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1、質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督基礎(chǔ)培訓2,,第二章 計量基礎(chǔ)知識,第1節(jié) 概述有關(guān)概念 第2節(jié) 法定計量單位 第3節(jié) 測量誤差和數(shù)據(jù)處理 第4節(jié) 有關(guān)計量技術(shù)基本知識,,,第1節(jié) 概述有關(guān)概念,計量在我國已有近五千年的歷史。過去，被稱為“度量衡”，原定義是“關(guān)于長度、容量和質(zhì)量的測量”，其主要的計量器具是尺、斗、秤。,第二章 計量基礎(chǔ)知識,一、計量學及其分類,1、計量學的定義及內(nèi)容： p74 定義：計量學是關(guān)于測量的科學。 內(nèi)容：,,,2、計量學的分類：專業(yè)多，應(yīng)用廣泛,我國的計量學分為：幾何量、溫度、力學、電磁學、電子、時間頻率、電離輻射、光學、聲學、化學（含標準物質(zhì)）等十類。 計量人員國家職業(yè)包括：長度計量
2、工、熱工計量工、衡器計量工、硬度計量工、容量計量工、電器計量工、化學計量工、聲學計量工、光學計量工、電離輻射工。 可從事計量器具的檢定、檢查、檢測、電測、測量、校準、校驗、維修、修理及檢測、計量、司磅的人員。,,,二、計量的發(fā)展及其特點p75,1、計量：計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準確可靠的活動。 2、計量的發(fā)展：三個階段 古代階段：以人體、自然物體作為原始“計量基準” 近代階段：實物“計量基準” 現(xiàn)代階段：微觀“計量基準” 3、計量的特點 四個特點：準確性、一致性、溯源性、法制性,,,,三、計量器具p79-80,1、計量器具： 計量器具是單獨地或連同輔助設(shè)備一起用以進行測量的器具。計量器具根據(jù)結(jié)
3、構(gòu)形式一般可分為： 實物量具：使用時以固定形態(tài)，復現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的器具。 如：砝碼、量塊、標準電池、米尺、標準信號發(fā)生器、砝碼組、量塊組。 計量儀器/儀表：是指將被測量值轉(zhuǎn)換成可直接觀察的示值或等效信息的計量器具。 如：天平、溫度計、電流表、壓力表等。 判斷依據(jù)：被測量是否轉(zhuǎn)換。,,,計量裝置：指為確定被測量值所必須的計量器具和輔助設(shè)備的總體。 如：光學高溫計檢定裝置。 標準物質(zhì)： 定義：具有一種或多種足夠均勻和很好地確定了的特性，用以校準測量裝置、評價測量方法或給材料賦值的一種材料或物質(zhì)。 廣義來說，標準物質(zhì)屬于計量標準，且屬于實物量具的范疇。,2、計量器具的主要計量特性：
4、p81-86,計量器具的計量特性反映了計量器具本身的質(zhì)量，是計量檢定時評定計量器具是否合格、能否繼續(xù)使用的重要依據(jù)。 示值： 測量范圍和量程： 標尺范圍 標稱范圍 測量范圍 量程 例如：水銀溫度計的標稱范圍為：3020，則量程為50,,,準確度和誤差： 準確度包括兩個方面的含義，即測量的準確度和計量器具的準確度。前者是對測量而言，后者是對計量器具而言。 1）計量器具的準確度：指計量器具給出接近于被測量真值的響應(yīng)的能力。 2）計量器具的示值誤差：指計量器具的示值與對應(yīng)輸入量的（約定）真值之差。 3）計量器具的準確度用示值誤差進行定量表達時的具體評定方式：,,,,靈敏度與分辨力p84 靈敏度：計量
5、器具的響應(yīng)變化(y)除以相應(yīng)的激勵變化(x)。S = y/x 分辨力：是對計量器具的顯示裝置而言，是指顯示裝置能有效辨別的最小的示值差。 漂移和穩(wěn)定性p85： 漂移：僅對計量器具而言，是指測量儀器計量特性的慢變化。 穩(wěn)定性：是指在規(guī)定的條件下，測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。,,,,3、計量基準：p86,1）定義：計量基準是為了定義、實現(xiàn)、保存或復現(xiàn)量的單位或一個或多個量值，用作參考的實物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)。 國際計量基準（國際基準）：經(jīng)國際協(xié)議承認的測量標準； 國家計量基準（國家基準）：經(jīng)國家決定承認的測量標準； 2）分類： 實物基準：以實物來定義、復現(xiàn)計量單位的計量
6、基準，又稱“人工基準”； 自然基準：以自然現(xiàn)象或物理效應(yīng)來定義計量單位，而以實物復現(xiàn)的計量基準。,,,4、計量標準：p87,計量標準是指準確度低于計量基準，按國家計量檢定系統(tǒng)表規(guī)定的準確度等級，用于檢定較低等級計量器具的計量器具。,,,,四、計量檢定p92,1、定義：計量檢定是查明和確認計量器具是否符合法定要求的程序，她包括檢查、加標記和/或出具檢定證書。 檢定具有以下特點： 五個特點 注意：檢定在法制方面具有強制性,2、與計量檢定有關(guān)的專業(yè)術(shù)語,校準：在規(guī)定條件下，為確定測量儀器或測量系統(tǒng)所指示的量值，或?qū)嵨锪烤呋騾⒖嘉镔|(zhì)所代表的量值，與對應(yīng)的由標準所復現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。 定度：
7、定值： 分度： 比對： 計量確認： 檢定與校準的聯(lián)系：p93,3、計量檢定的分類p95-97,按檢定方法：整體檢定、單元檢定； 按檢定的必要程度及其管理形式：強制檢定、非強制檢定； 按檢定目的和性質(zhì)等：首次檢定、后續(xù)檢定、周期檢定、抽樣檢定、仲裁檢定。,4、國家計量檢定系統(tǒng)p98 基礎(chǔ)培訓各附件.xls 5、計量檢定規(guī)程p99 計量檢定規(guī)程屬于計量技術(shù)法規(guī)。 計量檢定規(guī)程一般分為：國家計量檢定規(guī)程、部門計量檢定規(guī)程、地方計量檢定規(guī)程。,6、計量檢定印、證的種類及其使用原則,計量檢定印、證的種類：p100 1）檢定證書： 2）檢定結(jié)果通知書： 3）檢定印記： 4）檢定合格證 5）注銷印,計量檢定
8、印、證的使用原則：結(jié)論不同，使用的印/證不同 檢定合格的計量器具：檢定證書、檢定合格證、加蓋檢定合格印； 檢定不合格的計量器具：出具檢定結(jié)果通知書；不能繼續(xù)使用的加蓋注銷印。,第2節(jié) 法定計量單位p102,一、量 量：不連續(xù)的量（如：貨幣量、計數(shù)量）；連續(xù)的量（可測量） 量制：是指彼此間存在確定關(guān)系的一組量。 基本量：長度、質(zhì)量、時間、溫度、電流、發(fā)光強度和物質(zhì)的量。 導出量：速度（距離除以時間）。,量值： 例如：L = 108.01 m = 1.0801105 mm = 0.10801 km 二、 計量單位 是指為定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量。 例如：1 m，1
9、 kg，1 s，1 等； 三、計量單位制：為給定量制按給定規(guī)則確定的一組基本單位和導出單位稱為計量單位制。,二、國際單位制,1、米制的建立與發(fā)展p105,2、國際單位制的構(gòu)成p106,（1）國際單位制的構(gòu)成 國際單位制由SI單位和SI單位的倍數(shù)單位兩大部分內(nèi)容組成。 SI單位：SI基本單位和SI導出單位，是一貫計量單位； SI單位的倍數(shù)單位：十進倍數(shù)單位、分數(shù)單位，不是一貫計量單位；,（2）SI基本單位 長度：米，m； 質(zhì)量：千克（公斤），kg； 時間：秒，s； 電流：安培，A； 熱力學溫度：開爾文，K； 物質(zhì)的量：摩爾，mol； 發(fā)光強度：坎德拉，cd。,（3）SI導出單位p108 SI導出
10、單位是SI基本單位以代數(shù)形式表示的單位。包括： SI輔助單位在內(nèi)的具有專門名稱的SI導出單位（表2-4，表2-5，共21個）； 組合形式的SI導出單位。,三、法定計量單位p112,1、定義： 法定計量單位是指由國家法律承認，具有法定地位的計量單位。 我國現(xiàn)行的法定計量單位是以國際單位制為基礎(chǔ)，又結(jié)合我國實際情況，具有結(jié)構(gòu)簡單、科學性強、使用方便、易于推廣等優(yōu)點。 2、法定計量單位的構(gòu)成 我國1984年2月27日頒布的中華人民共和國法定計量單位，是在國際單位制的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國的實際情況，適當?shù)倪x用了一些非國際單位制單位構(gòu)成的。,我國的法定計量單位：包括以下內(nèi)容,（1）國際單位制中的SI基本單位
11、；7個（表2-3） （2）（表2-4，表2-5） （3）（表2-7） （4）由以上單位構(gòu)成的組合形式的單位； （5）由SI詞頭（表2-6）和以上單位構(gòu)成的倍數(shù)單位（十進倍數(shù)和分數(shù)單位）。,3、法定計量單位的使用方法及其規(guī)則p120,（1）法定計量單位的名稱：p119 A、非組合形式的單位名稱：見表2-3、表2-4、表2-5、表2-7 B、組合形式的單位名稱：國際無統(tǒng)一規(guī)定，我國按漢語語法特點與習慣命名,（3）法定計量單位的使用 名稱一般只宜在口述和敘述性文字中使用；符號在公式、數(shù)據(jù)表、曲線圖、刻度盤和產(chǎn)品銘牌等中使用，也可用在敘述性文字中。應(yīng)優(yōu)先采用符號，專業(yè)性強、技術(shù)性強的書刊最好不要采用中
12、文符號。,4、使用法定計量單位后量值的換算,對用非法定計量單位表示的量值，必須根據(jù)不同的情況和要求，換算成用法定計量單位所表示的量值。 （1）準確值的換算：p127 采用準確的單位關(guān)系式；在科學技術(shù)領(lǐng)域,一些物理常量,他們屬于不帶有不確定度,換算的結(jié)果不應(yīng)修約。,（2）近似值的換算p128 A、以有效數(shù)位表達的近視值的換算 換算后量值的有效數(shù)位的確定方法： 取換算前后量值的有效數(shù)位的前兩位數(shù)，將其中的“大”數(shù)除以“小”數(shù)， 當比值小于101/2（3.2），則換算前后量值的有效數(shù)位相同； 當比值大于或等于101/2 （3.2），則換算前后的有效數(shù)位差一位；,B、帶有不確定度的近視值的換算,當測量
13、不確定度以絕對形式給出時， 測量結(jié)果的最終表達式為： Y y + U 量值換算時，應(yīng)使換算后所保留的有效位數(shù)的最后一位的一個單位值，等于或小于不確定度U； 若U的第1位有效數(shù)字大于或等于5時，U取1位有效數(shù)字，小于5時取2位有效數(shù)字。,（3）極限值的換算p129,極限值可分為極大值（max）和極小值（min）。 單位變換時，極限值可按近似值的量值換算方法進行換算； 結(jié)果修約時，必須按規(guī)定的方向修約，以保證換算后的值仍在原來的極限范圍內(nèi)。 即，極小值不得更小，修約時只入不舍；極大值不得更大，修約時只舍不入。 例：極小值為3.0 in，按1 in =25.4 mm， 換算后得：76.2 mm，按只
14、入不舍的原則修約，應(yīng)該為：77 mm,第3節(jié) 測量誤差和數(shù)據(jù)處理P130-150,一、誤差的定義、分類及表示方法 測量是人類認識和改造客觀世界必不可少的手段之一。由于認識能力和科學水平的限制，測得的數(shù)值和真實值并不一致，這種在數(shù)值上的差別就是誤差(error)即測量結(jié)果減去被測量的真值就是誤差p131。 按誤差的性質(zhì)，P139可分為系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩大類。,1、系統(tǒng)誤差(systematic error),又叫可測誤差p145，在重復性條件下，對同一被測量進行無線多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量的真值之差。 根據(jù)誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生原因可分為：P137 (1) 方法誤差 這種誤差是由分析方法本身
15、所造成的。 (2) 儀器和試劑誤差 (3) 人員誤差 (4) 環(huán)境誤差 在同一次測定中，以上四種誤差可能同時存在。,2、隨機誤差(accidental error),又稱偶然誤差p139，它是由于偶然因素所致，如測定時環(huán)境溫度、濕度和氣壓的微小波動，儀器性能的微小變化等。其影響時大時小、時正時負，方向不定，致使幾次重復分析結(jié)果不相符合。 產(chǎn)生隨機誤差的原因一般不易察覺，難以控制。但多次測定則可發(fā)現(xiàn)隨機誤差服從統(tǒng)計規(guī)律，適當增加平行測定的次數(shù)正負誤差能相互抵消或部分抵消，從而減少隨機誤差。 在分析工作中，除系統(tǒng)誤差和隨機誤差外，還有“過失誤差”。這是由于操作者在工作中不遵守操作規(guī)程等所引起的差錯
16、，如丟損試液、看錯刻度、記錄及計算錯誤等。,3、準確度和誤差p132-133,準確度(accuracy)是指測定結(jié)果與真實值的符合程度。測定結(jié)果越接近真實值，則準確度越高。準確度用誤差的大小來衡量。 測定結(jié)果Y與真實值Y0之差，稱為絕對誤差P132(absolute error)，常用E表示 絕對誤差(Y) Y Y0 準確度除用絕對誤差表示外，還常用相對誤差表示。 相對誤差P133(relative error)表示誤差在真實值中所占的百分比，在相互比較時它能更客觀地映分析結(jié)果的準確度。 相對誤差(r) Y /Y0 Y /Y,4、精密度和偏差p141-144 記,
17、在分析工作中，為了得到準確可靠的分析結(jié)果，經(jīng)常進行多次平行測定。每次測定得一個測定值xi。若進行了n次測定，得到n個測定值x1，x2，，xn?？汕蟪鰊次測定結(jié)果的平均值，則個別測定值xi與平均值之差稱為偏差(deviation)。 所有個別測定結(jié)果與平均值的偏差的絕對值的平均值稱為平均偏差(average deviation),4、精密度和偏差,測定結(jié)果的相對平均偏差(relative average deviation)為,個別測定值的偏差指某次測定結(jié)果偏離平均值的情況，它有正負之分。平均偏差反映了一組(n次)測定結(jié)果相互之間的符合程度，即重復性的好壞，它沒有正負之分。 各次平行測定結(jié)果的相
18、互符合程度，稱為精密度(precision)，精密度可由平均偏差和相對平均偏差的大小來衡量。,4、精密度和偏差,標準偏差(standard deviation)，又稱均方差，當測定次數(shù)趨于無限多時，稱為總體標準偏差，用表示P143,在一般的分析工作中，測定次數(shù)是有限的，這時的標準偏差稱為樣本標準偏差，以s表示 P143,相對標準偏差(relative standard deviation, RSD)，也稱變異系數(shù)(coefficient of variation)，以CV表示,,準確度與精密度的關(guān)系 精密度高，不一定準確度高； 準確度高，一定要精密度好。 精密度是保證準確度的先決條件，精密度高
19、的分析結(jié)果才有可能獲得高準確度； 準確度是反映系統(tǒng)誤差和隨機誤差兩者的綜合指標。,二、可疑數(shù)據(jù)的取舍（粗大誤差的剔除） p148-150,在平行測定的一組數(shù)據(jù)中，有時會出現(xiàn)其中某一數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)相比相差很遠，這一數(shù)據(jù)稱為可疑值，又稱極端值或離群值。,萊依達（3s）準則,殘差絕對值超過測量列實驗標準偏差3倍（3s）者，屬于小概率事件，應(yīng)剔除。 計算標準偏差s: 3倍標準偏差；3s 計算平均值； 檢查檢測值與平均值之差； =| - | 比較：差值與3倍標準偏差： 若差值 小于3s，則保留檢測值； 若差值 大于3s，則剔除檢測值。,,,,,,,（2） 狄克巡法 將檢測值從小到大依次排列，
20、 x1，------，xn 檢查最1（n）值，則計算最小（大）值的Q1（Qn）值， Q1=(x2-x1)/(xn-x1) Qn=(xn-xn-1)/( xn-x1) 從Q值表中查Q0值 比較：Q1（Qn）值與Q0值： 若Q1（Qn）值小于Q0值，則保留檢測值； 若Q1（Qn）值大于Q0值，則剔除檢測值。 （3） 格魯布斯法,三、有效數(shù)字及其運算規(guī)則p158-163,1、有效數(shù)字(significant figure) 是指在測量工作中實際上能測到的數(shù)字。在測量中記錄的數(shù)據(jù)的位數(shù)必須與所用的測量方法和所使用的儀器的精密程度相適應(yīng)；計算過程必須遵循有效數(shù)字的計算規(guī)則。 注意，如果數(shù)據(jù)中有“0”時，
21、應(yīng)分析具體情況，然后才能肯定哪些數(shù)據(jù)中的“0”是有效數(shù)字，哪些數(shù)據(jù)中的“0”不是有效數(shù)字。p160,1、有效數(shù)字,例如：1.000 2 五位有效數(shù)字 0.600 0；70.03%；5.200103 四位有效數(shù)字 0.034 2；5.2910-6 三位有效數(shù)字 0.004 0；0.30% 二位有效數(shù)字 0.4；0.005 一位有效數(shù)字 在分析測量中，經(jīng)常會遇到pH、pM、lgK等對數(shù)值，其有效數(shù)字的位數(shù)僅取決于小數(shù)部分數(shù)字的位數(shù)，因整數(shù)部分只說明該數(shù)的方次。 例如，pH13.44，即H3.610-14 molL-1，有效數(shù)字為兩
22、位，而不是四位。,2、修約規(guī)則p160-161,在計算和讀取數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)的位數(shù)可能比規(guī)定的有效數(shù)字位數(shù)多，需要將多余的數(shù)字舍去，舍去多余的數(shù)字的過程稱為數(shù)字修約過程，所遵循的規(guī)則稱為數(shù)字修約規(guī)則。 現(xiàn)在國標規(guī)定采用“四舍六入五留雙”的修約規(guī)則，即當尾數(shù)4時舍去，尾數(shù)6時進位；當尾數(shù)恰為5而后面數(shù)為0時，如“5”的前一位是奇數(shù)則進位，如“5”的前一位是偶數(shù)則舍去；當5后面還有不為0的任何數(shù)時，無論5前面是奇數(shù)或偶數(shù)皆進位。 四舍六入五留雙的規(guī)則避免了進舍時的單向性，降低進舍時產(chǎn)生的誤差。,3、運算規(guī)則,在處理數(shù)據(jù)時，常遇到一些準確度不相同的數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)必須按一定的規(guī)則進行計算，常用的規(guī)則是
23、： 1）記錄數(shù)據(jù)或計算結(jié)果只保留一位可疑數(shù)字。 2）當有效數(shù)字位數(shù)確定后，其余數(shù)字(尾數(shù))應(yīng)一律棄去多余的或不正確的數(shù)字。舍棄辦法：采用“四舍六入五留雙”的原則。 3）計算有效數(shù)字時，若第一位有效數(shù)字等于8或大于8，其有效數(shù)字的位數(shù)字的位數(shù)可以多算一位。例如：9.12實際上只有三位，但它接近于10.00，故可以認為它是四位有效數(shù)字。,3、運算規(guī)則,4）加減運算p159 幾個數(shù)據(jù)相加減時，他們的和或差的有效數(shù)字的保留應(yīng)按小數(shù)點后位數(shù)最少的數(shù)據(jù)為根據(jù)，即取決于絕對誤差最大的那個數(shù)據(jù)。 例如將0.0121、25.64和1.05782三數(shù)相加， 若各數(shù)最后一位為可疑數(shù)字，則25.64中的4已是可疑數(shù)
24、字。因此，三數(shù)相加后，小數(shù)點后第二位已屬可疑，所以應(yīng)先把其他數(shù)字按四舍六入五留雙原則舍棄多余數(shù)字，然后再相加，0.0121應(yīng)寫成0.01；1.05782應(yīng)寫成1.06。 三者之和為：0.0125.641.0626.71,3、運算規(guī)則,5）乘除運算。p160 在乘除法運算中通常根據(jù)有效數(shù)字位數(shù)最少的數(shù)來進行修約。例如：,相對誤差最大的數(shù)據(jù)0.0325有 3位有效數(shù)字位數(shù)，故計算結(jié)果應(yīng)為：0.0712。 運算時可先修約，修約時應(yīng)多保留一位有效數(shù)字，多出的一位數(shù)字稱為安全數(shù)字。,第4節(jié) 有關(guān)計量技術(shù)基本知識p163-188,十大計量領(lǐng)域：幾何量、溫度、力學、電磁、無線電、時間頻率、聲學、光學、化學和電離輻射。 一、幾何量計量 二、溫度計量 三、力學計量 四、化學計量,
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