計量基礎(chǔ)xin

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

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

3、059—1999 測量不確定度與表示 JJF1022—1992 計量標(biāo)準(zhǔn)命名規(guī)范 JJF1016—2002 計量器具型式評價大綱編寫導(dǎo)責(zé) JJF1015—2002 計量器具型式評價和型式批準(zhǔn)通用規(guī)范,,7 常見部分相關(guān)組織 CNAL 中國實驗室國家認(rèn)可委員會 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 IEC 國際電工技術(shù)委員會 OIML 國際法制計量組織 UL 保險商試驗所 NIST

4、 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院,關(guān)于測量儀器的術(shù)語-測量儀器,1.測量儀器 measuring instrument 單獨地或連同輔助設(shè)備一起用以進行測量的器具。 ?如：溫度計、電壓表、直尺、頻率計數(shù)器等屬于可單獨完成測量任務(wù)的測量儀器。 ?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量的測量儀器。,測量儀器的種類繁多：按計量學(xué)用途分：計量基準(zhǔn)、計量標(biāo) 準(zhǔn)、工作用計量器具；按結(jié)構(gòu)和功能分

5、：實物量具、測量儀 器儀表、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)、測量系統(tǒng)；按原理和示值方式分：模擬式、數(shù)字 式；累計式、積分式；顯示式、記錄式等測量儀器；按自動化程度分：自動測試儀器、智 能儀器、自動測試系統(tǒng)、VXI儀器;還可以按輸出形式、特定用途、準(zhǔn)確 度等級等特性分。,在我國的計量法律、法規(guī)中，測量儀器被稱為計量器具。 器—有源 具—無源?在ISO9000系列質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中將測量儀器及其測量用軟件、硬件

6、和所必須的資料統(tǒng)稱測量設(shè)備。,關(guān)于測量儀器的術(shù)語-實物量具,2.實物量具 material measure 使用時以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的器具。例如：砝碼、量塊、標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器等。,實物量具的主要特性是能復(fù)現(xiàn)或提供某個量的已知量值。 如：砝碼是復(fù)現(xiàn)質(zhì)量單位量值的實物，標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器是提供多個量值的量具；已知量值是指具有給定不確定度的量值。?實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。?在測量標(biāo)準(zhǔn)中通常把實物量具稱為標(biāo)準(zhǔn)器。,關(guān)于測量儀器的術(shù)語-測量系統(tǒng),3.測量系統(tǒng) measuring system 組裝起來以進行特定測量的全套測量儀器和其他設(shè)備。?例如：測量半導(dǎo)體材料電導(dǎo)率的裝置是由恒流源、四根金屬探針、電位差計組成的測量系統(tǒng)。?又如：絕緣層燒蝕率測量系統(tǒng)由分別裝在瓶中的氧氣和乙炔、氣體壓力計、氧氣流量計、乙炔流量計、溫度計、計時器等組成。,

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

9、就是測量儀器的輸入輸出特性。,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：熱電偶的電動勢與溫度的關(guān)系，溫度是熱電偶的激勵，電動勢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，也可以畫成響應(yīng)特性曲線。,動態(tài)響應(yīng)特性： 在動態(tài)測量中，測量儀器的激勵(或輸入)隨時間變化，則其響應(yīng)(或輸出)也是時間的函數(shù)，這時儀器的響應(yīng)特性稱動態(tài)響應(yīng)特性。 激勵為：x

10、（t）， 響應(yīng)為：y （t）= f（x，t）；動態(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）,測量儀器,,,輸出響應(yīng) y （t）,對應(yīng)的傅里埃變換：,h（t）稱為儀器的脈沖響應(yīng)，H（f）稱為儀器的頻率響應(yīng),輸入激勵x （t）,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-靈敏度,5 靈敏度 sensitivity 測量儀器響應(yīng)的

11、變化除以對應(yīng)激勵的變化。 ?靈敏度是測量儀器的輸入（被測量）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，則該測量儀器的靈敏度高。 ?有時表述時要說明對什么量的靈敏度。 例如檢流計，要說明電壓靈敏度還是電流靈敏度。?有時儀器的靈敏度是隨激勵值變化的。 例如用電動儀表測量電功率時靈敏度是常數(shù)，但用它

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

13、地進行。?鑒別力閾可能與例如噪聲或摩擦力有關(guān)，也可能與激勵值有關(guān)。?有時也稱“靈敏閾”或“靈敏限”。,例如：相位噪聲測試儀的閾值 當(dāng)輸入信號功率逐漸減小，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，讀下此時的輸入信號功率值即為該儀器的閾值，如-160dBm。,在有些領(lǐng)域，把鑒別力稱為靈敏度,并按輸出信號噪聲比達到規(guī)定值時的最小輸入量值定義。例如：無線電計量中，接收機的靈敏度為當(dāng)輸出信噪

14、比為1時的輸入信號。 又如：有機質(zhì)譜儀的靈敏度是對固定樣品、某一電離方法和某一離子電極，在給定的操作條件下檢測樣品的分子離子的信噪比達到10（有時為20或30）時所需的最小樣品量。,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-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其示值差的最小辨別能力; 2.不要將分辨力稱為

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。?對于數(shù)字式顯示裝置，分辨力為變化一個末位有效數(shù)字時其示值的變化。如:某臺五位半數(shù)字電壓表，其末位變化一個字表示示值變化1?V，則分辨力為1?V。此概念亦適用于記錄裝置。,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-穩(wěn)定性,9 穩(wěn)定性 stability 測量儀器保持其計量特性隨時間恒定的能力。?通常穩(wěn)

16、定性是指儀器的計量特性隨時間不變化的能力；?若穩(wěn)定性不是對時間而言，則應(yīng)該明確說明。,穩(wěn)定性可以用幾種方式定量表示：用計量特性變化某個規(guī)定的量所經(jīng)過的時間；用計量特性經(jīng)規(guī)定的時間所發(fā)生的變化。例如：標(biāo)準(zhǔn)電池：長期穩(wěn)定性是指電動勢的年變化幅度，短期穩(wěn)定性是指電動勢在3~5天內(nèi)的變化幅度。量塊:是其長度每年的最大變化量（?m/a)。,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-漂移,10 漂移 drift 測量儀器計量特性的慢變化。,,,,

17、t,輸出量值,漂移是指測量儀器的特性隨時間的緩慢變化,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)定性是隨機影響引起，而漂移是由隨時間變化著的系統(tǒng)影響引起。例如：標(biāo)準(zhǔn)電池的電動勢漂移、頻率源的輸出頻率漂移。又如：熱導(dǎo)式氫分析儀的 零點漂移和量程漂移。,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-響應(yīng)時間,11 響應(yīng)時間 response time 激勵受到規(guī)定突變的瞬間，與響應(yīng)達

18、 到并保持其最終穩(wěn)定值在規(guī)定極限內(nèi) 的瞬間，這兩者之間的時間間隔。,響應(yīng)時間示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,??,Y（t）,X（t）,t1,t,t2,t1,t,響應(yīng)時間=t2-t1,激勵：,響應(yīng)：,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-準(zhǔn)確度,12 [測量儀器的]準(zhǔn)確度 accuracy [of a measuring instrument] 測量儀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)確度不再用于測量儀器的定量評定，但仍可用于儀器的定性描述。,測量儀器特性的術(shù)語-準(zhǔn)確度等級,13 準(zhǔn)確度等級 accuracy class 符合一定的計量要求，使誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的測量儀器的等別、級別。 準(zhǔn)確度等級通常按約定注以數(shù)字或符號，并稱為等級指標(biāo)。例如：一等標(biāo)準(zhǔn)電阻，0.5級電流表，1等活塞式壓力計等,.準(zhǔn)確度等級的劃分依據(jù)儀器的最大允許誤差，也考慮其他計量特性指標(biāo)的要求。依據(jù)校準(zhǔn)值的測量

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

21、按等使用時已知其不確定度。例如: 單位：?m,變動量是量塊上任意點兩測量面間最大長度與最小長度之差。,準(zhǔn)確度等級劃分舉例,量塊級的劃分 量塊的級按規(guī)定的最大允許誤差劃分，有00，k，0，1，2，3共6個級別。經(jīng)檢定合格者，可使用其標(biāo)稱值。例如：各級量塊的最大允許誤差 ???(a+bL)?m,L為標(biāo)稱長度,單位為m.,準(zhǔn)確度等級劃分舉例,標(biāo)準(zhǔn)活塞式

22、壓力機 測量范圍：0~250MPa，共分3等,關(guān)于測量儀器特性的術(shù)語-示值誤差,14 測量儀器的[示值]誤差 error [of indiction] of a measuring instrument 測量儀器示值與對應(yīng)輸入量的真值之差。?由于真值不能確定，實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。以測量標(biāo)準(zhǔn)的示值作為約定真值。?就實物量具而言，示值就是賦予它的值。即實物量具的標(biāo)稱值。,?=x-

23、xs,測量儀器特性的術(shù)語-最大允許誤差,15 [測量儀器的]最大允許誤差 maximum permissible error [of a measuring inatrument] 對給定的測量儀器，規(guī)范、規(guī)程等所允許的誤差極限值。 有時也稱測量儀器的允許誤差限。,最大允許誤差是由規(guī)范或儀器生產(chǎn)廠規(guī)定的不得超過的誤差限，一般有上限和下限，在大多數(shù)情況下，為對稱限。,,,,,,示值,上限,下限,,,MPEV,MP

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

25、誤差形式表示: ?=?? ? /x??100% x為測量儀器的示值，實物量具的標(biāo)稱值，或儀器儀表的讀數(shù)。 最大允許誤差隨示值而變。與量程無關(guān)。例如:1級材料試驗機的最大允許誤差為“?1.0%”,最大允許誤差表達形式,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、級彈簧式精密壓力表的最大允許誤差為“?0.25% ?滿刻度值”，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形式,以絕對誤差和相對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)以相對誤差和引用誤差組合的形式表示:例如:數(shù)字電壓表在測量電阻時的最大允許誤差為?(10 ?10-6讀數(shù)+0.

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

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)；儀器說明書；其他相關(guān)技術(shù)文件。,測量儀器特性評定的形式,一般采用以下三種形式： 型式評價 檢定 校準(zhǔn),型式評價,形式評價是由計量行政部門指定的技術(shù)機構(gòu)，依據(jù)型式評價大綱，對測量儀器新產(chǎn)品和進口測量儀器樣機進行全性能試驗，對其技術(shù)資料進行全面的審查，出具型式評價報告，以確定測量儀器是否符合型式批準(zhǔn)的計量法制管理要求和技術(shù)要

29、求。,型式評價,型式評價的全性能試驗是指除了對測量儀器進行一般性檢查、標(biāo)準(zhǔn)與額定條件下的計量特性進行評定外，還進行安全性、可靠性與壽命試驗，以及電磁干擾、模擬儲存、運輸?shù)拳h(huán)境下的適應(yīng)性試驗。,型式評價,,型式評價中對測量儀器性能的評價內(nèi)容,外觀及功能檢查；標(biāo)準(zhǔn)與額定條件下的計量特性評定；安全性、可靠性與壽命試驗；電磁干擾、模擬儲存、運輸?shù)拳h(huán)境適應(yīng)性試驗。,檢定,檢定是依照檢定規(guī)程的要求，通過具體的操作，確定測量儀器的計量特性，確

30、定其是否符合法定要求，并出具證書或加蓋印記以判斷其是否合格。按計量法規(guī)定，計量檢定分強制檢定和非強制檢定，兩類都屬于法制檢定。,校準(zhǔn),校準(zhǔn)是依據(jù)校準(zhǔn)規(guī)范或校準(zhǔn)方法，為確定測量儀器所指示的量值與對應(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)證書或校準(zhǔn)報告中，也可用校準(zhǔn)因數(shù)或校準(zhǔn)曲線等形式表示。校準(zhǔn)證書或校準(zhǔn)報告一般要給出測量不確定度。,檢定與校準(zhǔn)例,被檢儀器,測量標(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,合格,,,不合格通知書,不合格,校準(zhǔn)結(jié)果及測量不確定度,,,校準(zhǔn)證書,,計量檢定規(guī)程 指對計量器具的計量性能的檢定項目?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，屬于計量技術(shù)法規(guī)。,測量儀器示值誤差的表示形式(1),絕對誤差 所獲得的結(jié)果減去被測量的真值 ，即?=x-x0 注意：絕對誤差有符號(正號或符號)和單位. 例：被評定的電阻器的電

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

33、測量標(biāo)準(zhǔn)的值，相對誤差應(yīng)有符號。在絕對誤差較小時也可表示成：,x為被評定測量儀器的示值。例如：測得相對誤差為- 12%,測量儀器示值誤差的表示形式(3),引用誤差 xN 引用值,一般為儀器的滿刻度值或量程上限,,偏差、零值誤差,偏差：實物量具的校準(zhǔn)值與標(biāo)稱值之差。所以實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)確度等級的衡器以50和200分度值為基值，基值誤差分別不得超過?0.5和?1.0分度值?；菊`差：在規(guī)定示值和影響量值時的示值誤差。例如：電壓表以1V 、1kHz時評定的示值誤差為基本誤差,在基本誤差的基礎(chǔ)上再評定電壓表的頻率響應(yīng)誤差。,測量儀器示值誤差的符合性評定,

35、滿足以下條件時可以忽略測量標(biāo)準(zhǔn)的不確定度影響： U95?1/3（MPEV）U95—由測量標(biāo)準(zhǔn)給出的約定真值的測量不確定度，（即檢定時測量結(jié)果的不確定度，包括各種影響因素引入的分量的綜合。）MPEV—被評定測量儀器的最大允許誤差的絕對值,測量儀器示值誤差的符合性評定,,,,,,示值x,x+MPEV,x-MPEV,,,,?,,,,,?,,,,U,xs 為測量標(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，?? ? ? MPEV判為合格,xs,,,MPEV,?,合格,?,不合格,測量儀器示值誤差的符合性評定,有準(zhǔn)確度等級的測量儀器,按國家制定的檢定規(guī)程和檢定系統(tǒng)表(溯源等級圖)的規(guī)定,可以按等級傳遞,而不考慮測量不確定度比的要求。例如：一等活塞式壓力計（2?10-4）檢定二等活塞式壓力計（ 5?10-4 ）。雖然只有1:2.5，不滿足1 :3的要求，仍允許。,測量儀器示值誤差的符合性評定考慮測量不確定度時的合

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，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,測量儀器示值誤差的符合性評定,如果檢定結(jié)果表明處于待定區(qū)，無法判定合格還是不合格，則應(yīng)采取使用更高一級的測量標(biāo)準(zhǔn)及減小測量不確定度的措施后，再進行評定。對有些具有不對稱限或單側(cè)允許誤差限的儀器也可以采用上述方法。,符合性評定應(yīng)用舉例,例1：用一臺多功能校準(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, ( |? |= 0.07mV)> (MPEV=0.1V) 該數(shù)字電壓表合格。,證書格式舉例,標(biāo)準(zhǔn)值的測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。,測量儀器重復(fù)性評定的方法,基本方法： 對穩(wěn)定的被測量（可以是測量標(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，在短時間內(nèi)）進行重復(fù)測量， 由觀測數(shù)據(jù)計算出實驗標(biāo)準(zhǔn)差，即被評定測量儀器的重復(fù)性。 計算實驗標(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定重復(fù)性的方法2.用該公式計算s時的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度可由下式估計:,,可見測量次數(shù)越多,實驗標(biāo)準(zhǔn)差s的不確定度越小.如:n=9時不確定度為25%,n=6時為32%.,最大殘差法和極差法,

42、最大殘差法 由每個觀測值與算術(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,按下式計算:,,,幾種方法的應(yīng)用,一般情況下,重復(fù)性測量應(yīng)采用貝塞爾公式法，并建議測量10次左右。它是幾種方法中不確定度最小的。極差法在測量次數(shù)較少時可以采用，比較簡便.例如:測量4次，只要將最大值與最小值之差除2就可以估計出實驗標(biāo)準(zhǔn)差.

43、在實際檢定工作中很實用。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，應(yīng)采用貝塞爾公式法。,重復(fù)性評定舉例性評定,設(shè)：測量8次，觀測數(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,,,,測量儀器靈敏度的評定方法,對被評定測量儀器，在規(guī)定的某激勵值上通過一個小的激勵變化?x，得到相應(yīng)的響應(yīng)變化?y，則s= ?y / ?x 即為測量儀器在該激勵值時的靈敏度。線性儀器，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，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。 有時也用5 ?V/cm表示記錄儀的靈敏度。,測量儀器鑒別力的評定方法,通過緩慢單方向逐步改變激勵輸入，觀察其輸出響應(yīng)。使測量儀器產(chǎn)生未察覺的響應(yīng)變化

46、的最大激勵變化，就是該儀器的鑒別力或稱閾。,活塞壓力真空計鑒別力的評定,檢定活塞壓力真空計時，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)壓力計和被檢活塞壓力真空計在上限壓力下平衡后，在被檢活塞壓力真空計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的鑒別力。,薄膜激光破壞閾值的評定,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，記下此時的能量。2.由公式計算出激光破壞閾值。,,,,脈沖間隔ms,閾值J/

47、mm2,測量儀器分辨力的評定方法,1. 帶數(shù)字顯示裝置的測量儀器的分辨力，是最低位數(shù)字變化一個字時的示值差。 例如：數(shù)字電壓表最低位數(shù)字變化1個字的示值差為1?V，則分辨力為1?V。2. 用標(biāo)尺作為讀數(shù)裝置的測量儀器分辨力,為標(biāo)尺上任何兩個相鄰標(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)量的圖譜進行樣品成份分析的儀器。,,,,,,,,,,,,,,,,,M,,,?M,b,a,分辨力：,,測量儀器穩(wěn)定性的評定方法（1）,方法一 通過測量標(biāo)準(zhǔn)觀測被評定測量儀器計量特性的變化，當(dāng)變化達到某規(guī)定值時，其變化量與所經(jīng)過的時間間隔即被評定測量儀器的穩(wěn)定性。例如：,,,,,,,,t/月,,,?1%,3,0,達到?1%時的穩(wěn)

49、定性為 3個月,測量儀器穩(wěn)定性的評定方法（2）,方法二 通過測量標(biāo)準(zhǔn)定期觀測被評定測量儀器計量特性隨時間的變化，用所記錄的被評定儀器計量特性在觀測期間的變化幅度即為該儀器的穩(wěn)定性。幅度,,,,,,,時間,,,應(yīng)用舉例,例1：動態(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：評定標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器輸出隨時間的幅度穩(wěn)定度： 在按規(guī)定的時間預(yù)熱后（如1小時），在10分鐘內(nèi)連續(xù)觀測信號發(fā)生器的輸出幅度，從n個觀測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的幅度變化量，即該信號發(fā)生器在10min內(nèi)的幅度穩(wěn)定性。觀測值：x1，x2，xmax----- xmin---- xn平均值：xc 穩(wěn)定性=[（ xmax- xmin ）/ xc ]?100% /

51、10min例如：測得信號發(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）的評定 信號發(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，用頻率計數(shù)器測量信號發(fā)生器的頻率變化，得到信號發(fā)生器頻率隨負(fù)載的穩(wěn)定性。如:測得某毫米波固態(tài)源的頻率的負(fù)載頻率穩(wěn)定性為1??10-5（VSWR:1~3).,測量儀器穩(wěn)定性的評定方法（3）,方法三：采用由實驗數(shù)據(jù)計算方差的

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定，稱頻率穩(wěn)定度。,—取樣時間；m—取樣個數(shù)減 1； —第i次取樣時，在取樣時間?內(nèi)頻率相對偏差的平均值。,—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：某個銫原子頻率標(biāo)準(zhǔn)的1秒級時域頻率穩(wěn)定度為

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

54、即該儀器的漂移率。 y = a + b t b—漂移率 ti—第i次觀測的時間n—觀測的次數(shù)yi—ti時的觀測值,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)通過頻率比對其測量被測晶振與銫頻標(biāo)間在取樣時間?內(nèi)的相對頻率偏差y(?),計下每天在同一時刻測得的yi (?)值，共測N天，將測量數(shù)據(jù)用最小而乘法擬合成最佳直線，數(shù)學(xué)式為：,,用最小而乘法計算出擬合直線的斜率Kd，即晶振

55、的日漂移率（又稱日老化率）。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小時后，記下示值的變化；5%示值的變化為零點漂移，85%的示值變化減去5%示值變化，為量程漂移。,測量儀器響應(yīng)時間的評定方法,方法： 對被評定測量儀器輸入瞬間突變的激勵，記錄輸出響應(yīng)隨時間變化的曲線； 計算輸出響應(yīng)達到并保持其最終穩(wěn)定值在某一個規(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)的瞬間與輸入激勵瞬間

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

58、1,誤差的基本概念,1 誤差的來源 ?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 ?系統(tǒng)誤差：在重復(fù)性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值與被測量真值之差。系統(tǒng)誤差也等于誤差減去隨機誤差。 ?隨機誤差：測量結(jié)果與在重復(fù)性條件下，對同一被測量進行無限多次測量所得結(jié)果的平均值之差。隨機誤差也等于誤差減去系統(tǒng)誤差。,隨機誤差一般都是正態(tài)分布，具有單峰性，有界性，對

59、稱性，抵償性。,計量法律法規(guī)知識,1 計量立法的原則 統(tǒng)一立法，區(qū)別管理,2 計量法規(guī)體系 我國計量法規(guī)體系主要由三個層次構(gòu)成,即(1)由全國人大頒布的《中華人民共和國計量法》.(2)由國務(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及其常務(wù)委員會頒布的地方性法規(guī).由政府計量行政部門頒布的規(guī)章.,,3 計量器具 計量器具是指能用以直接或間接測出被測對象量值的裝置，儀器儀表，量具和用于統(tǒng)一量值的標(biāo)準(zhǔn)物

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