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1、,計量儀器管理與校準,目錄,第一章 計量儀器的重要性第二章 法定計量單位 第三章 測量基礎知識 第四章 計量儀器的配備與選擇 第五章 計量儀器的管理 第六章 計量儀器的校準第七章 國際質(zhì)量/環(huán)境管理標準對計量的要求第八章 測量系統(tǒng)分析（MSA）簡介,第一章 計量儀器的重要性,（提問1)計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準確可靠的活動。計量學是關于測量的科學。計量工作的重要性體現(xiàn)在以下三個方面，而計量工作的展開離不開計量儀器。1 計量是產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證 計量是客觀評價產(chǎn)品優(yōu)劣的最終技術手段。 計量是控制生產(chǎn)過程工藝參數(shù)，確保加工質(zhì)量的主要技術措施。2 計量是節(jié)能降耗的重要手段和企業(yè)經(jīng)濟核算的重要依據(jù) 3

2、 計量對現(xiàn)代社會的影響 避免雙方買賣的糾紛（交易證明用）； 計量在安全方面的作用； 計量在環(huán)境保護方面的作用； 在身體健康中的作用；,第二章 法定計量單位,為定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量稱為單位，單位制是給定量制按給定規(guī)則確定的一組基本單位和導出單位。以下是國際單位制中七個基本單位。,國際單位制-輔助單位,國際單位制-導出單位,國際單位制-詞頭,國家選定的非國際單位,計量單位使用方法,法定計量單位和詞頭名稱 a.讀寫的順序原則上是與該單位的國際符號表示的順序一致。（但乘方形式的單位名稱，要把指數(shù)名稱讀在指數(shù)所表示的單位之前） 如：密度單位kg/m3，其中文名稱為“千克每立方米

3、”,計量單位使用方法,b.單位的國際符號中的數(shù)字符號（“”、“”、 “Xn”）的讀寫 乘號（“”）無對應的符號，即不需讀寫 除號（ “” ）對應讀寫“每”字，無論分母中有幾個單位，“每”字只出現(xiàn)一次 乘方中的指數(shù)的響應名稱一般是數(shù)字加“次方”兩字，但如果是長度單位的2次冪或3次冪，且用以表示面積或體積時，則相應讀寫為“平方”和 “立方”。,計量單位使用方法,法定計量單位和詞頭的組合書寫形式a.相乘形式 不能加詞頭的單位不應放在最前面。 如：瓦特小時應為“Wh”不應為“h W” 若組合單位中某單位的符號又同時是詞頭符號，并有可能發(fā)生混淆時，亦不應放在最前面。 如：力矩的單位應寫為Nm，不能寫為M

4、N（以免誤為兆牛）。,計量單位使用方法,法定計量單位和詞頭的組合書寫形式b.相除形式 當可能發(fā)生誤解時，應盡量采用分式形式或中間乘號用居中圓點表示負數(shù)冪形式。 如：速度單位宜用“m/s” “ms-1”不應為“ms-1”以免誤為每毫秒。,計量單位使用方法,法定計量單位的使用規(guī)則a.優(yōu)先使用國際符號；b.組合單位加詞頭的原則 *相乘形式的組合單位加詞頭，詞頭應加在組合單位中的第一個單位前。 如：Nm加詞頭M時，應寫為MN m，不宜寫為N Mm。,計量單位使用方法,法定計量單位的使用規(guī)則b.組合單位加詞頭的原則 *相除形式的組合單位加詞頭，詞頭應加在分子中的第一個單位前。但以下3種情況例外：kg允許

5、在分母中；當組合單位中分母是長度、面積或體積時可；分子為1的組合單位加詞頭時可。,計量單位使用方法,法定計量單位的使用規(guī)則c.單位的名稱或符號要作為整體使用。 如：1cm2=1(cm)2； 1cm210-2m2d.不能單獨使用詞頭。,計量單位使用方法,法定計量單位的使用規(guī)則e.詞頭不能重疊使用。f.量值應正確表述。如：57kg不應寫為5kg7kg； 646mm不應寫為64 mm 6mm； 1.75m不應寫為1m75亦不應寫為1m75cm。(但非十進制可以，6時30分),計量單位使用方法,練習2判斷改錯： 西瓜5元/斤 5T （5噸） 50 mm 1mm； 5m （5微米） 5H（5小時） 身高

6、1m75cm,第三章 測量基礎知識,測量方法有效數(shù)字 誤差 精度,偏差、標準偏差和公差不確定度 測量次數(shù),測量方法,直接測量法 直接測量法是將被測量的量直接地用同類標準的量來比較得到被測量值的測量方法，在進行中不必測量與被測的量有函數(shù)關系的其它量，但要對不屬于測量對象而卻影響被測量值的影響量進行修正。間接測量法 間接測量法是通過對被測量的量有函數(shù)關系的其它量的測量，能得到被測量值的測量方法。如：通過測量液柱高度來求得壓力量值。,測量方法,絕對測量法 計量器具可以直接測得被測量的整個量值，這種測量稱為絕對測量。相對測量法 計量器具僅指示被測量相對于標準量的偏差，從而得到被測量的方法稱為相對測量。

7、例如用接觸式干涉儀檢定量塊。接觸測量法/非接觸測量法離線測量法/在線測量法,有效數(shù)字,有效數(shù)字:所謂有效數(shù)字就是從儀器上能直接讀出（包括一位估計讀數(shù)在內(nèi)）的幾位數(shù)字。 1.0005g五位有效數(shù)字0.5000g四位有效數(shù)字0.0540g三位有效數(shù)字0.0054g二位有效數(shù)字0.5g 一位有效數(shù)字,規(guī)律,數(shù)字1、2、39都可作為有效數(shù)字，只有“0”比較特殊。一般0在數(shù)字中間或數(shù)字后面都是有效數(shù)字。0在數(shù)字前面時，它只是定位數(shù)字，用來表示小數(shù)點的位置，而不是有效數(shù)字。,練 習 3,請講出下列數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù): 1.050 0.0005 5.000 8.24 1.007 3.2180,有效數(shù)字位數(shù):

8、,加減后有效數(shù)字位數(shù)在加減計算中，計算結(jié)果的小數(shù)點后位數(shù)，應與各加減數(shù)值中的小數(shù)點后的位數(shù)最少的相同。如：0.0213+2.0657+15.53其結(jié)果應寫為： 17.62思考：為什么？,有效數(shù)字位數(shù):,因為15.53的3字已經(jīng)不是十分準確，保留過多，毫無意義！,有效數(shù)字位數(shù):,乘除后有效數(shù)字位數(shù)在乘除計算中，計算結(jié)果有效數(shù)字位數(shù)，應與各數(shù)值中的有效數(shù)字的位數(shù)最少的相同。而與小數(shù)點的位置無關。如：0.2122.0468812.528=5.43638277968其結(jié)果應寫為： 5.44,練習4,請講出下列計算后的有效數(shù)字位數(shù): 5.0001.050+0.00063.95068.24 1.007 3

9、.218026.331995,答案,請講出下列計算后的有效數(shù)字位數(shù): 5.0001.050+0.0006計算結(jié)果應寫為： 3.9518.24 1.007 3.2180計算結(jié)果應寫為： 26.3,誤 差,按來源分類（1） 標準器及測量儀器的誤差；（2） 測量方法的誤差；（3） 操作者的誤差；（4） 測量環(huán)境引起的誤差。（5） 測量對象本身的缺陷引起的誤差。 按性質(zhì)分類（1） 系統(tǒng)誤差；（2） 偶然誤差；（3） 其它誤差（如：粗大誤差）。,圖：測量系統(tǒng)誤差分析,系統(tǒng)誤差,（提問5）系統(tǒng)誤差：在相同條件下，多次測量同一量值時，誤差的大小和符號保持不變；或在條件變化時，按某一確定的規(guī)律變化。系統(tǒng)誤差可

10、分為定值和變值系統(tǒng)誤差,定值系統(tǒng)誤差,定值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 定值系統(tǒng)誤差可用實驗法發(fā)現(xiàn)，如千分尺調(diào)零時就會發(fā)現(xiàn)定值系統(tǒng)誤差。定值系統(tǒng)誤差的消除 定值系統(tǒng)誤差可用修正法消除。,變值系統(tǒng)誤差,變值系統(tǒng)誤差的發(fā)現(xiàn) 變值系統(tǒng)誤差通過對隨機誤差分布規(guī)律的檢查來發(fā)現(xiàn)，常用殘差觀察法，如殘差大體正負相間無明顯規(guī)律變化可認為無變值系統(tǒng)誤差；如呈周期或線形分布規(guī)律則可判定存在變值系統(tǒng)誤差。變值系統(tǒng)誤差的消除 變值系統(tǒng)誤差可用抵消法消除。,偶然誤差,偶然誤差 在一定測量條件下，多次測量同一量值時，誤差的大小和符號以不可預定的方式變化的測量誤差。偶然誤差一般呈正態(tài)分布且有界。偶然誤差可通過概率和數(shù)理統(tǒng)計方法，估算其范

11、圍，通過對測量數(shù)據(jù)的分析處理，減少其對測量結(jié)果的影響。,粗大誤差,粗大誤差 超出在規(guī)定條件下預計的測量誤差。這種誤差是由于某種不正常的原因所造成的，如讀數(shù)錯誤、突然振動等。粗大誤差明顯歪曲了測量結(jié)果，應予以剔除。,可疑測定值的舍棄,3法則（又稱拉依達準則） |X-x| 3 則為可信值,練習6,請用3準則法確定是否有可疑值 （ =0.08166） 20.42 20.45 20.48 20.36 20.40 20.20 20.30 20.38 20.44 20.40,精 度,1. 正確度- 定義：重復測量的平均值與真實值的差。 系統(tǒng)誤差的影響程度2. 精密度- 定義：重復測量時，其測量數(shù)據(jù)間差異的

12、程度。 隨機誤差的影響程度3. 準確度-綜合影響程度(不確定度或極限誤差表示),正確度和精密度,偏差、標準偏差和公差,偏差 是指某一測量值減其參考真值所得的代數(shù)差。標準偏差 多次測量，反映數(shù)據(jù)分散程度的量。公差 某一數(shù)據(jù)允許的變動范圍。,標準偏差,標準偏差Si2/（N-1）i=Xi 為參考真值 常用算術平均值估計真值。,標準偏差,誤差理論證明,測量列算術平均值xi的標準偏差x與單次測量的標準偏差有下列關系: x / N x 比小 N 倍，其分布較集中；因此，多次測量取平均值是提高測量精密度的主要措施之一。,極限誤差的確定,隨機誤差的有界性可知,隨機誤差不會超過某一范圍，測量極限誤差就是指測量結(jié)

13、果的誤差極限范圍。 一般認為在測量中任意測量一次，測得值對真值的差不會超過3即： lim= 3 測量列算術平均值的測量極限誤差為： lim(x)= 3 (x) 多次測量的結(jié)果Xe可表示為: Xe=X 3 (x),直接測量列的數(shù)據(jù)處理,步驟:判斷系統(tǒng)誤差。若發(fā)現(xiàn)則加以消除;求算術平均值;求殘余誤差；計算單次測量的標準偏差；判斷并剔除粗大誤差；求算術平均值的標準偏差；確定測量結(jié)果。,間接測量列的數(shù)據(jù)處理,函數(shù)誤差的基本計算式 y=f(x1, x2, xn)該函數(shù)的增量可用全微分表示dy=(f/ x1)dx1+( f/ x2)dx2+. (f/ xn) dxn若各直接測量值存在系統(tǒng)誤差x1, x2,

14、 xn則函數(shù)（被測值）也相應存在系統(tǒng)誤差y : y=(f/ x1) x1+( f/ x2) x2+. (f/ xn) xn （上式稱為系統(tǒng)誤差傳遞式）,間接測量列的數(shù)據(jù)處理,若各直接測量值存在隨機誤差則函數(shù)也相應存在隨機誤差。根據(jù)誤差理論，函數(shù)標準偏差y與各直接測量列測得值的標準偏差 x1, x2, xn 的關系如下 :y = (f/ x1) 2 x1 2+( f/ x2) 2 x2 2+. (f/ xn) 2 xn 2 上式稱為隨機誤差的傳遞式,間接測量列的數(shù)據(jù)處理,若各直接測量值的隨機誤差服從正態(tài)分布。則函數(shù)的測量極限誤差計算公式為:lim(y) = (f/ x1) 2 2 lim(x1)

15、 +( f/ x2) 2 2 lim(x2) +. (f/ xn) 2 2 lim(xn)式中: lim(y) = 函數(shù)的測量極限誤差 lim(xi) = 各直接測量列測得值的極限誤差,間接測量列的數(shù)據(jù)處理,間接測量列測量結(jié)果的表達： Ye=(Y- Y) lim(y),例1. 直接測量的數(shù)據(jù)處理（提問6） 對一工件12次測量，數(shù)據(jù)如下，求測量結(jié)果,討論,討論,例2. 間接測量的數(shù)據(jù)處理 在萬能工具顯微鏡上用弓高弦長法測得弓高H=20mm，弦長L=100mm，其系統(tǒng)誤差和測量極限誤差分別為： H=4m lim(H) =1 m L=5m lim(L) =2 m 試確定該圓弧半徑的測量結(jié)果。 注：R

16、=L2/（8H）+H/2,測量不確定度,前面對誤差的分類，我們得知：隨機誤差有其不可修正的特性。系統(tǒng)誤差雖可加以修正，但修正因子或修正量的本身，亦可能隱含有不確定性。所以由以上兩點我們引申出：測量誤差必存在于每一測量作業(yè)中，而此誤差在評估及修正的過程中所衍生出來的不確定性，若加以量化，即為“測量不確定度”而ISO國際標準對“測量不確定度”給了一個定義：是一個測量量的真值其存在范圍的估計值。因此測量不確定度的表達是以一區(qū)間范圍表示之：YUt,測量不確定度,標準不確定度的A類評價 用統(tǒng)計方法評定的不確定度。（用實驗標準偏差表征）標準不確定度的B類評價 用統(tǒng)計方法評定的不確定度，用根據(jù)經(jīng)驗或資料及假設的概率分布估計的標準偏差表征。,測量不確定度,A類評定法 對被測量X，在同一條件下進行n次測量，X的實驗標準偏差S( x )即不確定度： U(x)= S( x )= S( x ) / n,測量不確定度,B類評定法 根據(jù)經(jīng)驗或資料分析判斷被測量的可能值區(qū)間(-a,a)假設的概率分布,由要求的置信水平(包含概率)估計包含因子k ,則測量不確定度為: U(x)=a / k a為區(qū)間的半寬度.,測量不確