计量知识培训教材

计量基础知识，计量室编LGJ 第2页DATE00-1-7计量基础知识培训教材一．计量的一般概念及内容量：可以定性区别并能定量确定的现象或物体的属性，如酒的香味只能定性确定，而没有办法进行测定，所以不是量，假如以后有办法能够测定，这种属性也就是量了。量值：定量确定某个量大小的值称为量值。量值是数值和计量单位的乘积。由于单位不同，同一物体的某一属性可以有不同的量值，但量本身的大小并未变化。测量：为确定被测对象的量值而进行的实验过程，如果被测的不是一个量，不叫测量，如评酒。若得到的结果不是一个量值，也不叫测量，如得到的数据无单位。计量：保证单位统一、量值准确一致的测量称为计量。计量有三个特性：统一、准确、法制。所以，计量的工作有：单位制的统一，基准、标准的建立，量值传递，计量监督管理、测量方法及手段的研究等。计量基准、计量标准、工作用计量器具：通俗的理解，国家计量基准就是国家法定的统一全国量值的最高依据，量值传递体系：国家计量基准——副基准——工作基准——计量标准——工作用计量器具。计量标准是“按国家规定的准确度等级，作为检定依据用的计量器具或物质”。其目的是将基准所复现的单位量值通过检定逐级传递到工作用计量器具，从而确保工作用计量器具量值的准确和一致，以保证国民经济各部门所进行的测量达到统一。计量检定：为评定计量器具的计量性能（如准确度、稳定度、灵敏度），并确定其是否合格所进行的全部工作。是否合格表示了检定的结论和计量器具具有的真正价值。具有以下特点：检定的对象是计量器具；检定的目的是确保量值统一、量值的溯源性；检定的结论是要确定该计量器具是否合格、即新制的可否出厂，使用中的可否使用；具有法制性。计量检定系统：国家每建立一种计量基准，应制定一个相应的计量检定系统。为了保证量值的准确传递，计量部门以技术文件的形式，对量值传递的程序、以及用于检定和被检定的计量器具的类型、名称、测量范围、准确度和检定方法等，作出明确具体的规定。计量检定规程：具体检定某一计量器具时作为检定依据用的国家法定的技术文件。（如：外径千分尺检定规程GGJ21-95）计量器具的“示值范围”、“测量范围”和“量程”。示值范围：计量器具所能指示的范围。测量范围：能保证测量准确度的示值范围。量程：测量范围上限值和下限值之差。例：数显外径千分尺MDC-25DM，数显能显示0-26.000mm，其示值范围为0—26.000mm，测量范围是0-25.000mm，量程为25.000mm。法定计量单位：国家以法定的形式规定允许使用的计量单位；我国的法定计量单位包括国际单位制的全部单位、国家选定的非国际单位制单位、由以上两种单位构成的组合形式的单位。国际单位制（SI制）基本单位：量的名称单位名称单位符号长度米m质量千克（公斤）Kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]mol发光强度坎（德拉）cd11.强制检定与非强制检定：强制检定由政府计量行政部门强制实行。非强制检定是由使用单位对强制检定范围以外的其他依法管理的计量器具自行进行的定期检定；强制检定的范围包括社会公用计量标准；部门和企业、事业单位使用的最高计量标准；用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面，并列入《目录》的工作计量器具。12.检定印、证：计量器具经检定后，检定机构要根据检定结果作出检定结论，出具检定、印、证，以证明其性能是否合格。种类有：检定证书；检定合格证；检定合格印；检定结果通知书；注销印。本公司采用的为合格证、准用证、禁用证；13.长度测量的基本原则（阿贝原则）测量轴线只能在基准轴线的延长线上，才能获得准确的测量结果；常见符合阿贝原则的量具有：外径千分尺、深度游标卡尺；不符和的有；游标卡尺、内径千分尺；14.公司常用单位关系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.精密测定基础量具精度选择的依据所选仪器的精度为待测部品公差值的1/10—1/5；绝对测定与比较测定绝对测定：能直接测得被测物的量值；比较测定；对同种类的量比较进行测定；测定误差产生的主要原因温度的影响标准温度：各国均以20℃作为标准温度；通常，被测物、标准器与测定温度难以正确维持在20℃，因此须进行补正，温度对测定长度的影响常以下式表示：δl=l*α*δτl：被测物长度α：膨胀系数δτ：温度的变化量变形弹性变形、塑性变形、支持方法的变形（支持面）、测定头支持部的变形等⑶.视差⑷器差（测定器的表示值与真值的差）综合起来测定误差原因有：测定者使用不当读数误差记录错误测定器的器差测定方法及理论误差测定者的熟练程度等三.外径千分尺基础知识发展史：1819年发明，发明者为JamesWatt（蒸汽机的发明者），既第二次产业革命；1867年由brownSharpe英国的博览会上展出，到1885年正式商用；日本为1920年引入，1950年普及并向海外输送；所用加工工艺变化：旋削加工热处理后的研削加工、测定面：工具钢超硬合金钢；原理：长度的变化因螺纹的回转而不断的变化，通过扩大的长度的刻度而读取微小长度变化的一种测定器。原理图如下：螺纹回转角为α，即a—b刻度面移动的距离为rα，测量面位移为x，那么刻度面转动一回转，螺纹移动一个螺距，即可得下式：P/2пr=x/rαx=Pα/2п……①一般的，千分尺的螺距为P=0.5mm，刻度面分成50等份，即1格表示0.01mm的变量，式P=0.5mm.α/2п=1/50则1格的代表距离为x=0.5mm*1/50=0.01mm外径千分尺的说明数显外径千分尺的最小表示量为0.001mm检出方法：螺纹与静电容量回转式编码器电源：SR44（1.5V）精度：器差±（1+L/75）um（不包括可能产生的±カゥント量子化误差）机能：原点设置功能；清零功能；绝对值复位功能；错误报警功能；输出功能4.外径千分尺的使用、维护、保养（另安排）四．误差理论和数据处理随机变量：一个实验结果可能取这个或那个数值，但不能预先知道取什么值的变量叫做随机变量。（如将标称值分别为1Kg、2Kg、3Kg的砝码混在一起，然后任意在其中取出一个砝码，其必然为1、2、3Kg中的一个，但取出前不能预先确定为哪个值，我们称1、2、3Kg为随机变量）连续型随机变量：预先不能排列出来，而可以连续充满某一个间隔。例如有一个合格产品，其尺寸为18±0.01,此时,如果再次测量这个尺寸，测量值肯定在17.99和18.01之间。正态分布（高斯分布）：对一个连续型随机变量进行多次测量，得到一组数据，如果以测量值（随机变量）作为横坐标，以对应的数值出现的次数为纵坐标，所得的曲线，此曲线就服从正态分布。对正态分布进行数学分析，得到如下形式的数学模型：此图，m为测量系统误差，σ为标准偏差。σ越小，图形尖锐，分布越集中，反映了各次测量值之间的分散程度愈小，测量的可靠性愈好。比如，测量20个某产品的某一个尺寸，都得到唯一的一个值，说明制造加工时控制得很好，测量精度也很好。X落在（m-σ,m+σ）的概率为68.26%,（m-2σ,m+2σ）的概率为95.44%,（m-3σ,m+3σ）的概率为99.73%。我们可以认为，对于一个随机变量，其值不会落在（m-3σ,m+3σ）以外，如果落在（m-3σ,m+3σ）以外，则此次实验存在粗大误差，实验结果不可靠，应该去除。误差：可用公式表示如下Δ=l–x,其中l--测得值，x--实际值（真值），Δ--测量误差此Δ为绝对误差，用符号Δa表示。绝对误差可能是正值或负值。绝对误差在许多情况并不能用来比较测量之间的准确度，比如，测量两个电压V1、V2，测量结果V1为100.1伏，V2为10.1伏，如果他们的实际值分别为100、10伏，则按上式的定义，他们的测量结果是相等的，而实际上前一种测量比后一种准确的多。所以要引入相对误差的概念。相对误差Δr=（Δa/A）*100%，Δa：绝对误差，Δr：相对误差，A：某一个指定值。A有以下三种取值。若A为测量的实际值（真值）AT,Δr=（Δa/AT）为实际相对误差。若A为测量的测得值AM,Δr=（Δa/AM）为标称（名义）相对误差。若A为测量器具的额定值（满度值）AF,Δr=（Δa/AF）为额定相对误差。额定相对误差得概念应用得很多，平时所说的某个压力表的精度为2.5级，其实际意义是：此压力表的测量值与真值之间的误差在2.5%*AF之内。误差的分类误差分为三大类：系统误差、随机误差、粗大误差。系统误差：在所处的测量条件下，误差的绝对值和符号保持恒定或者遵循一定的规律变化，如，环境温度对产品尺寸的影响。随机误差：在所处的测量条件下，进行反复多次测量，每次得到的绝对误差的数值和符号没有一定的规律性，但服从统计规律，如，在所有条件不变的情况下，多次测量一个产品的厚度10.000mm,10.111mm,10.000mm,9.999mm,10.112mm,10.111mm。c）粗大误差：在所处的测量条件下，显然是歪曲了测量结果的误差，如多次测量同一产品的厚度为：9.11mm,9.11mm,9.12mm,9.13mm,9,09mmm,9.10mm,9.80mm，9.80mm的测量值明显偏高，此测量值存在粗大误差，可能是读错了。6．三种误差的简介系统误差：反映了测量结果经数据处理后（如：取读数平均值）与“真值”的差距，系统误差越大，测量结果准确度越低，在工作中最常见的系统误差是恒定误差，如，温度对产品尺寸的影响。消除这种误差的办法有很多。比如，为了消除温度对产品尺寸的影响，可：把温度降到标准的温度、或者得到一个温度修正值来修正测量结果。随机误差：测量过程中的随机误差在大多数情况下服从正态分布规律。设被测量的真值为X，一系列的测量值为Li，可得到各次测得值结果的随机误差：δ1=L1–Xδ2=L2–X..δn=Ln–X将这些随机误差按大小和符号整理后，同时用长方形面积表示落入某一误差区间（δi，δi+1）的次数，可得到如下的图形。算术平均值L0=(L1+L2…+Ln)/n，当n趋向于无穷大时，L0必然趋向于真值X。标准偏差σσ越小，分布曲线越尖锐，测量的精度越好。σ的计算方法σ=由于真值不可能得知，实际工作中总是用算术平均值作为真值，然后得到的误差（残余误差）来计算。设Vi为残余