交通行业检测人员计量基础知识培训教材提纲.ppt

交通行业检测人员计量基础知识培训教材 （提纲）,交通部科学研究院 二零零七年八月,一检测人员所需的基础知识,1 计量法及相关法规 2 计量名词术语 3 法定计量单位 4 数据处理 5 误差和测量不确定度,二计量法及相关法规,1中华人民共和国计量法1986年实施，已有近二十年历史 1）对国民经济的建设和发展起了很大作用； 2）有一定的历史局限性； 3）需要并正在酝酿修改。,2计量法主要内容,1）目的、范围、依据、单位、管理部门 2）量值溯源 （传递） 基标准、检定 3）计量器具管理 制造、修理、销售、使用 4）计量监督、授权、考核 5）法律责任,3相关法规,1）计量法实施细则 2）依法管理的计量器具目录 3）强制检定的工作计量器具目录 4）计量检定机构授权考核办法 5）计量标准器具考核办法 6）计量检定员管理办法 7）计量检定规程制定方法,三 计量名词术语,1 测量和计量 2 检定和校准 3 误差和偏差 4 重复性和复现性 5 灵敏度和鉴别力 6 分辨力和分度数 7 量程和测量范围 8 精度和准确度,名词术语,9 相对误差和引用误差 10（测量仪器的）示值误差和最大允许误差 11 稳定性和漂移 12 首次检定和后续检定 13 计量器具的依法管理和强制检定 14 比对试验和能力验证,1 测量和计量,测量 以确定量值为目的的一组操作,计量 实现单位统一、量值准确可靠的活动,2 检定和校准,检定 查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，它包括检查，加标记和出具检定证书,校准 在规定条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值，或实物量具或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间的关系的一组操作,检定和校准的区别,检定 1）目的是检查计量器具的合法性 2）对象是国家依法管理的计量器具 3）性质是政府法制管理行为 4）主体是法定计量技术机构,校准 1）目的是检查仪器量值的准确性 2）对象是企事业单位或个人使用的仪器 3）性质是企事业单位或个人自律行为 4）主体是企事业单位或个人,检定和校准的区别（续）,检定 5）依据是检定规程 6）结果给出检定证书， 要给出是否合格的结论 7）需要授权,校准 5）依据是校准方法 6）结果给出校准证书或报告，无需判定合格与否 7）无需授权，但对外开展校准要经考核合格 计量校准暂行规定 “”06年,3 误差和偏差,误差 测量结果减去被测量的真值,偏差 一个值减去其参考值 （设定值、设计值、标称值、允许值）,4 重复性和复现性,重复性 在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性,复现性 在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性,5灵敏度和鉴别力,灵敏度 测量仪器响应的变化除以对应的激励变化,鉴别力（阈） 使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励变化。这种激励变化应缓慢而单调地进行,6分辨力和分度值,（显示装置的）分辨力 显示装置能有效辨别的最小的示值差 数字式仪表的分辨力就是其最末一位所代表的量值 指针式仪表的分辨力是其刻度值的1/2,分度值 对应两相邻标尺标记的两个值之差，或相邻两显示值之差 数字式仪表的分度值与显示分辨力相同 指针式仪表的分度值大于或等于分辨力 分辨力应小于或等于鉴别力,7量程和测量范围,量程 标称范围（有刻度范围或能显示的范围）两极限值之差的模 某电压表标称范围从 -10V+10V,则其量程为20V 量程和标称范围均与误差无联系,测量范围 测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值 某电子秤的标称范围 010t,但在01t时其误差超过允许值，则 该电子秤的测量范围为110t 测量范围小于或等于量程,8 精度和准确度,精（密）度 测量结果之间的一致程度 定性概念,准确度 测量结果与被测量真值之间的一致程度 定性概念,9 相对误差和引用误差,相对误差 测量误差除以被测量的真值,引用误差 测量仪器的误差除以量程或标称范围的上限 常以%F.S表示,10示值误差和最大允许误差,测量仪器的示值误差 测量仪器示值与对应输入量的真值之差,测量仪器的最大允许误差 对给定的测量仪器，规范、规程等所允许的误差极限值,11稳定性和漂移,稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。 稳定性的定量表示通常用两种方式： A）某计量特性在规定范围内发生变化所历经的时间； B）在规定时间内某计量特性所发生的变化量。 检定或校准周期就是根据仪器的稳定性而确定的。 稳定性往往由于仪器元器件老化、零部件磨损等因素引起。,漂移是测量仪器计量特性的慢变化。时间以分、小时计。例如零点漂移、灵敏度漂移等。往往是由于外界温度、压力、湿度变化所致。 稳定性与漂移的区别: 稳定性考核的时间比飘移更长; 稳定性的变化往往是单向的,而漂移可能是往复的; 稳定性是不变性指标，漂移是变性指标； 产生的原因不同。,12 首次检定和后续检定,首次检定 对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定,后续检定 计量器具首次检定后的任何一种检定 1）周期检定 2）修理后检定 3）有效期内的检定,13计量器具的依法管理和强制检定,依法管理的计量器具： 列入中华人民共和国依法管理计量器具目录的计量器具。 检定周期可以由企事业单位自行确定。依据经济合理、就近就地的原则选择检定机构。,强制检定的计量器具： 列入中华人民共和国强制检定计量器具目录且用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面的计量器具。 定点定时检定。,14比对试验和能力验证,比对试验 按照预先规定的条件，由两个或多个实验室对相同或类似的被测物品进行校准/检测的组织、实施和评价。,能力验证 利用实验室间比对确定实验室的校准/检测能力的活动。,四 法定计量单位,1法定计量单位的定义：国际单位制单位和国家选定的其它计量单位，为国家法定计量单位 量的名称： 物理量、化学量的名称，如力、质量、时间等； 量的符号：如力的符号通常用 质量的符号通常用 ，时间的符号通常用 等,2法定计量单位的构成, SI基本单位 7个。 注意：（）和 的区别 g不是SI的基本单位 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位 21个 以上两种单位组合形式的SI导出单位 国家选定的非SI单位 16个 SI单位的十进倍数单位和十进分数单位。词头共20个，但词头不是单位。 由以上单位构成的组合形式的单位,3法定计量单位的基本使用方法, 单位的名称 全称,如“安培”、“牛顿”;简称，如“安”、“牛”等。 单位的符号 西文符号和中文符号 西文符号：如A、N 中文符号即中文的简称。中文符号只用在文化水平较低的场合。单位符号一般用正体小写字母书写,以人名命名的单位符号的第一个字母必须正体大写,3法定计量单位的基本使用方法（续）,使用规则 名称只用于口头或叙述性文字中，符号可用于任何情况，包括叙述性文字 名称和符号必须整体使用，不得拆开 词头不能重叠，也不能单独或作为数词使用 词头在前的原则，但kg，cm等除外 词头不能用于非十进单位,3法定计量单位的基本使用方法（续）, 千( ) 以下的词头用小写, 兆( )以上的词头用大写 词头不能单独使用，如10M字节 40G硬盘等均为错误使用词头 词头h、da、d、c一般只用于长度、面积、及早已习用的场合，如cm、dB等,daN是不对的 一般不能在组合单位的分子分母中同时使用词头，而且词头应加在分子上，如应为 kN/m,而不能写成kN/mm或N/mm,4法定计量单位的读法,读作米每秒 读作米每二次方秒 体积可以读作立方米，非体积只能读 作三次方米 20 读作二十摄氏度，不能读作摄氏二十 度 是平方千米，而不是千平方米,5法定计量单位使用常见错误, 读错 例如m/s,读成每秒米，20读成摄氏20度，（非面积）读成平方米等； 写错 大小写错 M与m,K与k,S与s,G与g,T与t,L与l 又如pH与PH,dB与db,Hz与hz，Pa与pa等 正斜体错m与m，k与k 用错 F,cc,公分,公升,公厘,立升,长跑记录130,kmin, 力矩单位N·km,将面积为1k当作一千平方米,等。,五数据处理,1 近似数的有效数字 当一个近似数的绝对误差的模小于其最末一位对应量值的0.5倍时，从左边的第一个非零数字算起，直到最末一位数字为止的所有数字皆为有效数字。 例 将 截取到百分位，可得到近似数3.14,则此时引起的误差的绝对值(模) 为,数据处理,3.14最末一位的单位量值为0.01,故3.14皆为有效数字,共3位有效数字。 例 测量某房间的长度，得到测量结果为 5.823m,测量误差为 0.007m,请问该测量结果的有效数字为几位？ 5.823的最末一位的量值为0.001,倒数第二位的量值为0.01 0.007 0.0005 0.007 0.005 0.0070.05 故5.823的有效数字为5.8,共二位有效数字,2 近似数运算,1)加、减运算 以最末位单位量值最大的数为准，其余的数均比它多保留一位，计算结果可多保留一位，也可不多保留，主要看是否还要参与下一步运算 例 18.3+1.4546+0.876=18.3+1.45+0.88 =20.6320.6,2近似数运算(续）,2)乘、除运算 以有效数字位数最少的数为准，其余的数字比它多保留一位，运算结果的有效数字位数与有效数字位数最少的数相同，可多保留一位，主要看是否参与下一步运算。 例 1.1×0.3268×0.10300=1.1×0.327×0.103 =0.03700.037,3数据修约,数据修约的概念 对某一数据，根据保留数位的要求，将多余的数字进行取舍的过程称为数据修约，数据修约要按照标准（GB8170-87)规定的方法进行。 数据修约的间隔 修约的间隔一般以 的形式表示。,3数据修约（续）, 按“1”间隔修约的规则 “五下舍去五上进，单收双弃指五整” 3.14159 3.1416 3.1415 3.142 3.1425 3.142,按“2” 或“5” 间隔修约的方法,“离哪个近就往哪个靠” 13.74 13.8; 13.66 13.6 782.4 780; 783.6 785 距两个数一样近时，按偶数倍的数修约,六测量误差,1 测量误差的概念 测量结果减去被测量的真值所得的差，称为测量误差，简称误差。 测量仪器的示值误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。 测量误差中包含着测量仪器的示值误差。,2相对误差与绝对误差,绝对误差即误差 习惯用 表示 相对误差 测量误差除以被测量的真值，习惯用 表示,3系统误差和随机误差,系统误差 在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。简述为：平均值减真值。 随机误差 测量结果与在重复条件下，对同一被测量进行多次测量所得结果的平均值之差。简述为：测量结果减平均值。,4极差,一组测量值中的最大值减最小值,5残差,一组测量值中每一个值减去平均值，又称离差，其实就是一系列的随机误差。,6测量误差的主要来源,方法误差 器具误差 环境误差 人员误差,7误差的消除方法,系统误差的消除 主要方法：加修正值或乘以修正因子 随机误差的消除 主要方法：做多次重复性或复现性试验区平均值,8粗大误差,超出在规定条件下所预期的误差。 粗大误差主要由于工作人员的失误、仪器失准、环境条件的突变、强烈的干扰等原因引起。 粗大误差的剔除： 准则 一系列的测量值（观测列）中如果有大于 （或 ）的值，则可认为是异常值予以剔除。其它还有格拉布斯准则、奈尔准则、狄克逊准则等。,七 测量不确定度,测量不确定度的评定方法,1 A类评定,用对观测列进行统计分析的方法评定的标准不确定度。 观测列： （通过一组或多组重复性或复现性测量得到）。,标准不确定度等于标准偏差（贝瑟尔公式）： 若用平均值表示测量结果，则平均值的标准不确定度：,2 B类评定,用不同于对观测列进行统计分析的方法评定标准不确定度 随机变量变化范围的半宽 包含因子或扩展因子,3 合成标准不确定度, 建立数学模型 由数学模型导出不确定度传播律 各不确定度分量量化 根据不确定度传播律求合成标准不确定度,4 扩展不确定度,在大约95%的置信概率下评定 扩展不确定度的简易评定 通常取 扩展不确定度的标准评定,正确表达测量结果,三个原则 测量结果的末位与不确定度末位对齐； 不确定度有效位数最多取两位； 测量结果的有效位数不能随意增加。,100.1±0.1 100.1±1.0 100.1±1 100.1±10 100.1±0.01,八量值溯源,1量值溯源体系, 量值溯源性 通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准联系起来的特性。 量值溯源等级图（量值溯源体系表） 量值溯源等级图也称量值溯源体系表,它是表明测量仪器的特性与给定量的计量基准之间关系的一种代表等级顺序的框图。 作用： 保证量值得到准确、合理、经济的溯源； 尽可能减少溯源到国家基准的环节。,检定系统表,检定系统表与溯源等级图的区别: 检定系统表由上至下逐级传递,溯源等级图由下往上自由溯源; 检定系统表体现计划经济时代对计量器具的管理模式,溯源等级图是市场经济国家对测量仪器的管理模式; 检定系统表各级之间的关系常用误差来表示,溯源等级图各级之间的关系常用不确定度来表示.,2测量标准、基准的概念,测量标准：在我国也称为计量标准，是指为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。 国际基准：在国际上作为对有关量的其它测量标准定值的依据的测量标准。 国家基准：经国家决定承认的在一个国家内作为 对有关量的其它测量标准定值的依据的测量标准。,3参考标准、工作标准和传递标准,参考标准：在给定地区或给定组织内，通常具有最高计量学特性的一种测量标准，在该处所做的测量均从它导出。 工作标准：用于日常校准或核查实物量具、测量仪器或参考物质的一种测量标准。 传递标准：在测量标准相互比较中用作媒介的一种测量标准。 本部门、本单位的最高计量标准，社会公用计量标准的概念。,九抽样技术,1 全数检查和抽样检查,2 单位产品、批和样本, 单位产品: 为实施抽样检查的需要而划分的基本单位 （检查）批: 为实施抽样检查而汇集起来的单位产品，批中单位产品的数量称为批量 样本: 从批中抽取用于检查的单位产品,单位产品的质量及其特性,质量特性可分为计量值和计数值两类： 计量值 例如强度、尺寸、浓度、电阻等连续的物理或化学量，可以用明确的量值作为判定是否合格的标准； 计数值 例如镀层表面单位面积的针孔漏镀数，单位体积碎石中泥块数等 一个产品可能有多个质量特性。,不合格和不合格品,质量特性不满足要求称为不合格 单位产品不满足要求称为不合格品,3 批的质量和样本的质量, 批的质量 每百单位产品中不合格品数或不合格数 批中不合格品总数或不合格总数 批量, 样本的质量,样本中每百单位产品的不合 格品数或不合格数 样本中不合格品数或不合格数 样本大小（样本数量）,用样本的质量能估计出批的质量，但不能完全代表批的质量。,4 计数标准型抽样检查, 要点 同时保护供方和需方的利益 适合于孤立批的抽样检查 根据国标GB/T13262不合格品率的计数标准型一次抽样程序及抽样表设计抽样方案,原理简述：, 规定合格质量水平 （允许的批的不合格品数的上限） 当批的实际质量水平远远小于 时，该批肯定可以判为合格； 当批的实际质量水平远远大于 时，该批肯定可以判为不合格； 当批的实际质量水平接近 时，该批难以判为合格或不合格；,如图1 所示，此时合格的可能性为 ，不合格的可能性为 ， 若需方不接收该批产品，则供方要承担的风险为 （第一种错判率，也称供方风险、拒真风险、错判风险）。显然，规定 是为了保护供方的利益。,P+P 1- P P0 P-P 图1供方承担风险示意图,规定不合格质量水平（极限质量） 如图2 所示，此时合格的可能性为 ，不合格的可能性为 ， 若需方接收该批产品，须承担的风险为 （第二种风险，也称需方风险、纳伪风险、漏判风险）。显然，规定 是为了保护需方的利益。,P+P P1 P 1- P-P 图2需方承担风险示意图,根据事先规定的 查国标GB/T13262不合格品率的计数标准型一次抽样程序及抽样表确定抽样方案 ，通常取 抽样数量， 合格判定数， 该批合格， 该批不合格。,5 计数调整型抽样检查,要点： 适用于连续批的逐批抽样检查 只规定一个合格质量水平（AQL）,需要有已检批的质量信息 根据GB/T2828-87逐批检查计数抽样程序及抽样表设计抽样方案,抽样方案的确定程序 确定合格质量水平AQL 影响因素很多，通过查表确定：质量工程师师适用手册表9-66a、表9-66b、表9-66c、表9-66d 合格质量水平AQL是可以接受的连续提交检查批的过程平均上限值。AQL不一定小于或等于100（对于计点型抽样可能大于100）。, 确定检查水平IL 影响因素很多，通过查表确定：质量工程师师适用手册表9-68 规定检查严格度 通过查表确定； 选择抽样方案类型 根据管理费用、样本大小等情况决定采用一次、二次或五次抽样方案，质量工程师师适用手册表9-69,查表确定样本数和判定数组 抽取和检查样本 当 则判定该批合格，当 则判定该批不合格，当 可能要进行二次或五次抽样。,6 抽样方法,从检查批中抽取样本的方法称为抽样方法： 简单随机抽样 分层随机抽样 系统随机抽样 分段随机抽样 整群随机抽样,7 验收抽样检查,要点： 用于需方对供方提供的检查批进行检查，以判定该批是否规定的要求，并决定对该批接收还是拒收。 典型的国家标准有GB/T13262-91和GB/T2828-87,8 监督抽样检查,要点： 监督抽样检查是对孤立批的验收检查，但受质检机构能力的限制，监督抽样检查的样本量不可能太大； 相应国家标准有GB/T14437-1997产品质量监督计数抽样检验程序及抽样方案（适合于大总体）、GB/T15482产品质量监督小总体计数抽样检验及抽样表（适合于小总体）；,监督抽样检查的对象称为监督总体，它是指接受监督的产品的集合。通常把监督抽查时在场的产品作为监督总体。当监督抽查不通过时，可以对不在场的产品进行合理追溯。 监督质量水平是指监督总体中允许的总体不合格率（每百个样品中不合格品数）的上限值。,监督抽样检查的抽样方案表示为 样本大小即样本数量 不通过判定数 监督抽样检查等级反映了监督抽样检查功效和样本量的规模,9简单随机抽样,根据GB10111利用随机数骰子进行随机抽样的方法的规定，从含有 个个体的总体中抽取 个个体，使包含有 个个体的所有可能的组合被抽取的可能性都相等。 随机数可以查表或由计算机的相关程序产生。,