計(jì)量基礎(chǔ)xin

1、計(jì)量基礎(chǔ)知識(shí),,概述,1 計(jì)量 是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測(cè) 量活動(dòng)。如：確定計(jì)量單位制，研究 建立計(jì)量基準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，檢定，校準(zhǔn)，計(jì) 量執(zhí)法監(jiān)督等活動(dòng)。2 計(jì)量學(xué) 是關(guān)于測(cè)量測(cè)量的科學(xué)。它包括科學(xué)計(jì)量，法制計(jì)量和工業(yè)計(jì)量。,3 計(jì)量的基本特征 （1）統(tǒng)一性 （2）準(zhǔn)確性 （3）溯源性 （4）法制性4 測(cè)量 以確定量值為目的的一組操作。,5 計(jì)量研究的內(nèi)容（1）計(jì)量單位與單位制（2）計(jì)量

2、器具（3）量值傳遞與量值溯源（4）物理常量材料與物質(zhì)特性的測(cè)定（5）不確定數(shù)據(jù)處理與測(cè)量理論及方法（6）計(jì)量管理,6 需要學(xué)習(xí)的通用計(jì)量技術(shù)規(guī)范 JJF1001—1998 通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義 JJF1069—1999 法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)考核規(guī)范 JJF1033—1999 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)考核規(guī)范 CNAL?AC01：2005 檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可準(zhǔn)則（idt ISO ? IEC17025:1999） JJF1

3、059—1999 測(cè)量不確定度與表示 JJF1022—1992 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)命名規(guī)范 JJF1016—2002 計(jì)量器具型式評(píng)價(jià)大綱編寫(xiě)導(dǎo)責(zé) JJF1015—2002 計(jì)量器具型式評(píng)價(jià)和型式批準(zhǔn)通用規(guī)范,,7 常見(jiàn)部分相關(guān)組織 CNAL 中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì) ISO 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 IEC 國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì) OIML 國(guó)際法制計(jì)量組織 UL 保險(xiǎn)商試驗(yàn)所 NIST

4、 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院,關(guān)于測(cè)量?jī)x器的術(shù)語(yǔ)-測(cè)量?jī)x器,1.測(cè)量?jī)x器 measuring instrument 單獨(dú)地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測(cè)量的器具。 ?如：溫度計(jì)、電壓表、直尺、頻率計(jì)數(shù)器等屬于可單獨(dú)完成測(cè)量任務(wù)的測(cè)量?jī)x器。 ?又如：砝碼、量塊、熱電偶、標(biāo)準(zhǔn)電阻等屬于必須與其他輔助設(shè)備一起使用才能完成測(cè)量的測(cè)量?jī)x器。,測(cè)量?jī)x器的種類(lèi)繁多：按計(jì)量學(xué)用途分：計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo) 準(zhǔn)、工作用計(jì)量器具；按結(jié)構(gòu)和功能分

5、：實(shí)物量具、測(cè)量?jī)x 器儀表、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、測(cè)量系統(tǒng)；按原理和示值方式分：模擬式、數(shù)字 式；累計(jì)式、積分式；顯示式、記錄式等測(cè)量?jī)x器；按自動(dòng)化程度分：自動(dòng)測(cè)試儀器、智 能儀器、自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、VXI儀器;還可以按輸出形式、特定用途、準(zhǔn)確 度等級(jí)等特性分。,在我國(guó)的計(jì)量法律、法規(guī)中，測(cè)量?jī)x器被稱(chēng)為計(jì)量器具。 器—有源 具—無(wú)源?在ISO9000系列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中將測(cè)量?jī)x器及其測(cè)量用軟件、硬件

6、和所必須的資料統(tǒng)稱(chēng)測(cè)量設(shè)備。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器的術(shù)語(yǔ)-實(shí)物量具,2.實(shí)物量具 material measure 使用時(shí)以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個(gè)或多個(gè)已知值的器具。例如：砝碼、量塊、標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器等。,實(shí)物量具的主要特性是能復(fù)現(xiàn)或提供某個(gè)量的已知量值。 如：砝碼是復(fù)現(xiàn)質(zhì)量單位量值的實(shí)物，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器是提供多個(gè)量值的量具；已知量值是指具有給定不確定度的量值。?實(shí)物量具分單值量具和多值量具。例

7、如：量塊、標(biāo)準(zhǔn)電池為單值量具；線紋尺、電阻箱為多值量具。?在測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中通常把實(shí)物量具稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)器。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器的術(shù)語(yǔ)-測(cè)量系統(tǒng),3.測(cè)量系統(tǒng) measuring system 組裝起來(lái)以進(jìn)行特定測(cè)量的全套測(cè)量?jī)x器和其他設(shè)備。?例如：測(cè)量半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率的裝置是由恒流源、四根金屬探針、電位差計(jì)組成的測(cè)量系統(tǒng)。?又如：絕緣層燒蝕率測(cè)量系統(tǒng)由分別裝在瓶中的氧氣和乙炔、氣體壓力計(jì)、氧氣流量計(jì)、乙炔流量計(jì)、溫度計(jì)、計(jì)時(shí)器等組成。,

8、測(cè)量系統(tǒng)可以包含實(shí)物量具和化學(xué)試劑。?固定安裝著的測(cè)量系統(tǒng)稱(chēng)為測(cè)量裝置。例如：校準(zhǔn)玻璃水銀溫度計(jì)的裝置是包括標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)及固定安裝的制冷恒溫槽、恒溫水槽、油槽、冰點(diǎn)器和讀數(shù)裝置等的一整套測(cè)量系統(tǒng)。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-響應(yīng)特性,4 響應(yīng)特性 response Characteristic 在確定條件下，激勵(lì)與對(duì)應(yīng)響應(yīng)之間的關(guān)系。 ?激勵(lì)就是測(cè)量?jī)x器的輸入量或輸入信號(hào)，響應(yīng)就是其輸出量或輸出信號(hào)，而響應(yīng)特性

9、就是測(cè)量?jī)x器的輸入輸出特性。,響應(yīng)特性可以用數(shù)學(xué)等式、數(shù)值表或圖表表示 y = f（x） 例如：熱電偶的電動(dòng)勢(shì)與溫度的關(guān)系，溫度是熱電偶的激勵(lì)，電動(dòng)勢(shì)是熱電偶的輸出響應(yīng)，一般其響應(yīng)特性可以用函數(shù)關(guān)系表示，也可以畫(huà)成響應(yīng)特性曲線。,動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性： 在動(dòng)態(tài)測(cè)量中，測(cè)量?jī)x器的激勵(lì)(或輸入)隨時(shí)間變化，則其響應(yīng)(或輸出)也是時(shí)間的函數(shù)，這時(shí)儀器的響應(yīng)特性稱(chēng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。 激勵(lì)為：x

10、（t）， 響應(yīng)為：y （t）= f（x，t）；動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性為： y （t）/ x（t）。,傳遞函數(shù)是響應(yīng)特性的一種形式。 傳遞函數(shù) h （t）,測(cè)量?jī)x器,,,輸出響應(yīng) y （t）,對(duì)應(yīng)的傅里埃變換：,h（t）稱(chēng)為儀器的脈沖響應(yīng)，H（f）稱(chēng)為儀器的頻率響應(yīng),輸入激勵(lì)x （t）,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-靈敏度,5 靈敏度 sensitivity 測(cè)量?jī)x器響應(yīng)的

11、變化除以對(duì)應(yīng)激勵(lì)的變化。 ?靈敏度是測(cè)量?jī)x器的輸入（被測(cè)量）變化引起輸出（儀器示值）變化的程度。 S=?y/?x,當(dāng)很小的輸入變化引起輸出變化很大，則該測(cè)量?jī)x器的靈敏度高。 ?有時(shí)表述時(shí)要說(shuō)明對(duì)什么量的靈敏度。 例如檢流計(jì)，要說(shuō)明電壓靈敏度還是電流靈敏度。?有時(shí)儀器的靈敏度是隨激勵(lì)值變化的。 例如用電動(dòng)儀表測(cè)量電功率時(shí)靈敏度是常數(shù)，但用它

12、測(cè)量電流或電壓時(shí)靈敏度是隨激勵(lì)值變的。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-分度值,6 分度值 divisions 相鄰刻度線或相鄰示值之差 ?對(duì)于標(biāo)尺式的，為相鄰刻度線 之差; ?對(duì)于數(shù)字式的，為相鄰示值之差， 即最小跳變量.,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-鑒別力,7 鑒別力[閾] discrimination [threshold] 使測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生未覺(jué)察的響應(yīng)變化的最大激勵(lì)變化，這種激勵(lì)變化應(yīng)緩慢而單調(diào)

13、地進(jìn)行。?鑒別力閾可能與例如噪聲或摩擦力有關(guān)，也可能與激勵(lì)值有關(guān)。?有時(shí)也稱(chēng)“靈敏閾”或“靈敏限”。,例如：相位噪聲測(cè)試儀的閾值 當(dāng)輸入信號(hào)功率逐漸減小，則顯示器上的譜線逐漸降低，到顯示器上顯示的譜線降到幾乎要掩埋在儀器自身底部噪聲中時(shí)，讀下此時(shí)的輸入信號(hào)功率值即為該儀器的閾值，如-160dBm。,在有些領(lǐng)域，把鑒別力稱(chēng)為靈敏度,并按輸出信號(hào)噪聲比達(dá)到規(guī)定值時(shí)的最小輸入量值定義。例如：無(wú)線電計(jì)量中，接收機(jī)的靈敏度為當(dāng)輸出信噪

14、比為1時(shí)的輸入信號(hào)。 又如：有機(jī)質(zhì)譜儀的靈敏度是對(duì)固定樣品、某一電離方法和某一離子電極，在給定的操作條件下檢測(cè)樣品的分子離子的信噪比達(dá)到10（有時(shí)為20或30）時(shí)所需的最小樣品量。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-分辨力,8 [顯示裝置的]分辨力resolution [ of a displaying device] 顯示器能有效辨別的最小的示值差。 注意：1.分辨力是指顯示裝置中對(duì)其示值差的最小辨別能力; 2.不要將分辨力稱(chēng)為

15、分辨率;3.不要將分辨力與分度值等同。,模擬式顯示裝置的分辨力為標(biāo)尺分度值的一半。如：游標(biāo)量具的分度值為0.1mm,則分辨力為0.05mm。?對(duì)于數(shù)字式顯示裝置，分辨力為變化一個(gè)末位有效數(shù)字時(shí)其示值的變化。如:某臺(tái)五位半數(shù)字電壓表，其末位變化一個(gè)字表示示值變化1?V，則分辨力為1?V。此概念亦適用于記錄裝置。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-穩(wěn)定性,9 穩(wěn)定性 stability 測(cè)量?jī)x器保持其計(jì)量特性隨時(shí)間恒定的能力。?通常穩(wěn)

16、定性是指儀器的計(jì)量特性隨時(shí)間不變化的能力；?若穩(wěn)定性不是對(duì)時(shí)間而言，則應(yīng)該明確說(shuō)明。,穩(wěn)定性可以用幾種方式定量表示：用計(jì)量特性變化某個(gè)規(guī)定的量所經(jīng)過(guò)的時(shí)間；用計(jì)量特性經(jīng)規(guī)定的時(shí)間所發(fā)生的變化。例如：標(biāo)準(zhǔn)電池：長(zhǎng)期穩(wěn)定性是指電動(dòng)勢(shì)的年變化幅度，短期穩(wěn)定性是指電動(dòng)勢(shì)在3~5天內(nèi)的變化幅度。量塊:是其長(zhǎng)度每年的最大變化量（?m/a)。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-漂移,10 漂移 drift 測(cè)量?jī)x器計(jì)量特性的慢變化。,,,,

17、t,輸出量值,漂移是指測(cè)量?jī)x器的特性隨時(shí)間的緩慢變化,產(chǎn)生漂移的原因往往是由于溫度、壓力、濕度等影響量的影響所引起，或儀器本身的慢變化引起。?穩(wěn)定性是隨機(jī)影響引起，而漂移是由隨時(shí)間變化著的系統(tǒng)影響引起。例如：標(biāo)準(zhǔn)電池的電動(dòng)勢(shì)漂移、頻率源的輸出頻率漂移。又如：熱導(dǎo)式氫分析儀的 零點(diǎn)漂移和量程漂移。,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-響應(yīng)時(shí)間,11 響應(yīng)時(shí)間 response time 激勵(lì)受到規(guī)定突變的瞬間，與響應(yīng)達(dá)

18、 到并保持其最終穩(wěn)定值在規(guī)定極限內(nèi) 的瞬間，這兩者之間的時(shí)間間隔。,響應(yīng)時(shí)間示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,??,Y（t）,X（t）,t1,t,t2,t1,t,響應(yīng)時(shí)間=t2-t1,激勵(lì)：,響應(yīng)：,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-準(zhǔn)確度,12 [測(cè)量?jī)x器的]準(zhǔn)確度 accuracy [of a measuring instrument] 測(cè)量?jī)x器給出接近于真值的響應(yīng)的能力。 注：準(zhǔn)確度是定性的概念。

19、 準(zhǔn)確度不再用于測(cè)量?jī)x器的定量評(píng)定，但仍可用于儀器的定性描述。,測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-準(zhǔn)確度等級(jí),13 準(zhǔn)確度等級(jí) accuracy class 符合一定的計(jì)量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以?xún)?nèi)的測(cè)量?jī)x器的等別、級(jí)別。 準(zhǔn)確度等級(jí)通常按約定注以數(shù)字或符號(hào)，并稱(chēng)為等級(jí)指標(biāo)。例如：一等標(biāo)準(zhǔn)電阻，0.5級(jí)電流表，1等活塞式壓力計(jì)等,.準(zhǔn)確度等級(jí)的劃分依據(jù)儀器的最大允許誤差，也考慮其他計(jì)量特性指標(biāo)的要求。依據(jù)校準(zhǔn)值的測(cè)量

20、不確定度。?測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度等級(jí)應(yīng)滿(mǎn)足的要求是在有關(guān)的規(guī)程或規(guī)范中明確規(guī)定的。,準(zhǔn)確度等級(jí)與準(zhǔn)確度,準(zhǔn)確度等級(jí)與準(zhǔn)確度是不同的：準(zhǔn)確度等級(jí)是指儀器誤差的允許范圍，不是與真值接近程度；準(zhǔn)確度等級(jí)是儀器本身計(jì)量特性的一種表達(dá)形式，不是用它進(jìn)行測(cè)量時(shí)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度；,,,,,,,,,,準(zhǔn)確度等級(jí),示值,真值,準(zhǔn)確度等級(jí)劃分舉例,量塊的等的劃分 主要依據(jù)量塊中心長(zhǎng)度的測(cè)量不確定度U及長(zhǎng)度變動(dòng)量?劃分，分為6等。按校準(zhǔn)值或修正值使用，

21、按等使用時(shí)已知其不確定度。例如: 單位：?m,變動(dòng)量是量塊上任意點(diǎn)兩測(cè)量面間最大長(zhǎng)度與最小長(zhǎng)度之差。,準(zhǔn)確度等級(jí)劃分舉例,量塊級(jí)的劃分 量塊的級(jí)按規(guī)定的最大允許誤差劃分，有00，k，0，1，2，3共6個(gè)級(jí)別。經(jīng)檢定合格者，可使用其標(biāo)稱(chēng)值。例如：各級(jí)量塊的最大允許誤差 ???(a+bL)?m,L為標(biāo)稱(chēng)長(zhǎng)度,單位為m.,準(zhǔn)確度等級(jí)劃分舉例,標(biāo)準(zhǔn)活塞式

22、壓力機(jī) 測(cè)量范圍：0~250MPa，共分3等,關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-示值誤差,14 測(cè)量?jī)x器的[示值]誤差 error [of indiction] of a measuring instrument 測(cè)量?jī)x器示值與對(duì)應(yīng)輸入量的真值之差。?由于真值不能確定，實(shí)用上用的是約定真值。?此概念主要應(yīng)用于與參考標(biāo)準(zhǔn)相比較的儀器。以測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的示值作為約定真值。?就實(shí)物量具而言，示值就是賦予它的值。即實(shí)物量具的標(biāo)稱(chēng)值。,?=x-

23、xs,測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-最大允許誤差,15 [測(cè)量?jī)x器的]最大允許誤差 maximum permissible error [of a measuring inatrument] 對(duì)給定的測(cè)量?jī)x器，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值。 有時(shí)也稱(chēng)測(cè)量?jī)x器的允許誤差限。,最大允許誤差是由規(guī)范或儀器生產(chǎn)廠規(guī)定的不得超過(guò)的誤差限，一般有上限和下限，在大多數(shù)情況下，為對(duì)稱(chēng)限。,,,,,,示值,上限,下限,,,MPEV,MP

24、EV為最大允許誤差的絕對(duì)值。最大允許誤差=± MPEV,最大允許誤差表達(dá)形式,以絕對(duì)誤差形式表示: ?=?a 最大允許誤差不隨示值而變； 注意應(yīng)有數(shù)值和測(cè)量單位。例如：精密玻璃水銀溫度計(jì)，測(cè)量范圍為0~50°C，最大允許誤差為±0.2 °C, 即如果測(cè)量30 °C, 則允許范圍為29.8 °C~30.2°C,最大允許誤差表達(dá)形式,以相對(duì)

25、誤差形式表示: ?=?? ? /x??100% x為測(cè)量?jī)x器的示值，實(shí)物量具的標(biāo)稱(chēng)值，或儀器儀表的讀數(shù)。 最大允許誤差隨示值而變。與量程無(wú)關(guān)。例如:1級(jí)材料試驗(yàn)機(jī)的最大允許誤差為“?1.0%”,最大允許誤差表達(dá)形式,以引用誤差形式表示: ?=?? ? /xN??100% xN為引用值，通常是量程上限，或滿(mǎn)刻度值。 引用誤差也不隨示值而變，但與量程有關(guān)。例如:0.25

26、級(jí)彈簧式精密壓力表的最大允許誤差為“?0.25% ?滿(mǎn)刻度值”，在儀器任意刻度值上允許誤差限不變。,最大允許誤差的表達(dá)形式,以絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差組合的形式表示:例如:標(biāo)準(zhǔn)鋼卷尺為?=?(0.04mm+4?10-5?L) 脈沖寬度?在(0.1~10)?s的最大允許誤差為: ?=?（ ? ?10%+0.025 ?s)以相對(duì)誤差和引用誤差組合的形式表示:例如:數(shù)字電壓表在測(cè)量電阻時(shí)的最大允許誤差為?(10 ?10-6讀數(shù)+0.

27、5 ?10-6量程),關(guān)于測(cè)量?jī)x器特性的術(shù)語(yǔ)-重復(fù)性,16 [測(cè)量?jī)x器的]重復(fù)性 repeatability [of a measuring instrument] 在相同測(cè)量條件下，重復(fù)測(cè)量同一被測(cè)量，測(cè)量?jī)x器提供相近示值的能力。 這些條件包括：相同的測(cè)量程序；相同的觀測(cè)者；在相同條件下使用相同的測(cè)量設(shè)備；在相同地點(diǎn)；在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)。 重復(fù)性可用示值的分散性定量表示。,測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定的依據(jù),評(píng)定測(cè)量?jī)x器特性的項(xiàng)

28、目、技術(shù)要求和方法，必須依據(jù)：檢定規(guī)程；校準(zhǔn)規(guī)范；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；儀器說(shuō)明書(shū)；其他相關(guān)技術(shù)文件。,測(cè)量?jī)x器特性評(píng)定的形式,一般采用以下三種形式： 型式評(píng)價(jià) 檢定 校準(zhǔn),型式評(píng)價(jià),形式評(píng)價(jià)是由計(jì)量行政部門(mén)指定的技術(shù)機(jī)構(gòu)，依據(jù)型式評(píng)價(jià)大綱，對(duì)測(cè)量?jī)x器新產(chǎn)品和進(jìn)口測(cè)量?jī)x器樣機(jī)進(jìn)行全性能試驗(yàn)，對(duì)其技術(shù)資料進(jìn)行全面的審查，出具型式評(píng)價(jià)報(bào)告，以確定測(cè)量?jī)x器是否符合型式批準(zhǔn)的計(jì)量法制管理要求和技術(shù)要

29、求。,型式評(píng)價(jià),型式評(píng)價(jià)的全性能試驗(yàn)是指除了對(duì)測(cè)量?jī)x器進(jìn)行一般性檢查、標(biāo)準(zhǔn)與額定條件下的計(jì)量特性進(jìn)行評(píng)定外，還進(jìn)行安全性、可靠性與壽命試驗(yàn)，以及電磁干擾、模擬儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)境下的適應(yīng)性試驗(yàn)。,型式評(píng)價(jià),,型式評(píng)價(jià)中對(duì)測(cè)量?jī)x器性能的評(píng)價(jià)內(nèi)容,外觀及功能檢查；標(biāo)準(zhǔn)與額定條件下的計(jì)量特性評(píng)定；安全性、可靠性與壽命試驗(yàn)；電磁干擾、模擬儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)境適應(yīng)性試驗(yàn)。,檢定,檢定是依照檢定規(guī)程的要求，通過(guò)具體的操作，確定測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性，確

30、定其是否符合法定要求，并出具證書(shū)或加蓋印記以判斷其是否合格。按計(jì)量法規(guī)定，計(jì)量檢定分強(qiáng)制檢定和非強(qiáng)制檢定，兩類(lèi)都屬于法制檢定。,校準(zhǔn),校準(zhǔn)是依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范或校準(zhǔn)方法，為確定測(cè)量?jī)x器所指示的量值與對(duì)應(yīng)的由標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。校準(zhǔn)的結(jié)果記錄在校準(zhǔn)證書(shū)或校準(zhǔn)報(bào)告中，也可用校準(zhǔn)因數(shù)或校準(zhǔn)曲線等形式表示。校準(zhǔn)證書(shū)或校準(zhǔn)報(bào)告一般要給出測(cè)量不確定度。,檢定與校準(zhǔn)例,被檢儀器,測(cè)量標(biāo)準(zhǔn),技術(shù)比較,與要求比較,依據(jù)檢定規(guī)程,依據(jù)

31、校準(zhǔn)規(guī)范,,,,,,,,,,,是否合格,,,檢定證書(shū),合格,,,不合格通知書(shū),不合格,校準(zhǔn)結(jié)果及測(cè)量不確定度,,,校準(zhǔn)證書(shū),,計(jì)量檢定規(guī)程 指對(duì)計(jì)量器具的計(jì)量性能的檢定項(xiàng)目?檢定條件?檢定周期?以及檢定數(shù)據(jù)處理等所作的技術(shù)規(guī)定，屬于計(jì)量技術(shù)法規(guī)。,測(cè)量?jī)x器示值誤差的表示形式(1),絕對(duì)誤差 所獲得的結(jié)果減去被測(cè)量的真值 ，即?=x-x0 注意：絕對(duì)誤差有符號(hào)(正號(hào)或符號(hào))和單位. 例：被評(píng)定的電阻器的電

32、阻標(biāo)稱(chēng)值為1.000?,用標(biāo)準(zhǔn)電阻電橋來(lái)校準(zhǔn)該電阻,所得測(cè)量結(jié)果為1.002 ?,則該電阻的示值誤差為: ?R=1.000 ? -1.002 ?= - 0.002 ? 被評(píng)定儀器示值的修正值= - 絕對(duì)誤差 C=- ?R , 即電阻的修正值為0.002 ?,測(cè)量?jī)x器示值誤差的表示形式(2),相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與被測(cè)量真值之比 xs為

33、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值，相對(duì)誤差應(yīng)有符號(hào)。在絕對(duì)誤差較小時(shí)也可表示成：,x為被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的示值。例如：測(cè)得相對(duì)誤差為- 12%,測(cè)量?jī)x器示值誤差的表示形式(3),引用誤差 xN 引用值,一般為儀器的滿(mǎn)刻度值或量程上限,,偏差、零值誤差,偏差：實(shí)物量具的校準(zhǔn)值與標(biāo)稱(chēng)值之差。所以實(shí)物量具的偏差等于負(fù)的示值誤差。例：某標(biāo)準(zhǔn)砝碼的標(biāo)稱(chēng)值為1kg，砝碼的校準(zhǔn)值為1000.00032g,則該砝碼的偏差為+0.32mg。零值誤差

34、：在示值為零處，得到的示值誤差稱(chēng)零值誤差。例：游標(biāo)卡尺的零刻線和尾刻線的重合度為其零值誤差。,基值誤差,基值誤差： 在規(guī)定的示值處，儀器的示值誤差。例如：普通準(zhǔn)確度等級(jí)的衡器以50和200分度值為基值，基值誤差分別不得超過(guò)?0.5和?1.0分度值?；菊`差：在規(guī)定示值和影響量值時(shí)的示值誤差。例如：電壓表以1V 、1kHz時(shí)評(píng)定的示值誤差為基本誤差,在基本誤差的基礎(chǔ)上再評(píng)定電壓表的頻率響應(yīng)誤差。,測(cè)量?jī)x器示值誤差的符合性評(píng)定,

35、滿(mǎn)足以下條件時(shí)可以忽略測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度影響： U95?1/3（MPEV）U95—由測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)給出的約定真值的測(cè)量不確定度，（即檢定時(shí)測(cè)量結(jié)果的不確定度，包括各種影響因素引入的分量的綜合。）MPEV—被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的最大允許誤差的絕對(duì)值,測(cè)量?jī)x器示值誤差的符合性評(píng)定,,,,,,示值x,x+MPEV,x-MPEV,,,,?,,,,,?,,,,U,xs 為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)給出的約定真值 為示值誤差 ?=x-xs當(dāng)U9

36、5?1/3（MPEV）時(shí)，?? ? ? MPEV判為合格,xs,,,MPEV,?,合格,?,不合格,測(cè)量?jī)x器示值誤差的符合性評(píng)定,有準(zhǔn)確度等級(jí)的測(cè)量?jī)x器,按國(guó)家制定的檢定規(guī)程和檢定系統(tǒng)表(溯源等級(jí)圖)的規(guī)定,可以按等級(jí)傳遞,而不考慮測(cè)量不確定度比的要求。例如：一等活塞式壓力計(jì)（2?10-4）檢定二等活塞式壓力計(jì)（ 5?10-4 ）。雖然只有1:2.5，不滿(mǎn)足1 :3的要求，仍允許。,測(cè)量?jī)x器示值誤差的符合性評(píng)定考慮測(cè)量不確定度時(shí)的合

37、格判據(jù),,,,,,示值x,x+MPEV,x-MPEV,,,,?,,,U,,,,,,?,?,?,,,,,,,,U,,,,,,,U,,,,?,,,,,?,合格,待定,不合格,????MPEV-U95 為合格,????MPEV+U95 為不合格,MPEV-U95 ? ? ? ? ? MPEV+U95 為待定,?,,,,當(dāng)U?（1/3） MPEV時(shí)，忽略待定區(qū)。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,合格區(qū),不合格區(qū),不合格區(qū),

38、待定區(qū),待定區(qū),,,U,示值,示值+MPEV,示值-MPEV,,,MPEV,測(cè)量?jī)x器示值誤差的符合性評(píng)定,如果檢定結(jié)果表明處于待定區(qū)，無(wú)法判定合格還是不合格，則應(yīng)采取使用更高一級(jí)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及減小測(cè)量不確定度的措施后，再進(jìn)行評(píng)定。對(duì)有些具有不對(duì)稱(chēng)限或單側(cè)允許誤差限的儀器也可以采用上述方法。,符合性評(píng)定應(yīng)用舉例,例1：用一臺(tái)多功能校準(zhǔn)源檢定數(shù)字電壓表，被檢數(shù)字電壓表的量程為20V，在10V點(diǎn)上檢定,多功能源輸出直流10V電壓，數(shù)字電壓表指

39、示為10.00007V。已知多功能源在10V值的擴(kuò)展不確定度（k=2）為0.025mV, 數(shù)字電壓表的最大允許誤差:±(3.5×10-6 ×讀數(shù)+5 ×10-6 ×量程)。計(jì)算：示值誤差：|? |= 0.00007V=0.07mV, MPEV=（ 15×10-6 ×10V+5 ×10-6×20V) =0. 1mV

40、 U95= 0.025mV U95: MPEV=1 :4 所以不確定度可以忽略不計(jì), ( |? |= 0.07mV)> (MPEV=0.1V) 該數(shù)字電壓表合格。,證書(shū)格式舉例,標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)量不確定度小于最大允許誤差的三分之一。檢定結(jié)論：合格。,測(cè)量?jī)x器重復(fù)性評(píng)定的方法,基本方法： 對(duì)穩(wěn)定的被測(cè)量（可以是測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，也可以不是，但必須穩(wěn)定，有些情況還需具有足夠的分辨力）

41、 在重復(fù)性條件下（設(shè)備、人員、環(huán)境、方法等不變，在短時(shí)間內(nèi)）進(jìn)行重復(fù)測(cè)量， 由觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，即被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的重復(fù)性。 計(jì)算實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差的幾種常用方法：貝塞爾法，最大殘差法，極差法。,貝塞爾公式,1.這是最常用的一種評(píng)定重復(fù)性的方法2.用該公式計(jì)算s時(shí)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由下式估計(jì):,,可見(jiàn)測(cè)量次數(shù)越多,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差s的不確定度越小.如:n=9時(shí)不確定度為25%,n=6時(shí)為32%.,最大殘差法和極差法,

42、最大殘差法 由每個(gè)觀測(cè)值與算術(shù)平均值之差得到殘差vi ,從中找到最大殘差值,按下式計(jì)算: s ? cn ?vimax?極差法 找出觀察值中的最大值和最小值,兩者之差為極差,按下式計(jì)算:,,,幾種方法的應(yīng)用,一般情況下,重復(fù)性測(cè)量應(yīng)采用貝塞爾公式法，并建議測(cè)量10次左右。它是幾種方法中不確定度最小的。極差法在測(cè)量次數(shù)較少時(shí)可以采用，比較簡(jiǎn)便.例如:測(cè)量4次，只要將最大值與最小值之差除2就可以估計(jì)出實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差.

43、在實(shí)際檢定工作中很實(shí)用。最大殘差法和極差法只適用于正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，當(dāng)偏離正態(tài)較大時(shí)，應(yīng)采用貝塞爾公式法。,重復(fù)性評(píng)定舉例性評(píng)定,設(shè)：測(cè)量8次，觀測(cè)數(shù)據(jù)為如下: i 1 2 3 4 5 6 7 8 xi 0.1, 0.2, 0.4, 0.3, 0.1, 0.6, 0.1, 0.2 vi 0,15, 0.05, 0.15, 0.05,0.15, 0

44、.35, 0.15, 0.05 x的平均值=0.25，n=8；貝塞爾法計(jì)算結(jié)果：s?0.21最大殘差法： s?0.35? 0.64= 0.22極差法： s?0.5/2.7?0.19,,,,測(cè)量?jī)x器靈敏度的評(píng)定方法,對(duì)被評(píng)定測(cè)量?jī)x器，在規(guī)定的某激勵(lì)值上通過(guò)一個(gè)小的激勵(lì)變化?x，得到相應(yīng)的響應(yīng)變化?y，則s= ?y / ?x 即為測(cè)量?jī)x器在該激勵(lì)值時(shí)的靈敏度。線性?xún)x器，其靈敏度為常數(shù)；有的儀器是用s= ?x / ?

45、y 作為靈敏度,靈敏度評(píng)定方法舉例,例1：將熱電偶插入20°C的控溫箱，當(dāng)溫度改變?T 時(shí)，記下數(shù)字電壓表上讀得的輸出電壓的變化量?V，則熱電偶在20?C時(shí)的靈敏度為?V/ ?T。例2：將X-Y記錄儀的輸入電壓改變1 ?V，走紙0.2cm，則其靈敏度為0.2cm/ ?V。 有時(shí)也用5 ?V/cm表示記錄儀的靈敏度。,測(cè)量?jī)x器鑒別力的評(píng)定方法,通過(guò)緩慢單方向逐步改變激勵(lì)輸入，觀察其輸出響應(yīng)。使測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生未察覺(jué)的響應(yīng)變化

46、的最大激勵(lì)變化，就是該儀器的鑒別力或稱(chēng)閾。,活塞壓力真空計(jì)鑒別力的評(píng)定,檢定活塞壓力真空計(jì)時(shí)，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力計(jì)和被檢活塞壓力真空計(jì)在上限壓力下平衡后，在被檢活塞壓力真空計(jì)上加放的能破壞兩活塞平衡的最小砝碼的質(zhì)量即該被檢活塞壓力真空計(jì)的鑒別力。,薄膜激光破壞閾值的評(píng)定,1.將被檢薄膜置于檢定裝置中，改變激光器充電電壓，逐步增加脈沖激光器輸出能量，一旦發(fā)現(xiàn)膜層破壞，記下此時(shí)的能量。2.由公式計(jì)算出激光破壞閾值。,,,,脈沖間隔ms,閾值J/

47、mm2,測(cè)量?jī)x器分辨力的評(píng)定方法,1. 帶數(shù)字顯示裝置的測(cè)量?jī)x器的分辨力，是最低位數(shù)字變化一個(gè)字時(shí)的示值差。 例如：數(shù)字電壓表最低位數(shù)字變化1個(gè)字的示值差為1?V，則分辨力為1?V。2. 用標(biāo)尺作為讀數(shù)裝置的測(cè)量?jī)x器分辨力,為標(biāo)尺上任何兩個(gè)相鄰標(biāo)記之間間隔所表示的示值差(最小分度值)的一半. 例1: 線紋尺的最小分度為1mm,則分辨力為0.5mm。 例2：衰減常數(shù)為0.1dB/cm的截止式衰減器,其最小刻度分度為10m

48、m,則該衰減器的分辨力為0.05dB。,分辨力評(píng)定方法應(yīng)用舉例,質(zhì)譜儀的分辨力檢定質(zhì)譜儀是按原子或離子質(zhì)量的圖譜進(jìn)行樣品成份分析的儀器。,,,,,,,,,,,,,,,,,M,,,?M,b,a,分辨力：,,測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定性的評(píng)定方法（1）,方法一 通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)觀測(cè)被評(píng)定測(cè)量?jī)x器計(jì)量特性的變化，當(dāng)變化達(dá)到某規(guī)定值時(shí)，其變化量與所經(jīng)過(guò)的時(shí)間間隔即被評(píng)定測(cè)量?jī)x器的穩(wěn)定性。例如：,,,,,,,,t/月,,,?1%,3,0,達(dá)到?1%時(shí)的穩(wěn)

49、定性為 3個(gè)月,測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定性的評(píng)定方法（2）,方法二 通過(guò)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)定期觀測(cè)被評(píng)定測(cè)量?jī)x器計(jì)量特性隨時(shí)間的變化，用所記錄的被評(píng)定儀器計(jì)量特性在觀測(cè)期間的變化幅度即為該儀器的穩(wěn)定性。幅度,,,,,,,時(shí)間,,,應(yīng)用舉例,例1：動(dòng)態(tài)力傳感器電荷靈敏度的靜態(tài)年穩(wěn)定性Sb為靈敏度的年相對(duì)變化量：,Sb——傳感器電荷靈敏度年穩(wěn)定性；Sq1——上年檢定得到的傳感器電荷靈敏度；Sq2——本次檢定得到的傳感器電荷靈敏度。例如：測(cè)得力傳感器

50、的電荷靈敏度的穩(wěn)定性為1%/年。,應(yīng)用舉例,例2：評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器輸出隨時(shí)間的幅度穩(wěn)定度： 在按規(guī)定的時(shí)間預(yù)熱后（如1小時(shí)），在10分鐘內(nèi)連續(xù)觀測(cè)信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度，從n個(gè)觀測(cè)值中的最大值與最小值之差除以輸出幅度的平均值得到相對(duì)的幅度變化量，即該信號(hào)發(fā)生器在10min內(nèi)的幅度穩(wěn)定性。觀測(cè)值：x1，x2，xmax----- xmin---- xn平均值：xc 穩(wěn)定性=[（ xmax- xmin ）/ xc ]?100% /

51、10min例如：測(cè)得信號(hào)發(fā)生器的幅度穩(wěn)定度為1?10-5/10min,應(yīng)用舉例,例3：信號(hào)發(fā)生器頻率隨負(fù)載變化的穩(wěn)定性（負(fù)載頻率牽引）的評(píng)定 信號(hào)發(fā)生的輸出端相繼聯(lián)結(jié)匹配負(fù)載和不同電壓駐波比的標(biāo)準(zhǔn)失配負(fù)載，用頻率計(jì)數(shù)器測(cè)量信號(hào)發(fā)生器的頻率變化，得到信號(hào)發(fā)生器頻率隨負(fù)載的穩(wěn)定性。如:測(cè)得某毫米波固態(tài)源的頻率的負(fù)載頻率穩(wěn)定性為1??10-5（VSWR:1~3).,測(cè)量?jī)x器穩(wěn)定性的評(píng)定方法（3）,方法三：采用由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算方差的

52、方法確定儀器的穩(wěn)定性。例如：頻率源的頻率穩(wěn)定性是用阿侖方差的正平方根值評(píng)定，稱(chēng)頻率穩(wěn)定度。,—取樣時(shí)間；m—取樣個(gè)數(shù)減 1； —第i次取樣時(shí)，在取樣時(shí)間?內(nèi)頻率相對(duì)偏差的平均值。,—用阿侖方差的正平方根值表示的頻率穩(wěn)定度；,頻率穩(wěn)定度,例如：某銣原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的頻率穩(wěn)定度為：?=1s， ?=10s， =3?10-12?=100s， =1?10-12又如：某個(gè)銫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的1秒級(jí)時(shí)域頻率穩(wěn)定度為

53、2?10-13/1s,=1?10-11,測(cè)量?jī)x器漂移的評(píng)定方法（1）,方法一 用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)在一定時(shí)間內(nèi)觀測(cè)被評(píng)定測(cè)量?jī)x器計(jì)量特性隨時(shí)間的慢變化，記錄前后的變化值或畫(huà)出觀測(cè)值隨時(shí)間變化的漂移曲線。,,,,,t,y,?,?,?,?,?,?,?,?,?,?,測(cè)量?jī)x器漂移的評(píng)定方法（2）,方法二 當(dāng)測(cè)量?jī)x器的計(jì)量特性隨時(shí)間呈線性變化時(shí)，漂移曲線為直線。在測(cè)得隨時(shí)間變化的一系列觀測(cè)值后，用最小二乘法擬合得到最佳直線，計(jì)算出該直線的斜率

54、即該儀器的漂移率。 y = a + b t b—漂移率 ti—第i次觀測(cè)的時(shí)間n—觀測(cè)的次數(shù)yi—ti時(shí)的觀測(cè)值,應(yīng)用舉例,1. 高溫晶振頻率源的漂移率檢定 用銫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)頻率比對(duì)其測(cè)量被測(cè)晶振與銫頻標(biāo)間在取樣時(shí)間?內(nèi)的相對(duì)頻率偏差y(?),計(jì)下每天在同一時(shí)刻測(cè)得的yi (?)值，共測(cè)N天，將測(cè)量數(shù)據(jù)用最小而乘法擬合成最佳直線，數(shù)學(xué)式為：,,用最小而乘法計(jì)算出擬合直線的斜率Kd，即晶振

55、的日漂移率（又稱(chēng)日老化率）。如：漂移率為-1.4?10-10/d,,,,(日期),ti,y(?),?,?,?,?,?,?,?,?,?,應(yīng)用舉例,2. 直流固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)的年漂移率的檢定 采用約塞夫森直流電壓標(biāo)準(zhǔn)裝置每年校準(zhǔn)直流固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)，將歷年測(cè)得的數(shù)據(jù)按最小二乘法擬合成直線，其斜率即年漂移率。由所得到的漂移率可以預(yù)示電壓的預(yù)期值。例如，測(cè)得漂移率為2?10-7，則由2002年10月的校準(zhǔn)值可以預(yù)示2004年某月的電壓值。

56、,應(yīng)用舉例,3. 熱導(dǎo)式氫分析儀的零點(diǎn)漂移和量程漂移的檢定。 輸入標(biāo)準(zhǔn)氣體，將示值分別調(diào)到量程的5%和85%；穩(wěn)定24小時(shí)后，記下示值的變化；5%示值的變化為零點(diǎn)漂移，85%的示值變化減去5%示值變化，為量程漂移。,測(cè)量?jī)x器響應(yīng)時(shí)間的評(píng)定方法,方法： 對(duì)被評(píng)定測(cè)量?jī)x器輸入瞬間突變的激勵(lì)，記錄輸出響應(yīng)隨時(shí)間變化的曲線； 計(jì)算輸出響應(yīng)達(dá)到并保持其最終穩(wěn)定值在某一個(gè)規(guī)定極限內(nèi)的瞬間； 輸出響應(yīng)穩(wěn)定到規(guī)定極限內(nèi)的瞬間與輸入激勵(lì)瞬間

57、的時(shí)間間隔，即響應(yīng)時(shí)間。,數(shù)字頻率合成信號(hào)發(fā)生器的頻率捷變時(shí)間的檢定,在數(shù)字 頻率合成信號(hào)發(fā)生器的調(diào)頻輸入端加一個(gè)跳頻控制指令，使其頻率捷變。在調(diào)制域分析儀上觀測(cè)其頻率隨時(shí)間的變化曲線。記錄下指令發(fā)出時(shí)刻和響應(yīng)穩(wěn)定到規(guī)定范圍（±1Hz)的時(shí)刻，計(jì)算它們的差值，即頻率捷變時(shí)間。,,例如：測(cè)得頻率捷變時(shí)間為1?s,,,,,,,,,,,,,,,,?f =?1Hz,f（t）,V（t）,t1,t,t2,t1,t,頻率捷變時(shí)間=t2-t

58、1,誤差的基本概念,1 誤差的來(lái)源 ?器具誤差 ?環(huán)境誤差 ?人員誤差 ?方法誤差 ?材料誤差,2 誤差的分類(lèi) ?系統(tǒng)誤差：在重復(fù)性條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值與被測(cè)量真值之差。系統(tǒng)誤差也等于誤差減去隨機(jī)誤差。 ?隨機(jī)誤差：測(cè)量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行無(wú)限多次測(cè)量所得結(jié)果的平均值之差。隨機(jī)誤差也等于誤差減去系統(tǒng)誤差。,隨機(jī)誤差一般都是正態(tài)分布，具有單峰性，有界性，對(duì)

59、稱(chēng)性，抵償性。,計(jì)量法律法規(guī)知識(shí),1 計(jì)量立法的原則 統(tǒng)一立法，區(qū)別管理,2 計(jì)量法規(guī)體系 我國(guó)計(jì)量法規(guī)體系主要由三個(gè)層次構(gòu)成,即(1)由全國(guó)人大頒布的《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》.(2)由國(guó)務(wù)院頒布的行政法規(guī).(3)由省.自治區(qū).直轄市人民代表大會(huì)及其常務(wù)委員會(huì)頒布的地方性法規(guī).由政府計(jì)量行政部門(mén)頒布的規(guī)章.,,3 計(jì)量器具 計(jì)量器具是指能用以直接或間接測(cè)出被測(cè)對(duì)象量值的裝置，儀器儀表，量具和用于統(tǒng)一量值的標(biāo)準(zhǔn)物

60、質(zhì)，包括計(jì)量基準(zhǔn)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和工作計(jì)量器具,4 計(jì)量基準(zhǔn)器具 ?副計(jì)量基準(zhǔn)器具 ?工作計(jì)量基準(zhǔn)器具5 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具 ?社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具 ?單位部門(mén)最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具6 工作計(jì)量器具 ?不用于量值傳遞而直接出具檢測(cè)數(shù)據(jù),強(qiáng)制檢定計(jì)量器具的范圍 ?社會(huì)公用計(jì)量基準(zhǔn)器具 ?部門(mén)和企業(yè)?事業(yè)單位使用的最高計(jì)量基準(zhǔn)器具 ?用于貿(mào)易結(jié)算?安全防護(hù)?醫(yī)療衛(wèi)生?環(huán)境監(jiān)測(cè)?行政檢測(cè) ? 司法鑒定6個(gè)方面且列入