计量基础知识讲义

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1、计量基础知识（二）一.计量器具计量器具（也可称测量器具），定义为：可以单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。它包括量具、计量仪器仪表、计量装置和标准物质。量 具（实物量具）是指在使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知值的器具。它又可分为独立量具和从属量具两种，前者如尺子、量筒等；后者如祛码、量块等。计量仪器仪表是将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具。如压力表、水表、天平、温度计等。计量装置是指为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总体。如出租车计价器检定装置，煤气表检定装置等。标准物质（有证）是指具有一种或多种准确确定的特性值，用以标准计量器具评价测量或给材

2、料赋值，并附有强制性的检定机构发给证书的物质或材料。它分为一级和二级两种，如一级标准酸度物质和二级标准酸度物质；一级标准一氧化碳气体和二级标准一氧化碳气体等。1.1计量器具的分类从计量性能或在计量检定系统表中的位置及作用，计量器具可以分为计量基准、计量标准、工作用计量具三种。1.计量基准由国务院计量行政部门负责建立，作为统一全国量值的最高依据，其中国家基准分为国家基准、副基准和工作基准，国家基准用于国际比对，副基准用于和主基准比对，工作基准用于量值传递。（内蒙计量所有克工作基准）2.按国家计量检定系统表规定的准确度等级，用于检定较低等级计量器具或工作计量器具的计量器具叫做计量标准，如 El,E

3、2、Fl、F2、Ml 级（原 1、2、3、4、5 等）标准祛码。3.工作计量器具是用于现场测量而不用于检定工作的计量器具，如卡尺、千分尺、体温计、血压表、秤、电压表O工作计量器具是大量的。现国家已建计量基准90多 项140多种，国家计量标准410多项。1.2使用计量器具时应注意的问题要根据工作实际需要正确选用计量器具，包括量程、测量范围、使用条件、测量不确定度等。要 防 止“准确度越高越好”的错误观念。在用计量器具必须经检定合格并在有效期内使用。不准在工作岗位上使用无检定合格印、证或超过检定周期以及经检定不合格的计量器具。使用计量器具不得破坏其准确度，损害国家和消费者的利益。属于强制检定的计量

4、器具必须按国家规定送法计量检定 机 构（包括授权的）实行定点定周期检定。（定点是指要由有资格的法定计量检定机构检定。解 释 一 下“有资格”）部门和企业使用的最高计量标准器具，以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入强制检定目录的工作计量器具，应当进行强制检定。未按照规定申请检定或者检定不合格的，企业不得使用。（测P 6 有强检的规定和目录）对于非强制检定的计量器具，企业可以根据计量器具使用的情况自己制定周期（解释一下：我国以前有过计量定级,把计量器具分成A、B、C类），这样作也符合I S 0 1 0 0 1 2 标准的规定。（I S 0 1 0 0 1 2 中称作计量确认间隔）

5、1.3 计量器具的主要特征1.3.1 测量仪器的示值测量仪器给出的量的值。量：现象、物体或物质可定性区别和可定量确定的属性。解释：可定性区别、可定量确定（可计量的）、属性（事物本身固有的性质）o注：“量”可指一般意义上的量或特定量。一般意义上的量如长度、时间、质量、温度、电阻、物质的浓度等；特定量如某根棒的长度，某根导线的电阻，某份酒样中的乙醇浓度等。实际上示值就是由测量仪器所指示的被测量的量值。其具有广义性。即：有的测量仪器可以直接读出示值（比如：数字显示的测量仪器），也有的测量仪器不能直接读出示值,而是要通过换算（比如：模拟指示的测量仪器）对于实物量具，示值就是它所标出的值（比如：祛码。但

6、是应该是经过修正的。计P16举的例子：标准电池不太恰当）。测量仪器的示值是随着被测量的变化而变化的。被测量：作为测量对象的特定量。1.3.2示值范围极限示值界限内的一组值。是指测量仪器的显示装置上最小示值和最大示值的范围。（可以指示的量值的范围）对于模拟仪表，其示值范围就是其刻度范围。对于数字显示仪器由数字位数决定。1.3.3标称值测量仪器上表明其特征或指导其使用的量值，该值为圆整值或近似值。（计Pi6为：“修约值或近似值”。和JJF1001-1998不一致）比如：标在标准电阻上的量值：100。；标在单刻度量杯上的量值：1L。（计Pm标在压力表盘上的示值不妥，应该是标在压力表盘上的量值）对于实

7、物量具其标称值是经过圆整后的量值，也就是说是其实际值的近似值。（举例：祛码）量值：一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。对于多刻度的量杯、电阻箱等一般取满刻度值作为标称值（或称总标称值），标称值具有广义性，一般来说测量仪器上标注的量值也是标称值的概念。标称值不随被测量的变化而变化。标称值和示值的区别：标称值是标注在测量仪器上表明其特征或指导其使用的量值。而示值是由测量仪器所指示的被测量的量值。1.3.4标称范围测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围。一般情况下用测量仪器的上限表示。（0100V可表示为 100V）1.3.5测量范围（工作范围）测量仪器的误差处在规定极限内的一组

8、被测量的值。举例：最大允许误差为0.3%负荷传感器的标称范围是0-1 0 0 N,由于其标称范围的10%以下的范围其示值误差不能满足最大允许误差的要求，所以其测量范围应该是10N100No测量范围所规定的区间一般是小于标称范围和示值范围的。示值误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。最大允许误差（允许误差限）：对于给定的测量仪器，规范、规程所允许的误差极限值。1.3.6 量程标称范围内两极限之差的模。在标称范围内上限值减去下限值之差的模。这里所说的“模”是指上限值和下限值之差的绝对值（不标方向方向，没有符号）。如：-10V+10V的标称范围其量程为20V;-3 0 C 0 C的标称范围其量程

9、为30o标称范围、示值范围、测量范围和量程的区别：标称范围是对测量仪器整体而言的；示值范围是指测量仪器的显示装置或标尺上所能指示的范围（比如：标称范围为1000V的直流数字电压表，可能有三个示值范围：0200V;0 -500V;0 -1000V）;测量范围是指示值误差满足规定最大允许误差的量值范围；量程是指标称范围内上限和下限之差的模。标称范围、示值范围、测量范围强调的都是区间，量程强调的是一个具体的值。1.3.7 额定操作条件测量仪器的规定计量特征处于给定极限内的使用条件。额定操作条件是指测量仪器的正常工作条件。额定操作条件一般要规定被测量和影响量的范围或额定值，只有在规定的范围或额定值下使

10、用测量仪器才能达到规定的计量特征或规定的示值允许误差值。（比如：10V的直流电压表，其输入电压不能超过10V直流电压，也不能输入交流电压。另外对测量仪器要规定工作的环境条件）影响量：不是被测量但对测量结果有影响的量。1.3.8 极限条件测量仪器的规定计量特征不受损也不降低，其后仍可在额定操作条件运行而能承受的极端条件。注：1）.极限条件可包括被测量和影响量的极限值。（有些测量仪器可以承受10%或 20%的过负荷，而不损坏。考虑到运输和储存有些仪器在超过其规定工作的环境条件试验后仍能正常工作）2）.贮存、运输和运行的极限条件可以各不相同。1.3.9 参考条件为测量仪器的性能试验或为测量结果的相互

11、比较而规定的使用条件。参考条件一般包括作用于测量仪器的影响量的参考值或参考范围。参考条件是指测量仪器在性能试验、检定、校准或比对时使用的条件。（实际上就是标准条件）1.3.10 显示装置的 分辨力显示装置能有效辨别的最小示值差。一般模拟式的显示装置的分辨力为一个分度值的1/2（实际可以到1/3,如果采用放大镜或读数望远镜可以提高分辨力）。对于数字显示装置分辨力为末位数字的一个数码。1.3.11分度值对应两相邻标尺标记的两个值之差。标尺间隔用标在标尺上的单位来表示，与被测量无关。1.3.12测量仪器的准确度测量仪器给出接近于真值的响应能力。响应：输入测量仪器的信号称激励，测量仪器的输出信号称响应

12、。测量准确度：测量结果与被测量真值之间的一致程度。注：1.不要用术语精度（精密度）代替准确度。2.准确度是一个定性概念。实际中，不 用“测量仪器的准确度”，而 是 用“准确度等级”、“最大允许误差”对 测 量 仪 器“准确度水平”进行定 量 描 述（可以用准确度“高、低”来定性描述）。一般不用“测量不确定度”来描述测量仪器（计P19欠妥），但可以理解为：测量仪器在用上一级标准检定/校准时所复现的的量值的测量不确定度。1.3.13准确度等级符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别。等与级概念不一样，它们是计量器具的主要特性指标之一。例如：测量范围至5 0 0 m m的千

13、分尺，分为0级 与1级。弹簧管式精密压力表，分 为0.2 5级、0.4级 和0.6级。有些计量器具只按等划分，如标准水银温度计，为 分1等、2等。标准活塞压力计，分 为1等、2等、3等。但有些计量器具既按等又按级分，如量块，分 为。-4级，1-6等。量块的等是指计量准确度，反映其计量性能。而它的级反映其加工准确度，在使用上是有区别的。另外电测量仪表、压力表等一般按级划分，比如：0.5级、0.4级 等（表示其最大允许误差为0.5%和土 0.4%）。（有的是引用误差）按等使用的计量器具是按其检定证书上给出的实际值使 用（或经过修正按其标称值使用）。若按级使用，就是按该计量器具的标称值使用。（举例）

14、1.3.1 4稳定性测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。可分为短期稳定性和长期稳定性。实际使用时可以定量表达，但是一定有时间的描述。1.3.1 5超然性测量仪器不改变被测量的能力。（举例：袪码天平测量质量，超然。电压表测量电压，不超然）1.3.1 6 测量仪器的 重复性在相同的测量条件下，重复测量同一被测量，测量仪器提供相近示值的能力。注：1.这些条件包括：相同的测量程序；相同的观测者；在相同的条件下使用相同的测量设备；相同地点；在短时间内重复。3.重复性可用示值的分散性定量地表示。测量结果的 重复性在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。注：1.这些条件称为

15、重复性条件。2.重复性条件包括：相同的测量程序；相同的观测者；在相同的条件下使用相同的测量仪器；相同地点；在短时间内重复测量。3.重复性可以用测量结果的分散性定量地表示。计量基准、计量标准和工作计量器具及检定系统计量基准、计量标准可以统称为测量标准。1国家计量基准经国家决定承认的测量标准，在一个国家内作为对有关量的其他测量标准定值的依据。1.1计量基准分类按层次分为：国家基准副基准工作基准安组合形式分：单件基准（单件形式）集合基准（组合形式）1.2计量标准为了定义、实现、保存或复现亮的单位或一个多个量值,用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。（此定义同样适合计量基准）我国采取计量标

16、准考核制度，任何单位或部门建立计量标 准（对于部门和企业是最高计量标准）都须事先向政府计量行政部门提出申请，经考核合格，由政府计量行政部门批准后方可开展工作。（申请计量建标地市、县级最高计量标准和社会公用计量标准，由上一级政府计量行政部门主持考核。其他等级的由组织建立计量标准的政府计量行政部门主持考核。向主持考核的计量行政部门申请。）社会公用计量标准：经过政府计量行政部门考核批准，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。（解决计量纠纷时，是以计量基准或社会公用计量标准仲裁检定后的数据为仲裁依据。）1.3工作计量器具直接用于现场测量的计量器具称工作计量器具。2.检定

17、系统国家对计量基准到计量标准直至工作计量器具的检定程序所做的技术规定称检定系统。一般用图表结合文字的形式规定了计量检定的程序和国家基准、计量标准和工作计量器具的名称、测量范围、准确度（或测量不确定度或允许误差）和检定方法。检定系统框图示意：X X国家基准（复现量的范围）（不确定度）检定方法一等标准XX（测量范围）（不确定度或允许误差或准确度等级）检定方法二等标准XX（测量范围）（不确定度或允许误差或准确度等级）-检定方法工作、，看具名称（测量范围）（允许误差）名称（测量范围）（允许误差）名称（测量范围）（允许误差）3.量值传递和溯源通过对计量器具的检定或校准，将国家基准复现的计量单位量值，通过

18、各级计量标准传递到工作计量器具，以保证对被测量对象量值的准确、一致，这种传递称为量值传递。（JJF1001中 没 有“量值传递”）量值传递是自上而下的，是政府行为，现在国际上除了强制检定以外，一般实行量值溯源，量值溯源是自下而上的,是市场行为，需要溯源的单位有较大的自主权。全国计量技术保证体系示意图 计量标准考核规范JJF1033,1992版中要求有“量值传递框图”，而 2001版中改为“量值传递和溯源框图”。（说明我们国家在做这方面的工作）量值传递和溯源框图示意：上级计量标准本单位计量标准工作计量器具X X计 量 基（标）准（准确度等级或不确定度或最大允许误差）（单位或部门名称）检定或校准方

19、法X X计量标准（测量范围）（准确度等级或不确定度或最大允许误差）检定或校准方法计量器具名称（准确度等级或不确定度或最大允许误差）4.相关名词术语4.1 计量器具的 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（或）出具检定证书。4.2 首次检定对未曾检定过的新计量器具进行的一种检定。4.3 后续检定计量器具首次检定后的任何一种检定：1）强制性周期检定；2）修理后检定；3）周期检定有效期内的检定，不论它是由用户提出的要求，或由于某种原因使有效期内的封印失效而进行的检定。4.4 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

20、的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。注：1.校准结果可给出被测量的示值，又可确定被测量的修正值；2.校准也可确定其它计量性能，如影响量的作用；3.校准结果可以记录在校准证书或校准报告中。4.5 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，通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特征。三.测量误差1.误差的概念1.1误差的必然性科学是从测量开始的，对自然界发生的量变现象的研究，通常是借助各种测量和实验完成的。由于认识能力和科学水平的限制，试验中测得的值和客观真值并不一致，这种矛盾在数值上的表现就是误差。随着科学水平的提高和知识、经验的丰富

21、，误差可以被控制的越来越小，但不能使误差降低为零。误差产生的必然性已被实践所证实，也被一切从事科学实验的人们所公认。由此，误差公理成立。误差公理：测量结果都具有误差，误差始终存在于一切科学实验和测量的过程之中。1.2 研究误差的重要性没有标明误差的测量结果是没有意义的，这种要求来自于实践和科学水平的提高。误差理论的建立和发展是和生产、科技的水平紧密相关的。生产、科技水平的不断提高促进了误差理论的发展，反过来误差理论的发展又促进了计量技术的发展，进一步支持和促进了生产、科技水平的提高。2.误差的定义及其分类2.1误差的定义 测量 误差定义为：测量结果减去被测量的真值。此定义得到的误差是绝对误差。

22、测量误差=测量结果-真值 量的 真值：与给定的特定量的定义相一致的值。注：1.量的真值只有通过完善的测量才能获得。2.真值按其本性是不确定的。3.与给定的特定量定义一致的值不一定只有一个。真值按其本性是不确定的，并具有不可知性，具体的计算中，使用1.理论真值；2.约定真值。测量结果：由测量所得到的赋予被测量的值。注：1.给出测量结果时，应说明它是示值、未修正的测量结果或已修正的测量结果；还应表明它是否为若干个值的平均值。2.在测量结果的完整表述中，应包括测量不确定度，必要时还应给出自由度及影响量的取值范围。2.2误差的分类2.2.1按误差的表示方法分类1.绝对误差绝对误差=测量结果-真值2.相

23、对误差测量误差除以被测量得真值。相对误差=测量误差+真值如果用百分数表示：相 对 误 差=（测量误差。真值）xl00%o（一般都用百分数表示）相对误差有时称为读数相对误差（或当量相对误差）。3.测量仪器的引用误差（仅对测量仪器而言）测量仪器的误差除以仪器的特定值。注：该特定值一般为引用值。例如，可以是测量仪器的量程或标称范围的上限。引用误差一般用在连续分度的仪器中。（比如：指针式电压表、电流表、压力表等）。引 用 误 差=（仪器的绝对误差。标称范围上限值或量程）x 100%（用电工仪表举例：0.1级的电工仪表，表示其引用误差不大于 0.1%,不能认为在每一个刻度点上的相对误差都小于0.1%）有

24、时为了区别相对误差和引用误差，表示引用误差时在“%”后加“FS”。对于用引用误差确定准确度级别的测量仪器，在使用时应加以注意，一般应在标尺的2/3 上限之间使用，以保证测量的准确。4.分贝误差在无线电、声学计量中常用分贝误差。对应于衰减网络有:A=2 0 1 g 4 （有时称为增益）U INA的单位为：分 贝（d B）。如果衰减网络变化了 6 A,设&则有：U INA+3A=201g（a+6a）；8A=201g（l+）a2.2.2按误差的性质和特点分类1 .系统误差在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。注：1 .如真值一样，系统误差及其原因不能完全获知；

25、2 .对测量仪器而言，其系统误差也称为测量仪器的偏移。（和原来的定义不同）2 .随机误差测量结果与在重复性条件下，对一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。注：1 .随机误差等于误差减去系统误差。2 .因为测量只能进行有限次数，故可能确定的只是随机误差的估计值。（和原来的定义不同）1993年国际上对“误差”的定义做了原则性修改，新定义表明测量结果是真值、系统误差、随机误差三者的代数和。无限次测量结果的平均值称总体平均值。3.误差的来源3.1测量仪器的误差测量仪器的误差取决于测量仪器的制造水平。测量仪 器 的 示值误差：测量仪器的示值与对应输入量的真值之差。3.2 环境误差环境因素产生的误

26、差。3.3 人员误差人的心理和生理因素产生的误差。3.4方法误差由于测量方法、计算方法不完善产生的误差。九.测量误差的计算基础1.算术平均值x =Vx,（i =1,2,.,n ）i=其中：阳是第i次测量结果。（算术平均值是变量X的数学期望的最佳估计。）2.实验标准 偏差对同一被测量做n次测量，表征测量结果分散性的量s可按下式算出：.（尸七）=1 3 =1，2,）（解释：贝塞尔公式）其中：七是第i次测量结果;三是n次测量的算术平均值。实验标准偏差是对测量结果而言，表征测量结果的分散性。因此，以上所求得的实验标准偏差是单次测量的实验标准偏差。如果测量结果用多次测量的平均值给出时，有：多次测量平均值

27、的实验标准偏差：外,）=翠。四.数值修约1.修约间隔根据测量的需要，一般都要对数据修约，在修约时首先要确定修约间隔。一般的修约间隔为：1、2、5。（一般可能是小数）对量值修约，修约间隔也是量值，修约后的数值是修约间隔的整倍数。例如：测量数据为：119.86mm;修约间隔 为1近似数截取至小数点后一位（也可直接规定修约间隔为0.1mm）,则修约后的数据为：119.9mm。具体修约方法：数值除以修约间隔一近似数截取一数值乘以修约间隔近似数截取时采用“4舍5入，奇进偶不进”的原则。2.有效位数左起第一位非零数字起，直至末位，均是有效数字。例如：0.0273;0.100;为三位有效数字，3.1416;

28、54000;为五位有效数字。3.数值修约中应注意的问题1）数值修约时，一定一次修约完成，不能分几次完成。2）在读数和计算过程中有效数字的位数至少要比给出的结果多一位。3）在给出误差（或测量不确定度）时，一般仅给出12位有效数字。五.测量不确定度评定1.测量不确定度的概念测量不确定度是对测量结果的质量的定量表征，以确定测量结果的可信程度，测量结果的可用性很大程度上取决于测量不确定度的大小。带有测量不确定度的测量结果才是完整的测量结果。测量不确定度和误差没有必然的联系。误差是对真值而言，测量不确定度是对测量结果而言。二者概念不同。（画图说明）测量不确定度与误差的主要区别2.测量不确定度的定义:序号

29、测量不确定度测量误差1无符号参数，用置信区间的半宽表示。有符号的值，其值为测量结果减去真值。2表示测量值的分散性。表示测量结果偏离真值的程度。3用统计技术通过评定的方法得到。用算术的方法得到。4不能用测量不确定度对测量值进行修正。对于已知的系统误差估计值，可以对测量值进行修正。表征合理赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数。注：1.此参数可以是标准偏差或其倍数，也可以是给定概率下置信区间的半宽；2.测量不确定度由多个分量组成。其中一些分量可由测量列的测量结果按统计分布评定，以实验标准差表征；另一些分量可基于经验或其他信息按假定的概率分布评定，也可以用实验标准差表征；3.测量结果应理解为

30、被测量之值的最佳估计。全部不确定度分量全部贡献给了分散性包括那些由系统效应引起的(如，与修正值和参考测量标准有关)分量。3.测量不确定度的来源测量中可能导致测量不确定度的因素很多，大体上来源于下述几个方面：被测量的定义不完善；复现被测量的测量方法不理想；取样的代表性不够，即被测样本不能完全代表所定义的被测量；对测量结果受环境影响的认识不恰如其分或对环境的测量与控制不完善；对模拟式仪表的读数存在人为的偏移；(6)测量仪器性能(如灵敏度,分辨力，死区，稳定性等)的局限性；测量标准或标准物质(量值)的不确定度；(8)引用的数据或其它参量的不确定度；(9)测量方法和测量程序的近似和假设；(10)在相同

31、条件下被测量在重复观测中的变化。4.测量不确定度的评定步骤（1）.确定被测量（或被测对象）、测量过程、测量方法和环境条件；（区别检定/校准和测量）（2）.建 立 用 于 测 量 不 确 定 度 评 定 的 数 学 模 型：y =/32,x“）；不要把数学模型简单地理解为就是用来计算测量结果的计算公式，或测量的基本原理公式。（说明）数学模型必须能满足测量不确定度评定的要求。其具体要求为：数学模型应包含能影响测量结果的全部输入量；不遗漏任何能影响测量结果的不确定度分量；不重复计算任何一项对测量结果有影响的不确定度分量；在可能的情况下应选择合适的输入量。由于信息量的缺乏,在具体测量时无法定量地计算出

32、它对测量结果影响的大小,在计算公式中只能将其忽略而作为不确定度处理，这样的输入量在计算公式中将不会出现。如果仅从计算公式出发来进行测量不确定度的评定，则上述这些不确定度分量就可能被遗漏。建立数学模型一般应和寻找各影响测量不确定度的因素同步反复进行。一般先根据测量原理设法从理论上导出一初步的数学模型。然后再将初步模型中遗漏的影响测量不确定度的输入量一一补充，使数学模型逐步完善。要考虑各输入量相关性，尽量做到不相关。（举 例）在某些情况下可以通过输入量的选择而改变各测量不确定度分量间的相关性，使原来相关的输入量成为不相关，从而避免复杂的相关系数或协方差的计算。（3）.根据数学模型确定各输入量的标准

33、不确定度及其自由度匕（首先确定A类评定或B类评定）;不确定度分量至少应包括（限于计量检定/校准）：a.计量标准引入的测量不确定度分量；（B类）b.在重复性条件下由被检对象测量不重复引起的不确定度分量；（A类）A类评定：A类评定的基本方法是贝塞尔法。a.如果用单次测量值作为测量结果：归G 一 元）2M（x,.）=5（x,）=1 -（i =l,2,.,）v,.=n-1 n-1注：n不能取的太小，否则区）具有较大的不确定度。（一般10次，30次以上变化很小）b.如果用平均值作为测量结果：u（x）=s （七）=-l 匕=n-合并样本标准偏差（组合实验标准差）：对同一被测量X进行m组测量，每组包含了 n

34、次独立的重复测量，由于各组之间的测量条件可能略有不同，因此不能直接使用贝塞尔公式，必须计算合并样本标准偏差。（采用合并样本标准偏差评定的标准不确定度更具代表性和可靠性。)a.如果用单次测量值作为测量结果：(七)=s p 匕=m(n-1)b.如果用平均值作为测量结果：_ su(x)=j=v.=m(n-1)B类评定：a.已 知 扩 展 不 确 定 度 和 包 含 因 子z:b.已知扩展不确定度匕(七)和置信概率P：除非另有说明，一般按正态分布考虑。正态分布情况下置信概率P和包含因子勺,之间的关系()68.27909595.459999.73kp1.0001.6451.9602.0002.5763.

35、000C.已知输入量项的可能分布区间的半宽a(通常为最大允许误差的绝对值):/、Q(%;)=-k在难以确定分布的情况下一般选择矩形分布，矩形分布的包含因子女=百。(按级使用的数字仪器仪表最大允许误差导致的不确定度）d.B类不确定度分量的自由度：2r -1-21 u（再）1 A w（x.）v 一 =-=a -*2 /（玉）2 _ 区）_其中：A z,5）是用标准偏差给出的，A（x,）可以认为是标准不确定度瓦（为）的标准不确定度。)/()匕TW(X,.)/(%,)匕0OO0.3060.10500.4030.20120.520.258/其中：b w（X j）/（X j）是用总体标准偏差C T代替了

36、。确 定B类不确定度分量的自由度需要根据专业知识对所得到的信息进行分析、判断。如果判断瓦（X,）的不可靠程度为10%,则意味着）/（毛）=1 0%=0.1 0。（4）.确定各输入 量 的灵敏（或 传 播）系数c,和标准不确定度分量为；灵 敏（或 传 播）系数不C.旦dxi标准不确定度分量,（y）.确定合成标准不确定度,（y）及有效自由度”（用扩展不确定度报告时);合成标准不确定度勺如果输入量均不相关，合成标准不确定度U c(y)由下式决定：有效自由度”：根 据“韦尔其-萨特斯韦特公式”计算有效自由度匕(6).确定扩展不确定度u 或4；a.U=kue(y)包含因子女可以取2 或 3。b.Up=k

37、puc(y)=tp(veff)uc(y)根据置信概率P和有效自由度”,查 t分布表得到tp(”)。(JJF 1 0 5 9-1 999 P2 4).测量不确定度报告。扩展不确定度表示方式：a.被测量为t 分布，用与表示，同时给出勺，(可不给)和”;b.被测量接近于正态分布，用u表示，同时给出女，女可以取2(p 95%)或 3(p x 99%),一般取2;c.无法判断被测量分布，用u表示，同时给出八大多数情况攵取2;d.被测量接近于某种分布，用4 表示，同时给出女并说明被测量分布。测量不确定度可以用相对值表示(必要时)：如：&(y)表不为 Uc r e l(y)用4 表示时，根据置信概率不同可表

38、示为：%.;U 9 5，U 99 等 测量不确定度的有效位数取1 2 位，并且应带有计量单位。用相对值表示时应带有。有必要或有可能时，应给出更多的信息。六.测量的质量保证1.测量管理体系和ISO 9000的关系为了使ISO 9000族标准对计量的要求具有操作性，国际标准化组织(ISO)把 1992年颁布的ISO 10012 测量设备的质量保证要求第一部分ISO 10012-1 测量设备的计量确认体系纳入ISO 9000标准，并且作为ISO 9000族标准中的对其核心标准的支撑性标准。1994年我国颁布了等同采用ISO 10012-1标准的国家标准 GB/T19022-1994,并在全国推行。实

39、际上，ISO的标准之间都是互相关联和兼容的，所有的ISO标准的思维模式和思想方法都是从属于ISO 9000的，并且采用了同样的文件化管理体系，遵循同样的运行模式，存在共同的过程和方法。(对于一个企业来说，通过ISO 9000说明你有“持续保证产品质量的能力”，同样通过ISO 10012说明你有“持续保证测量结果质量的能力”，也就是说你的测量是可靠的。而且ISO 10012是ISO 9000的支持性标准属于ISO 9000族标准。1994年，ISO 9000族标准已经有16项标准:(DI S O 8 4 0 2：1 994 质量管理和质量保证术语(2)I S 0 90 0 0 1：1 9 9 4

40、 质量管理和质量保证标准第 1 部分：选择和使用指南(3)I S O 90 0 0 2：1 9 9 3 质量管理和质量保证标准第 2 部分：I S O 90 0 1、I S O90 0 2、I S O 90 0 3 的实施通用指南(4)I S O 90 0 0 3：1 99k I S O 90 0 3 的实施通用指南质量管理和质量保证标准一第 3部分：I S O 90 0 1 在软件开发、供应和维护中的使用指南(5)1 5 0 90 0 0 4：1 993 质量管理和质量保证标准第4部分：可信性大纲管理指南(6)1 5 0 90 0 1：1 994 质量体系一一设计、开发、生产、安装和服务的质

41、量保证模式(7)I S 0 90 0 2：1 994 质量体系生产、安装和服务的质量保证模式(8)1 5 0 90 0 3：1 994 质量体系最终检验和试验的质量保证模式(9)1 5 0 90 0 4 1：1 9 9 4 质量管理和质量体系要素第 1 部分：指南(1 0)I S O 90 0 4 2：19 9 1 质量管理和质量体系要素第 2部分：服务指南(1 1)I S O 90 0 4 3：19 9 3 质量管理和质量体系要素第 3部分：流程性材料指南(1 2)I S O 90 0 4-4：1 9 9 3 质量管理和质量体系要素第 4部分：质量改进指南(1 3)I S O 1 0 0 1

42、 1 1：1 990 质量体系审核指南第 1 部分：审核(1 4)I S O 1 0 0 1 1 2：1 991 质量体系审核指南第 2部分：质量体系审核员的评定准则(1 5)I S O 1 0 0 1 1 3：1 991 质量体系审核指南第 3部分：审核工作管理(1 6)I S O 1 0 0 1 2-1：1 992 测量设备的质量保证要求第 1部分：测量设备的计量确认体系从 这16项标准来看，大部分都是“指南”，其 中“体系”有 4 个，即：ISO 9001、ISO 9002、ISO 9003 和 ISO 10012-1：1992测量设备的质量保证要求一一第1部分：测量设备的计量确认体系。

43、1999年，又陆续发布了 6项国际标准和2项技术报告，即：I S 0 1 0 0 1 2 2：1 9 9 7 测量设备的质量保证要求第 2部分：测量过程控制指南(6)1 5 0 1 0 0 1 5：1 999 质量管理培训指南(2)1 5 0 1 0 0 0 5：1 995质量管理一 质量计划指南(3)1 5 0 1 0 0 0 6：1 997质量管理一一项目管理质量指南(4)I S 0 1 0 0 0 7：1 995质量管理一一技术状态管理指南(5)I S 0 1 0 0 1 3：1 995质量手册编制指南(7)I S O/T R 1 0 0 1 4：1 998 质量经济性管理指南(8)I

44、S O/T R 1 0 0 1 7：1 999 I S 0 90 0 1：1 994 中的统计技术指南其中包括了 I S O 1 0 0 1 2-2：1 9 9 7测量设备的质量保证要求一一第2部分：测量过程控制指南。上述各项标准和2项技术报告，统 称1 9 9 4版I S O 9 0 0 0族标准。从I S O 9 0 0 0族标准的形成基础和过程、标准的全部内容和发展趋势来看，贯 穿 全 部I S O 9 0 0 0族标准的基本原理有以下四个大的方面:(1)“质量形成于生产全过程:这一原理清除了“产品质量是检验出来的”、“产品质量是设计出来的”、“产品质量是制造出来的”等片面观点的影响，揭

45、示出质量形成于产品生命周期的所有阶段。(2)“必须使影响产品质量的全部因素在生产全过程中始终处于受控状态”。(3)“使 企 业 具 有 持 续 提 供 符 合 要 求 的 产 品 的 能 力:(持 续保证产品质量的能力)(4)“质量管理必须坚持进行质量改进”。(有自我完善的能力)根 据I S O有关规定，其发布的所有标准都需要定期进行修 订，其 周 期 一 般 为5年，以使标准能及时反映学科理论的进 展，适应企业管理水平的不断发展，满足世界范围内各类标准使用者的需要。根据实际使用和形势发展的要求，2 0 0 0年，I S O发布了 2 0 0 0版 的I S O 9 0 0 0族国际标准。2

46、0 0 0版I S 0 9 0 0 0族标准在其整体结构上较1 9 9 4版发生了较大的变化，标准的数量在合并、调整的基础上也大幅度减少。从整体结构上看，2000版ISO 9000族标准及其文件由四个部分组成：第一部分：核心标准2000版ISO 9000族核心标准有4项，即：(DIS0 9 0 0 0质量管理体系基础和术语(2)ISO 9 0 0 1质量管理体系一一要求(3)ISO 9 0 0 4质量管理体系一一业绩改进指南(4)ISO 19011质量和(或)环境管理体系审核指南第二部分：其他标准目前只有IS010012：2001测量控制体系，用以取代现行的ISO 10012-1 和 1S01

47、0012-2第三部分：技术报告在标准数量减少后，其他相关标准撤销或合并(如ISO90002,ISO 90042,ISO 90043,ISO 90044 和 ISO10005);或转入其他技术委员会(如ISO 9000-3和ISO 9000-4);或在下一阶段修订时以技术报告的形式发布(如IS010006,IS010007,IS010013,IS010015,ISO 10014 和ISO 10017)等。第四部分：小册子在标准的数量减少后，其他相关内容将以小册子的形式出版发行，如：质量管理原理一一选择和使用指南、小型企业应用指南等。针 对1994版标准的不足，针对用户的需求，新版标准总结了质量管

48、理的实践经验，吸收了管理学科发展的新观点、新思想，更进一步强调过程控制，从整体上看较1994版标准有了较大的提高，体现出其明显的优势。1 9 9 4 版 I S O 9 0 0 0 族标准结构:2 0 0 0 版 I S O 9 0 0 0 族标准结构:ISO 10012标准是ISO 9000族标准的重要组成部分，也是ISO 9000族标准不可缺少的部分。虽然ISO 9000标准对计量检测提出了严格的要求，但都是原则性的要求，可操作性较差。ISO 10012标准是ISO 9000族标准的支撑标准，是包含在ISO 9000体系中的唯一的一个子体系，它对计量检测的要求更加明确、细化、完善，具有较强

49、的操作性。企业计量检测工作够达到ISO 10012标准的要求，就可以充分满足ISO 9000族标准对计量检测的要求。为了更进一步提高和ISO 9000的兼容性，2002年12月国际标准化组织完成了对IS010012：2001测量控制体系的修改，2003年4月正式发布了 ISO 10012：2003测量管理体系测量过程和测量设备的要求。2.I S O 10012标准概述1980年，美国军方颁布了国际上第一个对建立校准体系并提出计量检测设备质量保证要求的具有权威性的美国军用标准MIL-STD-45662AO该标准明确提出了承包商“必须建立和维持一个测量设备和计量标准准确度的校准体系”，并且规定该标

50、准“适用于合同的全部测量设备和计量标准，不论适用于承包商工厂还是其他单位的测量设备和计量标准都应受到控制，以保证供给品和服务符合合同要求。”该标准要求承包商制定计量检测设备的质量保证措施并接受政府部门的监督和验证。随着社会经济和生产力的发展，消费者的消费水平和消费结构发生了显著的变化，企业为了生存，需要不断的提高产品质量，千方百计的降低内部成本，降低原材料及水、电等能源消耗，最大限度的提高经济效益，使自己在市场竞争中处于有利地位。由于企业和市场的需要，国际标准化组织(ISO)的质量管理和质量保证委员会在美国军用标准；英国标准和北大西洋组织标准的基础上，吸收了日本TQC有关的经验，于1987年3

51、月15日正式发布ISO 9000族标准。为 了 满 足ISO 9000族标准对测量设备的质量保证提出的要求，国际标准化组织（ISO）的质量管理和质量保证委员会专门成立了测量设备的质量保证工作组，推 出ISO10012标准，标准中贯彻了计量保证的思想（早期的计量工作主要关注测量设备的准确性）。计量保证和生产过程的控制类似，要实现计量保证就要实现测量过程受控。（JJF1001对计量保证的定义是：用于保证计量可靠和适当的测量准确度的全部法规、技术手段及必要的各种运作。）3.1IS010012标准的主要特点3.1.1系统性由于计量工作的特殊作用，它是一个相对独立的体系，在企业中又是质量体系的一个重要组

52、成部分，是质量管理体系中的一个子体系。因此，ISO 10012要求建立和维持一个包括标准器在内的测量设备的管理、确 认（校准一调试修理一再校准一加标记一封缄）和使用的有效的文件化体系，并实施对测量过程的控制，以保证所要求的测量准确度。而且,这一文件化的体系要纳入质量管理体系之中。为了保证维持正常运行和不断适应新的环境，ISO 10012要求通过内部或外部的定期评审来评价运行的符合性和体系的适宜性，使体系成为不断持续改进、具有自我完善能力的动态体系。3.1.2实用性ISO 10012不要求一种模式，强调体系文件的简繁、过程控制的难易要根据企业自身的具体情况而定。ISO 10012要求的管理范围从

53、本企业自身扩大到社会服务，计量保证的着眼点不是仅局限在本单位，而是要求企业在外购产品和接受外来服务时都要充分保证质量。ISO 10012要求的量值溯源方式比较灵活，校准方式（自行校准和委托校准）、校准项目和校准的间隔的选择都十分注重实用性。3.1.3科学性ISO 10012体现了先进的计量管理思想（过程方法）。通过对测量过程、测量设备有效控制，保证测量的准确、可靠。在企业效益、成本、风险之间建立一个平衡点。（举例：凡是搞计量工作的都有这种经验，超出检定周期（ISO 10012中叫“确认间隔”）的测量设备大部分还是合格的，但这并不能保证所有的这类测量设备都是合格的，存在很大的不确定因素。所以，I

54、SO 10012-1中规定超出检定周期的测量设备为不合格设备，目的在于消除风险。还有一种可能，就是不能保证在检定（校 准）周期内的测量设备，全都是合格的，也不能保证使用合格的测量设备进行的测量，得到的量值就是准确可靠的，因此，15010012-2中要求，把测量当作一个完整的过程来控制。利用统计技术对测量过程进行控制，（一般是利用核查标准制作控制图，直方图等）提前发现某种可能发生问题的趋势，预防问题的发生。另外，要求记录的完整性，并具有足够的信息量。主要要实现可追溯性。）由于ISO标准是国际标准，不涉及各国的法律法规,所以,在采用这些标准时，应该充分考虑到我国法律法规的允许范围。比如，在建立和运

55、行ISO 10012的体系时，不能违反我国的计量法律法规。(必要时举例)4.测量管理体系的概念1)测量管理体系”是在测量方面具有指挥权力的体系。测量管理体系指挥权力体现在最高管理者对测量体系实行的直接领导，体现在计量职能部门的统一管理和监督，体现在制定体系目标，进行体系策划、过程的实施和改进等活动,以达到满足计量要求的目的。2)测量管理体系”是在测量方面起到控制作用的体系。测量管理体系通过对测量过程的控制,减少企业因测量不准而造成的风险和后果。3)测量管理体系”是在测量方面具有协调功能的体系。测量管理体系在测量方面具有协调质量管理、生产管理、能源管理、环境管理、安全管理等方面的作用，是组织管理

56、体系中的重要组成部分。5.计量要求GB/T19022-2003标准在总要求中提出：“测量管理体系应确保满足规定的计量要求J计量要求可表示为最大允许误差、允许测量不确定度、测量范围、稳定性、分辨力、环境条件或操作者技能要求。测量设备和测量过程都需要这些计量要求。计量要求中有一些要求是针对测量设备的，如最大允许误差、量程、标称范围、稳定性、准确度等级、示值误差、引用误差、分辨力等;有一些要求是针对测量过程的,如允许测量误差、允许测量不确定度、测量范围、环境条件和操作者技能要求。计量要求一般是定量的，如测量不确定度、测量误差、测量范围；少部分要求是定性的，如准确度、操作者技能要求等。5.1计量要求的

57、确定如何确定计量要求是一个十分重要的关键环节。首要的问题是识别测量要求，从产品和生产实现的测量中导出计量要求,然后才能谈得上满足计量要求。规定的计量要求一般是通过从产品和生产过程的技术标准、规范、顾客的测量要求等规定中转化而来的，或者是从对测量设备的技术标准、规范、规程中导出的。把这些计量要求转化成最大允许误差、测量范围、稳定性、分辨力等计量特性和环境条件及操作技能要求。计量要求取决于被测量的产品和生产过程的技术规定。产品和生产过程的技术规定包括:检验产品是否符合顾客要求的技术规范，生产过程控制中的监控要求,安全、环保、公平贸易等技术指标的要求等。6.计量确认定义：为确保测量设备符合预期使用要

58、求所需的一组操作。注：1）计量确认通常包括:校准和验证、各种必要的调整或维修及随后的再校准、与设备预期使用的计量要求相比较,以及所要求的封印和标签。2）只有测量设备已被证实适合于预期使用要求并形成文件,计量确认才算完成。3）预期使用要求包括:测量范围、分辨力、最大允许误差等。4）计量要求通常与产品要求不同，并不在产品要求中规定。（下划线为2003版新增）6.1计量确认间隔6.1.1影响确认间隔的因素不同的仪器，可靠性不一样,其确认间隔不一样。同样的测量仪器,对其测量准确度要求不同，或使用情况不一样,确认间隔也会不一样。影响仪器确认间隔的因素主要有以下几方面：仪器本身的特性，或者说仪器的耐用性。

59、影响它的因素有：仪器的类型（电学、电子、光学、机械等）；仪器结构的复杂程度；制造厂的生产质量。仪器的使用情况。它包括：使用的环境条件（温度、湿度、震动、清洁情况等）；使用的频度；操作人员技能；维护保养情况；核查校准的频次和方法；校准历史记录所反映的变化趋势。用测量仪器测量产品时对仪器的准确度要求。（4）测量仪器的可靠性目标。确认费用。6.1.2初始确认间隔的选择对于一种新的仪器,必须首先人为的选定一个确认间隔。通常是由有经验的人员，特别是对测量设备确认有经验的人员，根据以下两种方法选择：借用法，就是借用有类似情况的单位的类似仪器的确认间隔。这时要特别注意在以下几方面的情况比较:可靠性目标,校准

60、程序（方法和过程），使用情况,环境条件,维护保养情况等。在我国，还可参照有关的检定规程，确定一个初始的确认间隔。工程分析法。通过对仪器设计、仪器结构的分析,对制造厂提供的资料，特别是关于参数允差限、保持参数在允差限内的时间间隔等方面的信息的分析确定一个初始的确认间隔。对新型仪器而言，还可通过与其原有型号的比较,来确定一个初始的确认间隔。应该说,将上述两个方法结合起来使用，就能比较好地确定一个初始的确认间隔。6.1.3测量仪器计量确认间隔的调整和确定方法正确确定测量仪器计量确认间隔是一种复杂的工作，取得一个稳定合理的确认间隔需要积累大量数据，有充分的依据。书上给出了 5 种基本方法：固定阶梯调整

61、法；增量反应调整法；间隔试验法：控制图法；黑匣子 实验法等。其中第一种方法最简单，（用的比较多）第四种方法也有用的，但需要建立数据库。第五种方法需要核查标准。（例：电力关口电能表）7.能力验证7.1 能力验证的类型1.测量比对计量器具的比对是指：在规定的条件下，对相同准确度等级的计量器具的量值进行相互比较。（设备比对。解释一下：人员比对）测量的比对是将被测量物品在两个以上的实验室进行测量比较。（可以考查实验室的综合能力）2.实验室间检测实验室间检测是指：从现场随机抽取样品（同时），分发给多个实验室共同进行检测，然后进行比较。3.分割样品检测分割样品检测一般是将样品分给两个实验室检测，在商业贸易

62、中经常采用，一般是在将商品的样品的一半由供方实验室检测，另一半由卖方的实验室检测。4.已知值验证已知值验证是指：用被测量值已知的物品，来验证和评价实验室的检测能力。（所谓盲样的检定/校准/检测）7.2 处理能力验证数据的方法评价参加实验室的结果时，一般有三个步骤：1.指定值的确定指定值一般分为：已知值；（一般可以是是理论值）参考值；（用具有溯源性的标准测量的到的值，一般要确定主导实验室）从权威实验室得到的公议值；（用高准确度的、可与通常方法相比较的方法测得的值）从参加实验室得到的公议值。（平均值）2.能力统计量的计算 差 值（或实验室偏离的估计值）：（x-X）；其中：x是参加这的结果；X是指定

63、值。（易于理解）百分比差：C r-X）xl O O%X邑数：E,=/）其中：心 是参加者的结果的测侬短+u；e f量不确定度；是指定值得不确定度。|耳,|1为不满意。3.能力评价建立评价准则；专家公议；统计量确定；参加者公议。另外，在其他方面，企业可以和其他有能力的计量机构进行协作，这样可以节约资金，协作的形式可以是多样的，比如：将一部分测量分包给其他有能力的计量机构进行，或者利用其它有能力的计量机构的标准作为核查标准等。但是，所有协作要有协议（或合同），有计划和程序，甚至应有作业指导书，所有这些都应经过评审。所有协作的质量纪录应保留在企业。8.测量过程过程：将输入转化为输出的一组彼此相关的资

64、源和活动。(GB/T 6583-1994)注：1.资源可包括人员、资金、设施、设备、技术和方法。测量过程：确定量值的一组操作。(GB/T 19022-2003)注：和测量的定义一致。【测量：以确定量值为目的的一组操作。(JJF 1001-1998)】但 是“测量过程”强调的是采用过程方法进行测量。把测量作为过程来管理。过程示意图：控制输入 一x输出-活 动-A毒 a对于测量过程：r.生产过程的要求；.生产安全的要求；输入 .环境保护的要求；.公平贸易的要求；【.顾客的其他要求。活动是一组按照经确认有效的文件规定进行的活动(如:程序文件、作业指导书等)对于活动的控制：.按规定做记录；.按规定进行

65、适当的监督；.按规定进行必要的监视（核查）。.满足计量要求的测量设备；.满足计量要求的测量条件；资 源 .具备能力的人员；.现行有效的测量方法；.可获得的所有信息和资料。对于资源的控制：.使用测量设备必须经过确认；.在有条件的情况下确保测量条件满足要求；.按规定进行测量不确定度的评定；对人员进行培训；.确保测量方法现行有效；.确保工作现场可方便的获得所有所需要的信息。输出就是测量结果。测量结果可能是原始记录、证书、报告、正确的控制信号等。测量过程的控制可用于：1）发现测量过程中的异常变化；2）检查纠正具有重复性的问题；3）确定或量化漂移的补偿或修正因子；4）帮助识别可预测的周期性变化，包括循环

66、性变化;5）提供质量保证要求所需的文件。8.1 测量过程控制中使用核查标准核查标准：为了对某个测量过程进行控制，通过对该过程的测量来收集数据所使用的测量设备、产品或其他物体。使用核查标准的优点：1.弥补设备确认的局限性；确认间隔内难以保证的准确度不变；运输安装给测量设备带来的损害；人员操作和环境条件失控使测量结果产生的变化。2.经常性的核查可以及时发现测量过程的变化。无论是缓慢的变化趋势还是突变都可以及时采取预防措施和纠正措施（包括调整确认间隔）；3.经常性的核查可以验证测量不确定度。使用核查标准的缺点：1 .提高了测量的成本；2.增加了测量的工作量；采用核查标准的方法，应考虑风险性、适宜性和经济性。核查标准的选择：1 .与被测量相一致；2.有更高的准确度和精密度；3.有良好的稳定性。控制图：控制图是对过程质量加以测定、记录并进行极值管理的一种用统计方法设计的图。包括：中 心 线（C L）、上控制限（U C L）、下控制限（L C L）和按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列。在统计过程控制中，控制图是核心工具。计量控制图的类型:1.均值控制图均值控制图主要用于观察测量结果的算术平均