{dy}章   计量基本概念和术语

1．计量：实现单位统一，量值准确可靠的活动。
1．1计量的内容：
①计量单位与单位制；
②计量器具（或测量仪器），包括实现或复现计量单位的计量基准、标准与工作计量器具；
③量值传递与溯源，包括检定、校准、测试、检验与检测；
④物理常量、材料与物质特性的测定；
⑤不确定度、数据处理与测量理论及其方法；
⑥计量管理，包括计量保证与计量监督等。
1．2 计量的特点
①准确性：指测量结果与被测量真值的一致程度。由于实际上不存在xx准确无误的测量，因此在给出量值的同时，必须给出适应于应用目的或实际需要的不确定度或误差范围，否则量值不具备充分的实用价值。所谓量值的准确性，即是在一定的不确定度、误差极限或允许误差范围内的准确性。
②一致性：指在统一计量单位的基础上，无论在何时何地、使用何种计量器具，以及由何人测量，只要符合有关要求，其测量结果就应在给定的区间内有其一致性。也就是说，测量结果是可重复、可再现（复现）、可比较的。计量的一致性不xx于国内，也适用于国际。
③溯源性：指任何一个测量结果或测量标准的值，都能通过一条具有规则不确定度的连续比较链，与计量基准联系起来。
量值溯源：是指自下而上通过不间断的校准而构成的溯源体系。量值传递：是指自上而下通过逐级检定而构成的检定系统。
④法制性：来自计量的社会性，因为量值的准确可靠不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规和行政管理。
1．3《计量法》
   《中华人民共和国计量法》于1985年9月6日经全国人大常委会审议通过，于1986年7月1日施行。
立法宗旨是：加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家、人民的利益。
1．4 量：现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。
定性区别是指量在特性上的区别，如几何量、电学量、热学量等。
定量确定上指确定具体的量，又称特定量。如零件的长度，电阻的大小等。
可相互比较并按大小排序的量称为同种量。若干个同种量合在一起称为同类量。如功、热、能；厚度、周长、波长。
计量学研究的都是可测量的量，包括物理量和非物理量（硬度、波度等）。
1．5 单位：为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量。计量单位具有约定地赋予的名称和符号，如米：m；千克（公斤）：kg。
1．6 国际单位制（SI）：由国际计量大会（CGPM）采纳和推荐的一种一贯单位制。
               SI基本单位
SI单位       SI导出单位   ①包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位
②组合形成的SI导出单位
SI单位的倍数单位
①SI基本单位（7个）
   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]，cd）。
②包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位（21个）
③SI单位的倍数单位
1．7 法定计量单位：由国家法律承认，具有法定地位的计量单位。
我国《计量法》规定：国际单位制计量单位和我国选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。《计量法》内容包括：
①国际单位制基本单位
②包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位
③我国选定的可与国际单位制并用的非国际单位制单位（11个）
   时间：分，min；小时，h；天，d。
   [平面]角：度；分；秒。
   体积：升，L。 质量：吨，t。   旋转速度：转每分，r/min。
   长度：海里，n mile。（1n mile=1852m）   级差：分贝，dB。
④组合形式的单位：米每秒（m/s）、千克每立方米（kg/m3）
2．测量：以确定量值为目的的一组操作。测量有时也称计量。
2．1 长度测量方法的分类（按获得测量结果的不同方式划分）
   直接测量和间接测量（千分尺、弓高弦测圆弧的半径）；
   {jd1}测量和相对测量（卡尺测量轴径、专用仪器和标准件测内外径）；
   接触测量和非接触测量；
   被动测量和主动测量（磨床主动测量仪）；
   静态测量和动态测量（自动平衡记录仪测温）；
3．计量器具（测量仪器）：单独或连同辅助设备一起用以计量的器具。（JJF 1001-1998 通用计量术语及定义）
用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质，包括计量基准、计量标准和工作计量器具。（《中华人民共和国计量法实施细则》的定义）
3．1 分类
按结构特点分：实物量具（被动式）、计量仪器（主动式）、计量物质（如标准物质）
按技术性能和用途分：计量基准器具、计量标准器具和工作计量器具。
3．2 长度计量器具的分类
①按用途特点分：
标准量具（量块）；
通用量具（{wn}量具）和量仪（游标卡尺、千分尺、平板属于通用量具，百分表、千分表、扭簧表属于通用量仪。量具量仪的区别在于量具没有传动放大机构。）；
极限量具（过止量规、卡板等）；
专用量仪（端度量具（测长机、测长仪）
线纹量仪：阿贝线纹比长仪；
角度量仪：测角仪；
平直量仪：平直仪、自准直仪等。
②按结构特点分：
游标量具、螺旋副量具、机械量仪、光学量仪、气动量仪、电动量仪。
3．3 计量器具的特性
3．3．1工作范围的特性
①标称范围：测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到示值范围。
注：标称范围通常用它的上限和下限表明，例如100℃～200℃。若下限为零，标称范围一般只用其上限表明，例如0V～100V的标称范围可表示为100V。
②量程：标称范围两极限之差的模。
   注：在有些知识领域中，{zd0}值与最小值之差称为范围。
③标称值：测量仪器上表明其特性或指导其使用的量值，该值为圆整值或近似值。
④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被测量的值。
   注：按约定真值确定“误差”。
3．3．2 工作条件的特性
①额定操作条件：测量仪器的规定计量特性处于给定极限内的使用条件。
   注：额定操作条件一般规定被测量和影响量的范围或额定值。
②极限条件：测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，其后仍可在额定操作条件下运行而能承受的极端条件。
   注：1．贮存、运输和运行的极限条件可以各不相同。
      2．极限条件可包括被测量和影响量的极限值。
③参考条件：为测量仪器的性能试验或为测量结果的相互比较而规定的使用条件。
   注：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。
3．3．3响应方面的特性
①响应特性：在确定条件下，激励与对应响应之间的关系。
   注：1．这种关系可以用数学等式、数值表或图表示。
      2．当激励按时间函数变化时，传递函数（响应的拉普拉斯变换除以激励的拉普拉斯变换）是响应特性的一种形式。
②灵敏度：测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。
   注：灵敏度可能与激励值有关。
③鉴别力〔阈〕：使测量仪器产生未察觉的响应变化的{zd0}激励变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行。
   注：鉴别力阈可能与例如噪声（内部的或外部的）或摩擦有关，也可能与激励值有关。
④〔显示装置的〕分辨力：显示装置能有效辨别的最小的示值差。
   注：1．对于数字式显示装置，这就是当变化一个末位有效数字时其示值的变化。
      2．此概念亦适用于记录式装置。
⑤死区：不致引起测量仪器响应发生变化的激励双向变动的{zd0}区间。
   注：1．死区可能与变化的速率有关。
      2．死区有时故意地做大些，以防止激励的微小变化引起响应变化。
⑥响应时间：激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极限内的瞬间，这两者之间的时间间隔。
3．3．4 准确度方面的特性
①测量仪器的准确度：测量仪器给出接近于真值的响应的能力。
   注：准确度是定性的概念。
②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。
   注：准确度等级通常按约定注以数字或符号，并称为等级指标。
③测量仪器示值误差：测量仪器示值与对应输入量的真值之差。
   注：1．由于真值不能确定，实用上用的是约定真值。
      2．此概念主要应用于参考标准相比较的仪器。
      3．就实物量具而言，示值就是赋予它的值。
④〔测量仪器的〕{zd0}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。
   注：有时也称测量仪器的允许误差限。
⑤〔测量仪器的〕基值误差：为核查仪器而选用在规定的示值或规定的被测量值处的测量仪器误差。
⑥〔测量仪器的〕零值误差：被测量为零值的基值误差。
⑦〔测量仪器的〕固有误差：在参考条件下确定的测量仪器的误差。
⑧〔测量仪器的〕偏移：测量仪器示值的系统误差。
   注：测量仪器的偏移通常用适当次数重复测量的示值误差的平均来估计。
⑨〔测量仪器的〕抗偏移性：测量仪器给出不含系统误差的示值的能力。
⑩〔测量仪器的〕引用误差： 测量仪器的误差除以仪器的特定值。
3．3．5 有关性能方面的特性
①稳定性：测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
   注：1．若稳定性不是对时间而是对其他量而言，则应该明确说明。
          2．稳定性可以用几种方式定量表示：例如： 用计量特性变化某个规定的量所经过的时间；用计量特性经规定的时间所发生的变化。
②〔测量仪器的〕重复性：在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，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；在相同条件下使用相同的测量设备；在相同地点；在短时间内重复。
      2．重复性可用示值的分散性定量地表示。
③超然性（保真性）： 测量仪器不改变被测量的能力。
④漂移：测量仪器计量特性的慢变化。
4．测量设备：为实现测量过程所必需的测量仪器、软件、测量标准、标准物质或辅助设备或它们的组合。（ISO 10012）
5．（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。
5．1 按法制管理的程度分为：强制检定和非强制检定。
   社会公用计量标准器具、部门和企事业单位的{zg}计量标准器具，用于贸易结算、安全生产、医疗卫生、环境监测方面列入国家强制检定目录的计量器具。
5．2 按检定的目的和性质分：
①首次检定：对未曾检定过的新的计量器具进行的一种检定。
②后续检定：计量器具首次检定后的任何一种检定。包括⑴强制性周期检定；⑵修理后检定；⑶周期检定有效期内的检定，不论它是由用户提出请求或由于某种原因使有效期内的封印失效而进行的检定。
③（计量器具的）检验：为查明计量器具的检定标记或检定证书是否有效、保护标记是否损坏、检定后的计量器具是否遭到明显改动，以及其误差是否超过使用中{zd0}允许误差所进行的一种检查。
④周期检定：按时间间隔和规定程序，对计量器具定期进行的一种后续检定。
⑤仲裁检定：指用计量基准或社会公用计量标准器所进行的以裁决为目的的计量检定、测试活动。
6．计量检定规程：为评定计量器具的计量特性，由国务院计量行政部门组织，制定并批准颁布，在全国范围内施行，作为确定计量器具法定地位的技术文件。其内容包括计量要求、技术要求和管理要求，即：适用范围、计量器具的计量特性、检定项目、检定条件、检定方法、检定周期以及检定结果的处理和附录等。《计量法》规定，计量检定必须执行计量检定规程。
7．检定周期应考虑的因素：
①计量器具的性能，特别是长期稳定性和可靠性的水平；
②使用环境条件的影响程度；
③使用的频繁程度；
④使用单位的维护保养能力；
⑤配备位置的重要性；
⑥影响计量器具的准确度和长期稳定度等因素，依据计量器具历次周检的合格情况，考虑是否缩短或延长检定周期。
8．检定证书：查明计量器具已经过检定，并获得满意结果的文件。
9．不合格通知书：查明计量器具不符合法定要求的文件。
10．（计量器具的）检查：为确定计量器具是否符合该器具有关法定要求所进行的操作。

11．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关系的一组操作。
    注：1．校准结果既可给出被测量的示值，又可确定示值的修正值。
      2．校准也可确定其他计量特性，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。
11．1 含义：
①在规定的条件下，用一个可参考的标准，对包括参考物质在内的测量器具的特性赋值，并确定其示值误差。
②将测量器具所指示或代表的量值，按照校准链，将其溯源到标准所复现的量值。
11．2 校准的目的
①确定示值误差，并可确定是否在预期的允差范围之内。
②得出标称值偏差报告值，可调整测量器具或对示值加以修正。
③给任何标尺标记赋值或确定其他特性值，给参考物质特性赋值。
④实现溯源性。
12．计量确认：为确保测量设备处于满足预期使用要求的状态所需要的一组操作。
   计量确认一般包括校准、必要的调整和修理，随后的再校准，以及所要求的封印和标记。（ISO 10012-2003把检定也纳入到计量确认中）
检定、校准和计量确认的比较
       检定        校准        计量确认
对象        依法管理的计量器具        测量设备        测量设备
目的        评定是否符合法定要求        确定与对应标准量值之间的关系        评定是否满足预期使用要求
性质        具有法制性，属于法制计量管理的执法行为        不具有法制性，是企事业单位自愿溯源的行为        不具有法制性，是企事业单位计量管理的自愿行为
依据        计量检定规程        校准规范或校准方法        校准规范或校准方法以及预期使用要求
活动        检查计量要求、技术要求和管理要求；加标记和（或）出证书        用计量标准对被校准的测量设备的计量特性赋值，并确定其示值误差。
       校准、必要的调整和修理，随后的再校准，以及所要求的封印和标记。

结果        合格的发检定证书；不合格的发不合格通知书        校准证书或校准报告        计量确认证明文件和响应的封印和标记
13．〔测量〕误差：测量结果减去被测量的真值。
注：1．由于真值不能确定，实际上用的是约定真值。
   2．当有必要与相对误差相区别时，此术语有时称为测量的{jd1}误差。
注意不要与误差的{jd1}值相混淆，后者为误差的模。
13．1 测量结果：由测量所得到的赋予被测量的值。
   注：1．在给出测量结果时，应说明它是示值、未修正测量结果或已修正测量结果，还应表明它是否为几个值的平均。
   2．在测量结果的完整表述中应包括测量不确定度，必要时还应说明有关影响量的取值范围。
13．2 〔量的〕真值：与给定的特定量的定义一致的值。
注：1．量的真值只有通过完善的测量才有可能获得。
   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。
①理论真值：理论真值往往在定义或公式表达式中给出。如平面三角形的内角和为180°。
②〔量的〕约定真值： 对于给定目的具有适当不确定度的、赋予特定量的值，有时该值是约定采用的。
    注：1．约定真值有时称为指定值、{zj0}估计值、约定值或参考值。
   2．常常用某量的多次测量结果来确定约定真值。
在实际测量中，通常利用被测量的实际值、已修正过的算术平均值、计量标准器所复现的量值以及计量学约定值作为约定真值。
⑴被测量的实际值：某砝码名义上标注为1kg，测量时实际值为1.002kg，可把1.002kg当作约定真值。
⑵已修正过的算术平均值：对某量重复测量5次，用5次测量值的平均值作为约定真值。
⑶计量标准器所复现的量值：高一级标准器具允许误差为低一级标准器或普通计量仪器（被测对象）允许误差的1/3～1/10，高一级标准器具所复现的量值就作为约定真值。
⑷计量学约定值：长度单位，米是光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内行程的长度；标准重力加速度g=9.90665m/s2
13．3 误差的特点
①{jd1}误差有单位，其单位与测量结果相同。
②{jd1}误差有大小（值）和符号（±），表示测量结果偏离真值的程度。
③{jd1}误差不是对某一被测量而言，而是对该量的某一给出值来讲。
如砝码的误差为＋0.002g，10g砝码的误差为＋0.002g。
13．4 修正值： 用代数方法与未修正测量结果相加，以补偿其系统误差的值。
注：1．修正值等于负的系统误差。
       2．由于系统误差不能xx获知，因此这种补偿并不xx。
13．5 偏差：一个值（计量器具的测得值、实际值等）减去其标称值。即某值与其参考值之差。
   偏差=实际值—标称值
13．6 相对误差：测量误差除以被测量的真值。
   评价同种量准确度的高低。
    如两个砝码标称值分别为100g、200g，示值误差都为＋0.001g，相对误差分别为＋0.001%、＋0.0005%，显然后者的准确度高。
14． 测量误差的来源
测量误差包括：
①计量器具误差：计量器具本身所具有的误差。
②环境误差：基本误差（在标准条件下所具有的误差）和附加误差（超出或偏离标准条件所增加的误差）
③人员误差：人员的主观因素和操作技术等。
④方法误差：测量方法不完善所引起的误差。
15． 测量误差的分类
①系统误差：在重复性条件下，对同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。
②随机误差：测量结果与在重复性条件下，对同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。