計量基礎知識，計量室編LGJ 第2頁DATE00-1-7計量基礎知識培訓教材一．計量的一般概念及內容量：可以定性區別并能定量確定的現象或物體的屬性，如酒的香味只能定性確定，而沒有辦法進行測定，所以不是量，假如以后有辦法能夠測定，這種屬性也就是量了。量值：定量確定某個量大小的值稱為量值。量值是數值和計量單位的乘積。由于單位不同，同一物體的某一屬性可以有不同的量值，但量本身的大小并未變化。測量：為確定被測對象的量值而進行的實驗過程，如果被測的不是一個量，不叫測量，如評酒。若得到的結果不是一個量值，也不叫測量，如得到的數據無單位。計量：保證單位統一、量值準確一致的測量稱為計量。計量有三個特性：統一、準確、法制。所以，計量的工作有：單位制的統一，基準、標準的建立，量值傳遞，計量監督管理、測量方法及手段的研究等。計量基準、計量標準、工作用計量器具：通俗的理解，國家計量基準就是國家法定的統一全國量值的最高依據，量值傳遞體系：國家計量基準——副基準——工作基準——計量標準——工作用計量器具。計量標準是“按國家規定的準確度等級，作為檢定依據用的計量器具或物質”。其目的是將基準所復現的單位量值通過檢定逐級傳遞到工作用計量器具，從而確保工作用計量器具量值的準確和一致，以保證國民經濟各部門所進行的測量達到統一。計量檢定：為評定計量器具的計量性能（如準確度、穩定度、靈敏度），并確定其是否合格所進行的全部工作。是否合格表示了檢定的結論和計量器具具有的真正價值。具有以下特點：檢定的對象是計量器具；檢定的目的是確保量值統一、量值的溯源性；檢定的結論是要確定該計量器具是否合格、即新制的可否出廠，使用中的可否使用；具有法制性。計量檢定系統：國家每建立一種計量基準，應制定一個相應的計量檢定系統。為了保證量值的準確傳遞，計量部門以技術文件的形式，對量值傳遞的程序、以及用于檢定和被檢定的計量器具的類型、名稱、測量范圍、準確度和檢定方法等，作出明確具體的規定。計量檢定規程：具體檢定某一計量器具時作為檢定依據用的國家法定的技術文件。（如：外徑千分尺檢定規程GGJ21-95）計量器具的“示值范圍”、“測量范圍”和“量程”。示值范圍：計量器具所能指示的范圍。測量范圍：能保證測量準確度的示值范圍。量程：測量范圍上限值和下限值之差。例：數顯外徑千分尺MDC-25DM，數顯能顯示0-26.000mm，其示值范圍為0—26.000mm，測量范圍是0-25.000mm，量程為25.000mm。法定計量單位：國家以法定的形式規定允許使用的計量單位；我國的法定計量單位包括國際單位制的全部單位、國家選定的非國際單位制單位、由以上兩種單位構成的組合形式的單位。國際單位制（SI制）基本單位：量的名稱單位名稱單位符號長度米m質量千克（公斤）Kg時間秒s電流安[培]A熱力學溫度開[爾文]K物質的量摩[爾]mol發光強度坎（德拉）cd11.強制檢定與非強制檢定：強制檢定由政府計量行政部門強制實行。非強制檢定是由使用單位對強制檢定范圍以外的其他依法管理的計量器具自行進行的定期檢定；強制檢定的范圍包括社會公用計量標準；部門和企業、事業單位使用的最高計量標準；用于貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測四個方面，并列入《目錄》的工作計量器具。12.檢定印、證：計量器具經檢定后，檢定機構要根據檢定結果作出檢定結論，出具檢定、印、證，以證明其性能是否合格。種類有：檢定證書；檢定合格證；檢定合格印；檢定結果通知書；注銷印。本公司采用的為合格證、準用證、禁用證；13.長度測量的基本原則（阿貝原則）測量軸線只能在基準軸線的延長線上，才能獲得準確的測量結果；常見符合阿貝原則的量具有：外徑千分尺、深度游標卡尺；不符和的有；游標卡尺、內徑千分尺；14.公司常用單位關系1Gs（高斯）=10-4T（特斯拉）1P（泊）=0.1Pa.s（帕斯卡秒）1cp（厘泊）=10-3Pa.s1in3（立方英寸）=1.63871*10-5m31CF（立方英尺）=1ft3=28.3升=0.0283m3二.精密測定基礎量具精度選擇的依據所選儀器的精度為待測部品公差值的1/10—1/5；絕對測定與比較測定絕對測定：能直接測得被測物的量值；比較測定；對同種類的量比較進行測定；測定誤差產生的主要原因溫度的影響標準溫度：各國均以20℃作為標準溫度；通常，被測物、標準器與測定溫度難以正確維持在20℃，因此須進行補正，溫度對測定長度的影響常以下式表示：δl=l*α*δτl：被測物長度α：膨脹系數δτ：溫度的變化量變形彈性變形、塑性變形、支持方法的變形（支持面）、測定頭支持部的變形等⑶.視差⑷器差（測定器的表示值與真值的差）綜合起來測定誤差原因有：測定者使用不當讀數誤差記錄錯誤測定器的器差測定方法及理論誤差測定者的熟練程度等三.外徑千分尺基礎知識發展史：1819年發明，發明者為JamesWatt（蒸汽機的發明者），既第二次產業革命；1867年由brownSharpe英國的博覽會上展出，到1885年正式商用；日本為1920年引入，1950年普及并向海外輸送；所用加工工藝變化：旋削加工熱處理后的研削加工、測定面：工具鋼超硬合金鋼；原理：長度的變化因螺紋的回轉而不斷的變化，通過擴大的長度的刻度而讀取微小長度變化的一種測定器。原理圖如下：螺紋回轉角為α，即a—b刻度面移動的距離為rα，測量面位移為x，那么刻度面轉動一回轉，螺紋移動一個螺距，即可得下式：P/2пr=x/rαx=Pα/2п……①一般的，千分尺的螺距為P=0.5mm，刻度面分成50等份，即1格表示0.01mm的變量，式P=0.5mm.α/2п=1/50則1格的代表距離為x=0.5mm*1/50=0.01mm外徑千分尺的說明數顯外徑千分尺的最小表示量為0.001mm檢出方法：螺紋與靜電容量回轉式編碼器電源：SR44（1.5V）精度：器差±（1+L/75）um（不包括可能產生的±カゥント量子化誤差）機能：原點設置功能；清零功能；絕對值復位功能；錯誤報警功能；輸出功能4.外徑千分尺的使用、維護、保養（另安排）四．誤差理論和數據處理隨機變量：一個實驗結果可能取這個或那個數值，但不能預先知道取什么值的變量叫做隨機變量。（如將標稱值分別為1Kg、2Kg、3Kg的砝碼混在一起，然后任意在其中取出一個砝碼，其必然為1、2、3Kg中的一個，但取出前不能預先確定為哪個值，我們稱1、2、3Kg為隨機變量）連續型隨機變量：預先不能排列出來，而可以連續充滿某一個間隔。例如有一個合格產品，其尺寸為18±0.01,此時,如果再次測量這個尺寸，測量值肯定在17.99和18.01之間。正態分布（高斯分布）：對一個連續型隨機變量進行多次測量，得到一組數據，如果以測量值（隨機變量）作為橫坐標，以對應的數值出現的次數為縱坐標，所得的曲線，此曲線就服從正態分布。對正態分布進行數學分析，得到如下形式的數學模型：此圖，m為測量系統誤差，σ為標準偏差。σ越小，圖形尖銳，分布越集中，反映了各次測量值之間的分散程度愈小，測量的可靠性愈好。比如，測量20個某產品的某一個尺寸，都得到唯一的一個值，說明制造加工時控制得很好，測量精度也很好。X落在（m-σ,m+σ）的概率為68.26%,（m-2σ,m+2σ）的概率為95.44%,（m-3σ,m+3σ）的概率為99.73%。我們可以認為，對于一個隨機變量，其值不會落在（m-3σ,m+3σ）以外，如果落在（m-3σ,m+3σ）以外，則此次實驗存在粗大誤差，實驗結果不可靠，應該去除。誤差：可用公式表示如下Δ=l–x,其中l--測得值，x--實際值（真值），Δ--測量誤差此Δ為絕對誤差，用符號Δa表示。絕對誤差可能是正值或負值。絕對誤差在許多情況并不能用來比較測量之間的準確度，比如，測量兩個電壓V1、V2，測量結果V1為100.1伏，V2為10.1伏，如果他們的實際值分別為100、10伏，則按上式的定義，他們的測量結果是相等的，而實際上前一種測量比后一種準確的多。所以要引入相對誤差的概念。相對誤差Δr=（Δa/A）*100%，Δa：絕對誤差，Δr：相對誤差，A：某一個指定值。A有以下三種取值。若A為測量的實際值（真值）AT,Δr=（Δa/AT）為實際相對誤差。若A為測量的測得值AM,Δr=（Δa/AM）為標稱（名義）相對誤差。若A為測量器具的額定值（滿度值）AF,Δr=（Δa/AF）為額定相對誤差。額定相對誤差得概念應用得很多，平時所說的某個壓力表的精度為2.5級，其實際意義是：此壓力表的測量值與真值之間的誤差在2.5%*AF之內。誤差的分類誤差分為三大類：系統誤差、隨機誤差、粗大誤差。系統誤差：在所處的測量條件下，誤差的絕對值和符號保持恒定或者遵循一定的規律變化，如，環境溫度對產品尺寸的影響。隨機誤差：在所處的測量條件下，進行反復多次測量，每次得到的絕對誤差的數值和符號沒有一定的規律性，但服從統計規律，如，在所有條件不變的情況下，多次測量一個產品的厚度10.000mm,10.111mm,10.000mm,9.999mm,10.112mm,10.111mm。c）粗大誤差：在所處的測量條件下，顯然是歪曲了測量結果的誤差，如多次測量同一產品的厚度為：9.11mm,9.11mm,9.12mm,9.13mm,9,09mmm,9.10mm,9.80mm，9.80mm的測量值明顯偏高，此測量值存在粗大誤差，可能是讀錯了。6．三種誤差的簡介系統誤差：反映了測量結果經數據處理后（如：取讀數平均值）與“真值”的差距，系統誤差越大，測量結果準確度越低，在工作中最常見的系統誤差是恒定誤差，如，溫度對產品尺寸的影響。消除這種誤差的辦法有很多。比如，為了消除溫度對產品尺寸的影響，可：把溫度降到標準的溫度、或者得到一個溫度修正值來修正測量結果。隨機誤差：測量過程中的隨機誤差在大多數情況下服從正態分布規律。設被測量的真值為X，一系列的測量值為Li，可得到各次測得值結果的隨機誤差：δ1=L1–Xδ2=L2–X..δn=Ln–X將這些隨機誤差按大小和符號整理后，同時用長方形面積表示落入某一誤差區間（δi，δi+1）的次數，可得到如下的圖形。算術平均值L0=(L1+L2…+Ln)/n，當n趨向于無窮大時，L0必然趨向于真值X。標準偏差σσ越小，分布曲線越尖銳，測量的精度越好。σ的計算方法σ=由于真值不可能得知，實際工作中總是用算術平均值作為真值，然后得到的誤差（殘余誤差）來計算。設Vi為殘余