计量基础知识

计量基础学问

第一节量和计量

一、量的定义

量的定义：现象、物体和物质的可以定性区分和定量确定的一种属性。

由定义可知：被讨论的对象可以是自然现象，也可以是物质本身。同时，

应当留意到这个概念的两种含义：一方面是量的定量确定，如人们通常所理解的

那样，指量的大小、轻重和长短等概念即量的详细意义；另一方面是指现象、物

体和物质的定性区分，把量区分为长度、质量、时间、温度电流和电阻等即量的

广义含义。

量总是由数值和计量单位组合表示。

在使用相同计量单位的条件下，较大的数值表示较大的量；较小的数值表

示较小的量。用没有计量单位表示的纯数值表示量的大小是没有意义的。即量的

表示都必需在其数值后面注时计量单位。

量的大小并不随所用计量单位而变，可变的只是单位和数值。

二、量的分类

量的分类：在我们的实际工作中，将量按学科划分为十大类：几何量、力学、温

度、电磁、电子、时间频率、电离辐射、声学、光学和化学C

1.几何量计量：对物体几何外形所涉及的物理量进行的测量。主要包括：

端度、线纹、角度、表面粗提度、平面度、直线度、表面几何尺寸的精密测量。

2.力学计量：包括质量、容量、密度、压力、真空、流量、力矩、速度、

加速度、硬度、冲击、转速、振动等。

3.温度计量：采用各种物质的热效应，讨论测量温度的技术。按测量范围

划分有：超低温、低温、中温、高温、超高温计量。

4.电磁计量：依据电磁学原理，应用各种电磁基、标准器和仪器、仪表，

对各种电磁物理现象进行测量，按电、磁特性分为电学计量和磁学计量；直流计

量和沟通计量；

5.电子计量：无线电技术所用全部频率范围内的一切电气特性的测量；

6.时间频率计量：时间和频率的计量，时间和频率在数学上互为倒数关系；

7.电离辐射计量：计量放射性物质本身有多少的量和计量辐射、被照介质

相互作用的量：

8.声学计量：特地讨论物质中声波的产生、传播、接收和影响特性中有关

计量的学问领域：

9.光学计量：光辐射在传播过程中功率、能量的转换和变化；在传播过程

中光线的行踪；

10.化学计量：对种物质的成分和物理特性，基本物理常数的分析、测定。

计量部门通过发放标准物质进行量值传递是化学计量的特点C

三、量值的概,念：

1、量值：由一个数和合适的计量单位表示的量。

2、量值统一：在单位量值的传递中，所用的各级标准计量器具以及由它

们检定或校准的计量器具的量值，都可以溯源到我国计量基准，它们的量值在规

定误差范围内保持全都。

3、量的真值：表征某量在所处的条件下完善地确定的量值。

4、商定真值：为了给定目的可替代真值的量值。它们（量的其值与商定

真值）之间的差值可以忽视不计。

5、量值传递：将我国计量基准所复现的计一单位量值，通过检定(或其

它传递方式)传递给下一等级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以

保证被计量的对象的量值精确全都。

6、溯源性：被计量的量值，必需具有能与我国计量基准或国际计量基准

相联系的特性。要求用以计量的计量器具必需经过具有适当精确度的

计量标准的检定，而该计量器具又受到上一等级计量标准的检定，逐级往上追溯，

直至我国计量基准或国际计量基准。

四、计量的概念：

1、计量：以确定量值为目的的一组操作。

2、计量器具:

(1)计量器具：可单独地与帮助设施一起，用以直接或间接确定被测对象量

值的器具或装置。包括计量基准器具、计量标准器具、工作计量器具和用于统一

量值的标准物质O

(2)计量基准器具：用以复现和保存计量单位量值，经我国批准，作为统一

全国量值最高依据的计量器具。

(3)计量标准器具：精确度低于计量基准的、用于检定较低等级

计量标准或工作计量器具的计量器具。

(4)工作计量器具：用于现场测量而不是用于检定工作的计量器具。

(5)强检计量器具：社会公用计量标准器具、部门和企业、事业单位使用的

最高计量标准器具，以及用于贸易结算、平安防护、医疗卫生、环境检测方面的

列入强制检定名目的工作计量器具。

五、计量方法和分类

1、直接计量法和间接计量法

(1)直接计量法：不必对与被计量的量有函数关系的其它量进行计量，而能

直接得到被计量量值的一种计量方法。

(2)间接计量法：通过对被计量的量有函数关系的其它量的计量，以得到被

计量量值的一种计量方法。

2、基本计量法和定义计量法

(1)基本计量法：通过对一些有关基本量的计量，以确定被计量量值的计量

方法。

(2)定义计量法：依据量的单位定义计量该量的方法"

3、直接比较计量法和替代计量法

⑴直接比较计量法：将被计量的量直接与已知其值的同一种量相比较的计

量方法。

⑵替代计量法：将选定的且已知其值的同一种量替代被计量的量，并使作

用于指示装置的效应相同的计量方法。

4、表态计量和动态计量

(1)表态计量：在计量期间其值可认为是恒定的量的计量。

⑵动态计量：量的瞬时值以及如有需要时，它随时间的变化量的确定。

其次节计量误差

一、误差的定义

1、计量误差：计量结果与被计量量的真值之间的差异。

2、肯定误差：对某一量进行计量后，用被计量的量的计量结果X减去其真

值a而得的差值。

8-X-a

3、相对误差：它是肯定误差与被计量的量的真值之比。

6K=5/a

二、误差的来源

1、设施误差：计量装置本身的结构、工艺、调整以及磨损、老化或故障等

所引起的示值不准。

2、环境误差：环境因素与要求的标准状态不全都而产生的。如：温度、湿

度、电磁屏蔽、隔震、电压等不完善。

3、人员误差：计量者的技术水平、生理差异或习惯引起的误差。

4、方法误差：又称理论误差，计量方法不完善引起的误差或是由于测量所

依据的理论本身不完善等缘由而导致的误差。

三、按性质对误差分类

1、随机误差：在相同条件下，多次重复计量同一个量时，以不行预定的方

式变化的计量误差的重量。

2、系统误差：在相同条件下，多次重复计量同一个量时，保持固定不变的

误差，或在条件转变时，按某一确定规律变化的计量误差的重量。

3、粗大误差：超出规定条件下预期的误差，即明显歪曲计量结果的误差。

四、对计量结果的评价

对计量结果进行评价时，常用复现性、重复性和稳定性来衡量。

1、重复性：在相同条件下，即同一操作者，使用相同的计量器具，采纳同

一种计量方法，在同一地点，很短的时间内对同一个量多次计量得到计量结果的

全都程度。

2、复现性：在不同条件下，不同的计量方法、操作者、计量器具、不同的

地点、时间，对同一个量多次计量所得的计量结果的全都程度。

3、稳定性：计量器具的量值随时间变迁保持其不变的程度。

五、不确定度

不确定度：表征被计量的真值所处的量值范围的评定。即估量出来的一个

总的误差限。

它表示计量结果四周的一个范围，而被计量的真值以肯定概率落于其中V

不确定度以标准偏差。(或方差表示。

六、数据处理

1、有效数字：假如计量结果L的极限误差不大于某一位上的半个单位，我

们就认为该位是有效数字的末位，并且假如该位从L的左起第一个非零数字一共

有几位，就说L有几位有效数字。

2、数字修约：由于计算或其它缘由需要削减数字位数时，须采纳如下的数

字修约规章进行凑整。

(1)若舍弃数字的最左一位数字大于5,或者是5而其后跟有并非全部为0

的数字时，则进一，即保留的末位数字加1：

26.48保留一位小数T26.5

(2)若舍弃数字的最左一位数字小5,则舍去，即保留的各位数不变；

14.24保留一位小数T14.2

热力学温度开［尔文］

物质的量摩

发光强度坎［德

定义：

⑴、米（m）是光在真空中于1/299792458秒时间间隔内所经路径的长度。

（2）、千克（公斤）（kg）是质量单位，等于国际千克原器的质量。

（3）、秒（s）是与钝733原子基态的两个超精细能级间跃迁相应的辐射为

9192631770个周期的持续时间。

（4）、安培（A）是电流单位。在真空中，截面积可忽视的两根相据1米的无

限长平行圆直导线的内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用在每米长度上为

2X10-7牛顿，则每根导线中的电流为1安培。

（5）开尔文（K）是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的1/273.160

⑹摩尔（mol）是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012

千克碳单位72的原子数目相等。

⑺坎德拉（cd）是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540

赫兹的单位辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683瓦特每球面度。

说明：（1）量的名称是标准化的。“电流”不称为“电流强度”。“热力学

温度”不称为“肯定温度”或“开氏温度”。

（2）单位名称是标准化的，“米”不称为“公尺”。

（3）单位符号是标准化的，正体、斜体不能搞错；大、小写也不能搞错。“米”

的符号不得写成“M”；“千克”的符号不得写成“Kg”等。

2、国际单位制的帮助单位

量的名称单位名称单位符号

平面角弧

度rad

立体角球面

度sr

说明：平面角和立体角实质上属于导出量，在光学量的单位中常常使用。

3、国际单位制中具有特地名称的导出单位

量的名称单位名称单位符号其它表示

频率

力；重力

［顿］kg.m/s2

压力，压强；应力帕［斯

卡］Pa

能量；功；热量焦

［耳］N/m

功率；辐射通量瓦

［#］WJ/s

电荷量库

［仑］CA.s

电位；电压；电动势伏

［#］VW/A

电容法

［拉］FC/V

电阻欧

［姆］QV/A

电导西［门

子］SA/V

磁通量韦

［伯］WbV.s

磁通量密度，磁感应强度特［斯

拉］TWb/m2

电感亨

［利］HWb/A

摄氏温度摄氏度℃

光通量流

［明］Imcd.sr

光照度勒［克

斯］lxlm/m2

放射性活度贝可［勒

尔］BqS-1

汲取剂量戈

［瑞］GyJ/kg

剂量当量希［沃

特］SvJ/kg

说明：（1）这19个单位在科技领域内使用频度很高，若用基本单位的表示

式显得简单“如：“功”的单位mAkg/s2,SI单位命名为“J”"

4、用于构成十进倍数和分数单位的词头

表示的因数词头名

称词头符号

1018艾［可

萨］E

10,5拍

［它］P

1012太

［拉］T

109吉

［咖］G

106兆

M

103千

k

102百

h

101十

da

10H分

d

IO-厘

c

10-3毫

m

10-微

10-纳

［诺］n

10-'2皮

［可］P

10-15飞［母

托］f

10-18阿

［托］a

说明：(1)由词头构成的单位，进行数值计算时，应换算成SI单位。

⑵“付”为“万”，“1()8”为“亿”,这类数词的使用不受词头名称的

影响,但不应与词头混淆。

5、我国选定的非国际单位制单位

量的名称单位名称单位符号

分

min

时间［小］

时h

天，(日)

d

［角］

秒(〃)

平面度［角］

分()

度

(°)

旋转速度转每

分r/min

长度海

里nmiIe

速

度kn

质

量吨t

原子质量单

位U

体

积升L,⑴

能电子

伏eV

级差分

贝dB

线密度特［克

斯］tex

说明：⑴使用这15个单位计算时，先将它们换算成SI单位。

⑵单位名称是标准化的，“升”不能读作“公升”或“立升”。

⑶单位符号是标准化的，“吨”的单位是“t”，而不是“T”；“升”的

单位符号首选“L”。

二、法定计量单位的使用方法

1、国际单位制表示倍数和分数单位的16个词头，称为SI词头。它们用

于构成SI单位的十进倍数和分数单位，但不得单独使用。SI词头只表示倍率，

而不是单位。所以，不单独使用词头是一个重要的规定。如：应避开在电原理图

中将10kQ电阻器表示为10k,将0.1uF电容器表示为0.1口，或读作10k电阻,

0.1u电容。

2、以上介绍的法定计量单位符号，是指国务院1984年2月27日命令中

规定的符号，适用于我们我国各民族的文字。

3、把法定计量单位名称中方括号里的字省略即成其简称。没有方托号的

名称，全称与简称相同。简称可在不致引导起混淆有场合下使用。

4、组合单位的中文名称与其符号表示的挨次全都。符号中的乘号没有对

应的名称，除号的对应名称为“每”字，无论分母中有几个单位，每字只消失一

次V

例如：比热容单位的符号是J/(kg-K),其单位名称是“焦耳每千克开尔

文”而不是“每千克开尔文焦耳”或“焦耳每千克每开尔文”。

5、乘方形式的单位名称，其挨次应是指数名称在前，单位名称在后。相

应的指数名称由数字加“次方”二字而成。

例如：断面惯性矩的单位rr?的名称为“四次方米”。

6、假如长度的2次和3次寐是表示面积和体积，则相应的指数名称为“平

方”和“立方”，并置于长度单位之前，否则应称为“二次方”和“三次方”。

例如：体积单位加？的名称就是“立方分米”，而断面系数单位n?的名称

是