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003 计量基础知识


计量基础知识

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内容目录
? ? ? ? ? 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 计量单位 计量器具 相关知识 有效数字的知识

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第一节 概述
? 一、计量的概念和基本特征 ? 计

量:是实现单位统一、量值准确可靠的 活动。 ? 计量的基本特征有: ? 1、统一性;2、准确性;3、社会性;4、溯源 性;5、法制性。

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二、区别:计量、测量、计量学
? 测量:测量被定义为“以确定量值为目的 一 组操作”。
? 计量:是指“实现单位统一、量值准确可 靠 的活动”。 ? 计量学:是指“关于测量的科学”。
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三、计量工作的基本内容及其作用
1、计量工作的基本内容: 科学计量:计量工作的科学技术基础 法制计量:是指为了保护国家和人民免受不准确或 不诚实测量所造成的危害,由法律调整 或受政府计量机构调整的所有计量活动 的总称。

工业计量:指为获得准确可靠的测量数据以满足企 业生产经营要求的各项活动。

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2、计量工作的作用 计量工作是经济建设中的一项重要的技术基 础。 “计量是当代经济发展必需的支撑条件,是信 息化的基础,是现代化生产、全面提高产品质量、 增强国际竞争力的重要手段。… …计量是信息化 的基础,计量不准确。信息会误导,信息化将失 去意义,没有计量无法进行现代化生产,更谈不 上提高产品质量,加强本国产品在国际上的竞争 力,以计量这一非关税壁垒人为限制它国产品的 情况也时有出现。”
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第二节 计量单位
? 一、背景 1948年召开的第九届国际计量大会作出了决 定,要求国际计量委员会创立一种简单而科学的、 供所有米制公约组织成员国均能使用的实用单位 制。1954年第十届国际计量大会决定采用米(m)、 千克(kg)、秒(s)、安培(A)、开尔文(K)和坎德拉 (cd)作为基本单位。1960年第十一届国际计量大 会决定将以这六个单位为基本单位的实用计量单 位制命名为“国际单位制”,并规定其符号为 “SI”。以后1974年的第十四届国际计量大会又决 定增加将物质的量的单位摩尔(mol)作为基本单位。 因此,目前国际单位制共有七个基本单位。
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二、概念
? 1、计量单位:为定量表示同种量的大 小而约定的定义和采用的特定量。具 有约定的赋予的名称和符号。
? 例如:物质的量 单位:摩尔 符号:mol 定义:凡是含有阿伏加德罗常数个结构微粒(约 6.02×1023)的物质,其物质的量为1摩尔。 阿伏加德罗常数:根据科学测定,12克碳12所含的 碳原子数为6.0220943×1023 用符号NA表示,称 阿伏加德罗常数,近似值为6.02×1023
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2、计量单位制:为给定量制按给定规则确定 的一组基本单位和导出单位。
3、国际单位制:由国际计量大会采用和推荐 的一种一贯单位制。“SI” 是国际单位制的 国际通用符号。 4、法定计量单位:由国家法律承认、具有法 定地位的计量单位。
SI: International System of Units

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三、我国的法定计量单位
? 计量法规定:国际单位制计量单位(SI单 位)和国家选定的其他计量单位(非SI单 位)为法定计量单位。非法定计量单位应 当废除。

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1、SI单位:SI基本单位和SI导出单位 a、基本单位:
量的名称 量的符号 单位名称 长度 l( L) 米 质量 m 千克 时间 t 秒 电流 I 安 [培 ] 热力学温度 T 开[尔文] 物质的量 n 摩 [尔 ] 发光强度 I 坎[德拉] 单位符号 m kg s A K mol cd

b、导出单位:
例:频率、压力、压强、功、热、功率、辐射通量、电荷量、电压、 电容、电阻、磁通量、光通量、光照度......
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2、非SI单位(国家选定的其他计量单位): 例:时间:分、时、天 长度:海里 速度:节 面积:公顷 质量: 吨

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四、SI基本单位的定义
? 1、长度:米(m) ? 1983年10月在巴黎召开的第十七届国 际计量大会:“米是1/299792458秒的时 间间隔内光在真空中行程的长度” 。
? 2、质量:千克(kg) ? 千克定义为国际千克原器的质量。
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? 3、时间:秒(s) ? 1967年的第13届国际度量衡会议上通过了一 项决议,采纳以下定义代替秒的天文定义:一秒 为铯-133原子基态两个超精细能级间跃迁辐射 9192631770周所持续的时间。 ? 4、电流:安[培](A) ? 在真空中相距为1米的两根无限长平行直导线, 通以相等的恒定电流,当每根导线上所受作用力 为2×10-7N时,各导线上的电流为1安培。

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? 5、热力学温度:开[尔文](K) ? 以绝对零度(0K)为最低温度,规定水 的三相点的温度为 273.16K,1K等于水三相 点温度的1/273.16。热力学温度T与人们惯 用的摄氏温度t的关系是T=t+273.15,因 为水的冰点温度近似等于273.15K,并规定 热力学温度的单位开(K)与摄氏温度的单 位摄氏度(℃)完全相同。

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? 6、发光强度:坎[德拉](cd) ? 坎德拉是一光源在给定方向上的发光 强度,该光源发出频率为540×1012赫兹的 单色辐射,而且在此方向上的辐射强度为1 /683瓦特每球面度.定义中的540×1012赫 兹辐射波长约为555nm,它是人眼感觉最灵 敏的波长.

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五、SI辅助单位的定义
? 1、平面角:弧度(rad) ? 以长为圆周长(2πr)的弧所对的圆心角为 2π 弧度,半个圆周长的弧所对的圆心角为π弧 度。
? 2、立体角:球面度(sr) ? 以r为半径的球的中心为顶点,展开的立体角 所对应的球面表面积为r2,该立体角的大小就是 球面度。
? 注:球的表面积为:4πr2
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六、常用导出单位
? 1、频率:赫[兹](Hz) ? 在1秒时间间隔内发生一个周期过程的频率,即1Hz=1s-1 ? 2、力;重力:牛[顿](N) ? 使一千克质量的物体产生1米每二次方秒加速度的力,即 1N=1kg· m/s2 ? 3、压力,压强:帕[斯卡](Pa) ? 等于1牛顿的力作用在1平方米上,即1Pa=1N/m2 ? 4、能量;功;热:焦[耳](J) ? 当1牛顿力的作用点在力的方向上移动1米距离所作的功, 即1J=1N· m
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? 5、功率;辐射通量:瓦[特]W ? 在1秒时间间隔内产生1焦耳能量的功率,即1W=1J/s
? 6、电位;电压;电动势:伏[特](V) ? 流过1安培恒定电流的导线内,如两点之间所消耗的功率 为1瓦特时,这两点之间的电位差为1伏[特],即 1V=1W/A

? 7、摄氏温度:摄氏度(℃) ? 沸点定为一百度,冰点定为零度,其间分成一百等分,一 等分为一度,即1℃=1K-273.15K ? 8、光通量:流[明](lm) ? 发光强度为1坎德拉(cd)的点光源,在单位立体角(1球面 度)内发出的光通量为1流明,即1lm=1cd/sr
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? 9、光照度:勒[克斯](lx) ? 1流明的光通量均匀分布在1平方米面积上的照度,就是一 勒克斯,即1lx=1lm/m2
? 10、氢离子浓度指数,即 pH值

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七、计量单位使用方法
例如:①5-7kg不应写为5kg-7kg; ②64±6mm不应写为64mm±6mm; ③1.75m不应写为1m75,亦不应写为 1m75cm。

注:但非十进制可以,6时30分。
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第三节 计量器具
? 一、定义 ? 1、计量器具: a 单独地或连同辅助设备一起用以进行测 量的器具。
b 指能用以直接或间接测出被测对象量值 的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值 的标准物质,包括计量基准、计量标准、 工作计量器具。
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2、重要性: 计量器具广泛应用于生产。科研。领 域和人民生活等各方面,在整个计量立法 中处于相当重要的地位。因为全国量值的 统一,首先反映在计量器具的准确一致上, 计量器具不仅是监督管理的主要对象,而 且是计量部门提供计量保证的技术基础。

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二、计量器具的分类
? 1、按计量学用途分类: ? 计量基准器具 ? 计量标准器具 ? 工作计量器具。

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⑴、计量基准器具 简称计量基准,是在特定领域内复现和保 存计量单位量值,并具有最高计量学特性,经 国家鉴定、批准作为统一全国量值最高依据的 测量标准。 ⑵、计量标准器具 简称计量标准,指准确度低于计量基准, 用于检定或校准其他计量标准或工作计量器具 的计量器具。计量标准按法律地位、作用和管 辖范围的不同,分为社会公用计量标准、部门 或企事业单位使用的计量标准。
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①社会公用计量标准: 指政府计量行政主管部门组织或授权建立的 作为统一本地区量值的依据,在社会上实施计量 监督具有公证作用的计量标准。 ②部门或企事业单位的计量标准: 部门或企事业单位根据需要建立。

⑶、工作计量器具
相对于标准计量器具而言,指直接用于测量而 不用于计量检定或校准的计量器具。

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光学标准尺

光学标准尺精度误差为±(1+L / 200)μm L为测量长度。
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? 2、按结构特点分类: ? ⑴量具:即用固定形式复现量值的计量器具,如 量块、砝码、标准电池、标准电阻、竹木直尺、 线纹米尺等; ? ⑵计量仪器仪表:即将被测量的量转换成可直接 观测的指标值等效信息的计量器具,如压力表、 流量计、温度计、电流表、心脑电图仪等; ? ⑶计量装置:即为了确定被测量值所必须的计量 器具和辅助设备的总体组合,如里程计价表检定 装置、高频微波功率计校准装置等。
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三、计量器具的特征
? ? ? ? ? 1、标称范围:存在上下限; 2、测量不确定度:测量结果的可信程度; 3、灵敏度:器具响应的变化与被测量值的变化之比; 4、鉴别力:器具对微小变化的响应能力; 5、鉴别力域:对器具的响应而言被测量的最小变化 值; ? 6、分辨力:能够肯定区分的指示器示值的最邻近值; ? 7、作用速度:单位时间内测量的最大次数; ? 8、稳定度:器具保持计量特性不变的能力。

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四、计量器具的使用要求
? 1、根据需要对计量器具进行调整 ? 调整是指使计量器具的准确度和其他性能达 到规定要求的作业。调整时应遵守计量器具操作 规程,防止调整不当而失准。如万用表、游标卡 尺等在使用前要进行归零调整。
? 2、标示计量器具的状态 ? 一般在计量器具上贴状态标签,让使用者了 解计量器具的状态(合格、限制使用、停用等) 和有效期限。因体积小或影响操作等原因而不宜 贴标签的计量器具,其状态标签可贴在包装盒上 或由其使用者妥善保管,但器具上要刻上编号, 便于追溯。 上海慧加生物科技有限
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? 3、防止调整时损坏 ? 采取措施,防止调整时损坏。比如, 对作业人员进行资格认证,须有资格证方 可上岗,同时编制调整作业指导书及对校 准点进行铅封等。
? 4、加强搬运、维护、贮存的防护 ? 在计量器具使用过程中,一定要采取 措施,防止计量器具在搬运、维护和贮存 时损坏或失效。如提供适宜的环境条件、 采取防护措施等。
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? 5、做好计量器具失准时的处理 ? 若发现计量器具偏离校准状态(失准)时, 应上报主管,请求对检测结果的有效性进行评价, 并对设备和受影响的产品采取相应的措施。 ? (1)对被检产品,不一定要重新进行检测,但对 其有效性一定要评价。 ? (2)对设备和受影响的产品采取以下措施: ? ①追回产品进行重新检测。 ? ②对设备进行修理并重新校准。 ? (3)应查明计量仪器失准的原因。应对检定或校 准方法,检定、校准周期。计量人员工作责任性 及操作熟练度,计量器具的适用性等更新进行评 价,根据评价结果再适时采取相应措施。
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五、检定和校准
? 检定:是指为评定计量器具的计量性能, 确定其是否合格所进行的全部工作,包括 检验和加封盖印等。是保证量值准确一致 的重要措施。
校准:在规定条件下,为确定计量检测仪器 或系统的示值或实物量具,标准物质所代表 的量值与相对应的由参考标准获得的量值 之间关系的一组操作。
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? 1、对象不同 ? 检定的对象是计量法规定的强制检定的测 量装置;而校准则是强制性检定之外的测 量装置。 ? 2、目的不同 ? 检定的目的是对测量装置进行强制性全面 评定,是自上而下的量值传递过程;而校 准则是对照计量标准,评定误差,确保量 值准确,属于自下而上的操作。 ? 3、性质不同 ? 检定属于强制性的执法行为;校准不具有 强制性,属于自愿的行为。
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? 4、依据不同 ? 检定的主要依据是《计量检定规程》;而 校准则是组织自行制定的《校准规范》。 ? 5、方式不同 ? 检定必须到有资格的计量部门或法定授权 的单位进行;而校准则可以采用组织自校、 外校、或自校加外校的方式进行。 ? 6、周期不同 ? 检定的周期必须按《检定规程》的规定进 行;而校准则由组织自行确定。
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? 7、内容不同 ? 校准的内容只是评定测量装置的误差,以确保量 值准确;而检定则是对测量装置的全面评定,除 校准的全部内容,还需要检定有关项目。 ? 8、结论不同 ? 校准的结论只是评定测量装置的误差,确保量值 准确,不要求给出合格或不合格的判定;而检定 则必须依据《检定规程》规定的量值误差范围, 给出其合格与不合格的判定。 ? 9、法律效力不同 ? 校准的结论不具备法律效力;而检定的结论具有 法律效力。
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第四节 相关知识

? CNAS是中国合格评定国家认可委员会 是由 国家认证认可监督管理委员会批准设立并 授权的国家认可机构,统一负责对认证机 构、实验室和检查机构等相关机构的认可 工作。它是在原中国认证机构国家认可委 员会(CNAB)和中国实验室国家认可委员 会(CNAL)基础上合并重组而成的。
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? ILAC是国际实验室认可合作组织 英文: International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC)

? CMA是“China Metrology Accreditation” 的缩写;中文含义为“中国计量认证”
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? CMC是“中华人民共和国制造计量器具许可 证”标志, 是“China Metrology Certification”的英文缩写,意为中国制造 计量器具许可证

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第五节 有效数字
? 一、定义 ? 1、有效数字: ? 是指在分析工作中实际能够测量到的数字。 所谓能够测量到的是包括最后一位估计的,不确 定的数字。 ? 我们把通过直读获得的准确数字叫做可靠数 字;把通过估读得到的那部分数字叫做存疑数字。 把测量结果中能够反映被测量大小的带有一位存 疑数字的全部数字叫有效数字。
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二、有效数字的概念
? 测量结果都是包含误差的近似数据,在其记 录、计算时应以测量可能达到的精度为依据来确 定数据的位数和取位。如果参加计算的数据的位 数取少了,就会损害外业成果的精度并影响计算 结果的应有精度;如果位数取多了,易使人误认 为测量精度很高,且增加了不必要的计算工作量。 ? 一个近似数据的有效位数是该数中有效数字 的个数,指从该数左方第一个非零数字算起到最 末一个数字(包括零)的个数,它不取决于小数 点的位置。
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三、有效数字的正确表示
? 1、有效数字中只应保留一位欠准数字,因 此在记录测量数据时,只有最后一位有效 数字是欠准数字。 ? 2、在欠准数字中,要特别注意0的情况。0 在非零数字之间与末尾时均为有效数字。 如:0.078和0.78与小数点无关,均为两位。 506与220均为三位。 ? 3、л等常数,具有无限位数的有效数字, 在运算时可根据需要取适当的位数。
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四、有效数字的具体说明
? 1、实验中的数字与数学上的数字是不一样 的。如 ? 数学的 8.35=8.350=8.3500 , ? 而实验的 8.35≠8.350≠8.3500. ? 2、有效数字的位数与被测物的大小和测量 仪器的精密度有关。如前例中测得物体的 长度为7.45cm,若改用千分尺来测,其有效 数字的位数有五位。 ? 3、第一个非零数字前的零不是有效数字。
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? 4、第一个非零数字以及之后的所 有数字(包括零)都是有效数字。 ? 5、单位的变换不应改变有效数字 的位数。因此,实验中要求尽量使 用科学计数法表示数据。如100.2m 可记为0.1002km,但若用cm和mm作 单位时,数学上可记为10020cm和 100200mm,但却改变了有效数字的 位数,这是不可取的,采用科学计 数法就不会产生这个问题。
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五、有效数字与不确定度的关系
? 有效数字的末位是估读数字,存在不确定性。 一般情况下不确定度的有效数字只取一位,其数 位即是测量结果的存疑数字的位置;有时不确定 度需要取两位数字,其最后一个数位才与测量结 果的存疑数字的位置对应。 ? 由于有效数字的最后一位是不确定度所在的 位置,因此有效数字在一定程度上反映了测量值 的不确定度(或误差限值)。测量值的有效数字位 数越多,测量的相对不确定度越小;有效数字位 数越少,相对不确定度就越大。可见,有效数字 可以粗略反映测量结果的不确定度。
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六、有效数字的舍入规则
? 1、当保留n位有效数字,若后面的数字小于第n位 单位数字的0.5就舍掉。 ? 2、当保留n位有效数字,若后面的数字大于第n位 单位数字的0.5 ,则第位数字进1。 ? 3、当保留n位有效数字,若后面的数字恰为第n位 单位数字的0.5 ,则第n位数字若为偶数时就舍掉 后面的数字,若第n位数字为奇数加1。 ? 遵循四舍六入五成双的方法 ? 如:将下组数据保留三位 45.77=45.8 43.03=43.0 38.25=38.2 47.15=47.2
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七、有效数字的运算
? 1、加减法:先按小数点后位数最少的数据 保留其它各数的位数,再进行加减计算, 计算结果也使小数点后保留相同的位数。
? 2、乘除法:先按有效数字最少的数据保留 其它各数,再进行乘除运算,计算结果仍 保留相同有效数字。

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? 例:计算 50.1+1.45+0.5812=? 修约为: 50.1+1.4+0.6=52.1
例:计算 12.43+5.765+132.81 2=? 修约为: 12.43+5.76+132.81 =151.00

? 例:计算 0.0121×25.64×1.0578 2=? 修约为: 0.0121×25.6×1.06=? 记录为: 0.0121×25.6×1.06=0. 328 ? 例:计算 2.5046×2.005×1.52=? 修约为: 2.50×2.00×1.52=? 记录为: 2.50×2.00×1.52=7.60

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? 3、自然数,在分析化学中,有时会遇到一 些倍数和分数的关系,如: ? 水的分子量=2×1.008+16.00=18.02 ? 在这里 “2×1.008”中的“2” 可以看作是 一位有效数字。因为它们是非测量所得到 的数,是自然数,其有效数字位数可视为 无限的。 ? 另外,在常见的常量分析中,一般是保留 四位有效数字。但在水质分析中,有时只 要求保留2位或3位有效数字,应视具体要 求而定。
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