克（公斤）
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１.几何量（长度） ２.力学 ３.热工 ４.电磁 ５.无线电 ６.时间、频率 ７.声学 ８.光学 ９.化学 １０.电离辐射计量
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５.十大计量领域
１.准确性 ２.一致性 ３.朔源性 ４.法制性
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６.计量的特点
二.名词解释
１.计量——量值准确一致的测量 ２.测量——为确定量值而进行的一组操作 ３.测试——具有探索性的测量 ４.量的真值——在观察条件下严格定义的量值
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三.计量法及有关计量法规
１.计量法
１９８５年９月６日第６届人大常委会第１２次会议通过 １９８６年７月１日实施
立法的宗旨 １）为了加强计量监督管理； ２）为了国家计量单位制的统一； ３）为了量值的准确可靠。
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立法的最终目的 １）有利于生产、贸易和科学技术的发展； ２）适应社会主义现代化建设的需要； ３）维护国家和人民的利益。
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例2. 1.0级2V电压表测量电池电压（1.5V），电池端电压的实际值在什么范围 之间？ 2V×（±1.0%）= ± 0.02V 端电压在（1.48 ～ 1.52）V之间
例3. 0.5级量程为（0～50）的电流表，在测量20 MA时测量误差是多少？ 以相对误差表示 20 MA × ± 0.5%= ±0.1 MA 以引用误差表示 50 MA × ± 0.5%= ±0.25 MA
计量检定人员的职责 正确使用计量标准，负责维护和保养，使其保持良好的技术状态； 执行计量技术法规进行计量检定工作； 保证计量检定原始数据和有关资料完整； 承办政府计量行政部门委托的有关任务。
计量人员的权利 计量人员有权拒绝任何人迫使其违反计量检定规程或使用未经考核的计量标准进行检定。
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四.法定计量单位
⑵二个以上单位的组合
N·M N.M NM
不宜写成 MN
M/S
M·S-1
⑶组合单位的中文名称与其符号书写的次序一致;
⑷乘号没有对应名称，符号中的除号对于名称为“每”，“每” 只在除号的地方出现一次;
米每二次方秒
M/S2
牛米
N·M
⑸同一行不得用多于一条的斜线;
M/S2
M·S-2 不得写成M/S/S
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秒 安（培） 开（尔文） 摩（尔） 坎（德拉）
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单位符号
m kg s A K mol cd
2）国际单位制的辅助单位
量的名称 平面角 立体角
单位名称 弧度
球面度
单位符号 rad sr
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3）国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称 频率 电容 阻抗 温度 压力
单位名称 赫（兹） 法（拉） 欧（姆） 摄氏度 帕(斯卡)
1.5M不应写成1M5
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⑽选用的倍数或分数单位，一般应使数值处于0.1～1000范围内； 0.00394M——3.94MM 11401PA——11.401KPA 1.2×104N——12KN
⑾不得使用重叠词头 微微法µµF——PF
毫微米MµM——NM纳米
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五.测量误差
1.误差分类
性质分类 ： 系统误差 、随机误差、粗大误差 产生原因分类：设备（仪器、工具）误差 ；方法误差；环境误差；人员误差和
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例4. 测量1.2MPA压力，要求测量误差不大于4%，应选用怎样的压力表？ 测量范围选择 1.2MPA×3/2=1.8MPA
压力 表量程系列 （----1.6MPA 、2.0MPA、2.5MPA、4MPA、6MPA----）
测量误差 1.2MPA×4%=0.048MPA
A 1.0级（0～6）MPA B 1.5级（0～4）MPA C 1.5级（0～2.5）MPA D 2.5级（0～1.6）MPA
⑹用斜线（/）表示除时，单位符号的分子分母处于同一水平线上;
KM/H
⑺分母含二个以上单位相乘时，整个分母加括号;
比热容 焦尔每钱克开尔文 J/（KG·K)
⑻ 词头和单位之间无间隔；
KM2
中文名称 平方千米
⑼单位名称或符号必须作为一个整体使用，单位名称在数值后面；
20摄氏度（20℃）不应写成摄氏20度
测量不确定度评定 不确定度的Ａ类评定 用对观察列用统计分析的方法来评定标准不确定度 不确定度的Ｂ类评定 用不同于对观察列进行统计分析的方法来评定标准不确定度
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合成标准不确定度 当测量结果由若干个其它量值求得时，按其他各量的方差或 协方差算得的标准不确定度
扩展不确定度 确定测量结果区间的量，合理赋于被测量之值分布的大部分值 含于此区间
２.电力系统计量法规
１９８６年５月１２日国务院批准由国家计量局和水利电力部发布 《水利电力部门电测、热工计量仪表和装置管理的规定》
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国务院计量行政部门３.计量管理体系中国计量院
国家质量监督检验检疫总局
省（市）计量行政部门 省（市）质量技术监督局
省市计量测试研究院
县计量行政部门 县技术监督部门
1 2345
n
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微小误差准则 当某项小误差只占总误差1/3～1/10时，对总误差的影响只有5% ～10%，可认 为没有影响。
实用意义 1）用微小误差准则在测量过程中选择计量标准器
计量标准器的允许误差≤ 1/3～1/10被检器允许误差 2）测量结果数值修约位数的确定
使测量结果的修约误差是被测量允许误差的1/10～1/20
量的真值是一个理想的概念 ５.约定真值——约定的量值 ６.计量标准——用于定义、实现、保持或复现计量单位的一个或多个已知量值的
实物量具，测量仪器或测量系统。
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７.计量检定——国家法定计量部门（或法定授权组织）为确定或证实计 量器具技术性能是否合格所进行的全部工作 检定证书——证明计量器具检定合格的文件 检定结果通知书——证明计量器具检定不合格的文件
法定计量单位——是以国家法令形式规定强制使用或允许所有的 计量单位
１９８４年１月２０日国务院第１２次常务会议通过 国家计量局《中华人民共和国法定计量单位》
２月２７日发布《国务院关于在我国统一实行法定计量单位的命令》 １９９０年底完成向国家法定计量单位的过渡
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１.中华人民共和国法定计量单位
国际单位制单位（ＳＩ）＋国家选定的其它单位
米制是国际上最早公认的单位制
1791年法国采纳以长度单位“米”为基本单位的计量制 度。
米定义为：地球子午线的四分之一长度的一千万分之一
面积、体积单位为平方米和立方米
1875年由17个国家代表签署了米制公约
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国际计量组织 国际计量局（BIPM）——国际计量大会——国际计 量委员会 是根据1875年5月20日在巴黎签署的“米制公约” 而成立的，它的任务是保证物理计量在世界范围的统一。
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５.计量检定、计量标准和计量人员管理 １）计量检定
计量检定必须按照国家计量检定系统表进行，必须执行计量检 定规程。
对于检定不合格的，没有检定的，超过检定周期的计量器具均 属违反计量法。 ２）计量标准
企、事业单位建立的最高计量标准须经有关计量部门考核合格 后方可使用。
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３）计量人员 执行计量检定和测试任务的人员必须经过考核合格。
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１３.精密度——相同条件下进行多次测量时所得结果的一致程度 １４.正确度——测量结果与真值的接近程度 １５. 准确度（精度）——测量结果的一致性与真值的接近程度
是精密度和正确度的综合反映
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１６.（测量）不确定度－表征合理的赋于被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数 ——表征被测量真值所处范围的评定
县计量测试所
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４.强制检定
１.凡社会公用计量标准，部门和企事业单位使用的最高标准以及用于贸易结算、 安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入强制检定目录的工作计量器具均实行 强制检定。
２.强制检定由县级以上计量部门指定的法定计量检定机构或授权的计量检定机 构检定。
３.非强制检定的计量器具由使用单位依法定期检定或送其他计量检定机构检定。
选C D
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△引用=0.06MPA △引用=0.06MPA △引用=0.038MPA △引用=0.04MPA
3.误差合成和微小误差准则
误差合成
测量过程中存在各种误差
Δ1 Δ2 Δ3 Δ4 Δ5·····ΔN
合成误差
Δ = Δ1+Δ2 +Δ3 +Δ4 +Δ5 + ·····ΔN
22242 2
4.国家选定的非国际单位制单位
量的名称 时间 长度
旋转速度 体积 质量
单位名称 分、(小)时、天
海里 转每分
升 吨
单位符号 min、h、d
mile r/min L(l)
t
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5.法定计量单位的使用规则
⑴单位符号一般用小写罗马字母（正体），但单位名称源于专 用名词时，其第一个字母应大写。 PA
８.测量结果——由测量所得到的被测量的值 由数字和计量单位的积表示
９.示值——测量器具所给出的被测量值
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１０.测量的重复性——在相同的条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得 结果的一致性。
１１.实验标准差——对被测量作N次测量，表征测量结果分散程度的量。
s(x)
n
(xi x)2
i1
n1
12.测量的复现性——在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致 程度。
被测对象变化产生误差。
2.误差的表示方法
绝对误差——测量结果和被测量真值之间的差值 相对误差——测量的绝对误差与被测量真值之比 引用误差——测量的绝对误差与测量范围之比
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指示仪表基本误差的表示方法 △=±C%·FS
数字仪表基本误差的表示方法 △=±C%·RDG
例1：（0～200）V电压表刻度在100V的实际电压值为101V △绝对=（100-101）V=-1V △相对=-1/101=-1% △引用=-1/200=-0.5%