计量的意义
计量听起来枯燥,实则非常迷人,它的发展和提高成为各国科学家孜孜不倦永远追求的魅力所在。计量是研究测量的科学,是所有科学赖以发展的支柱。从人们的日常生活,工业、 商贸、医疗、国际贸易,到最{jd0}的科学和高新技术领域,计量时时刻刻都得到实际的应用。可以说,没有计量,寸步难行。
计量科学是整个科学技术体系的最前沿。任何工业产品、商业交易、科技成就、科学实验的背后不可能没有计量的支撑。在航天、航空、航海、导航、采矿、地震、电力、石化、轻纺、运输、气象、通讯等方面都突显出计量的重要保证作用。
在经济社会中,追求经济效益是许多工作的出发点和目标。计量的经济效益除检定、检测的显性效益外,主要体现在维护正常的经济、市场秩序,保证公平的交易,打破技术性国际贸易壁垒,提高产品质量,正确评定科研、科技水平上。据统计,在工业化国家,测量活动对国民生产总值(GNP)的贡献占4~6%,计量的投入/效益比达到1/(5~37)。计量对保证产品质量、可靠、安全方面起着重要作用。所以,一些精明的企业家认为,计量是"造钱的机器",加强计量是企业"降低成本,最容易实现的一种手段。"
计量涉及到各经济领域,并与人民的生活安全息息相关。老百姓的出门七件事,柴、米、油、盐、酱、醋、茶,涉及商用衡器(如电子计价秤)准确与否;水表、电表、燃油、燃气(煤气)、出租车里程、电讯电话的计程计时计价,关系到诚信、公平、公正;涉及人们身体健康,表征人的生命现象的血压、血球、心律脉搏、心、脑、血管等生理指标监测医疗卫生计量仪器的测量、诊断,关系到老百姓及人类的生命安全;建筑材料拉力、建筑物回弹应力及基础建设,关系到工程质量安全的百年大计;飞机、火车、电梯、锅炉、电站的发电及高速运行,关系到安全生产;对有毒、有害气体、粉尘、水质污染、电离辐射防护的测试,化害为利的环境改造监测计量仪器,煤炭、石油、xx开采、地下水、温泉、熔岩、岩浆、风能、热能、海浪等自然能源资源的利用,以及地球科学、宇宙探测使用的计量仪器关系到有限地利用、保护自然资源,为人类生存而创造良好的生态环境;在计算机产业、黑色和有色冶金行业、新能源、环境科技、国防建设等都非常需要计量科学技术。在高科技的航天领域,计量上的任何微小差错,都会导致整个航天工程的失败,造成巨大的经济损失。
虽然人人需要计量,处处利用计量,但计量的意义和作用却很少为因计量受益的人们所认识和理解。这是国际组织把每年的5月20日作为世界计量日的原因之一。我国政府非常重视计量工作,在1986年7月1日就施行了《中华人民共和国计量法》,以法的形式保障计量工作。
计量的发展阶段
计量的发展,大体上可分为三个阶段。
1.古典阶段
古典阶段是以权力和经验为主的初级阶段,没有或者没有充分的科学依据。作为{zg}依据的计量基准,多用人体的某一部分、动物的丝毛或某种能力、植物果实、乐器以及物品等。
例如,我国古代的“布手知尺”、“掬手为升”、“十发为程”、“十程为分”;英国的“码”,是英王亨利一世将其手臂向前平伸,从其鼻尖到指尖的距离;英尺是查理曼大帝的脚长;英亩是二牛同扼一日翻耕土地之面积,等等。
2.经典阶段
从世界范围看,1875年“米制公约”的签定,可认为是经典阶段的开始。随着科学技术的进步和社会生产力的发展,计量基准已开始摆脱利用人体、自然物体等的原始状态,进入了以科学为基础的发展阶段。由于科技水平的限制,这个时期的计量基准都是在经典理论指导下的宏观器具或现象。例如,根据地球子午线长度的1/4的1/10 000 000,用铂铱合金制造的长度基准米原器;根据1立方分米的水在其密度{zd0}时的温度下的质量,用铂铱合金制造的质量单位基准千克原器;根据两通电导线之间产生的作用力而定义的电流单位安培;根据地球围绕太阳的转动周期而确定的时间单位秒;等等。
这类宏观实物基准,随着时间的推移,由于物理的、化学的以及使用中的磨损等原因,难免发生微小的变化。另外,由于原理和技术的限制,该类基准的准确度亦难以大幅度提高,以致不能满足日益发展的社会需要。于是便提出了建立更稳定、更xx的新型计量基准的课题。
3.现代阶段
现代阶段的基本标志是由经典理论为基础转为量子理论为基础,由宏观实物基准转为微观量子基准。
建立在量子理论基础上的微观自然基准,或称量子基准,比宏观实物基准优越的多,更xx、更稳定可靠。因为,根据量子理论,微观世界的量,只能是跃进式的改变,而不可能发生任意的微小变化;同时,同一类物质的原子和分子都是严格一致的,不随时间和地点而改变。这就是微观世界的所谓稳定性和齐一性。量子基准就是利用了微观世界所固有的这种稳定性和齐一性而建立的。
迄今为止,国际上已正式确立的量子基准有长度单位米基准、时间单位秒基准、电压单位伏特基准和电阻单位欧姆基准。
计量史
1.中国古代历史文献中,记有“同律度量衡”是什么意思?
答:“同律度量衡”记载在《尚书·虞书·舜典篇》中,传说舜到东方部落去巡视,和酋长们“协时月正日,同律度量衡”,“同律度量衡”是指统一音律,统一度量衡。
2.中国古代什么时候开始有度量衡?
答:通过文献记载和实物考证,中国度量衡起源于商周时期,而从春秋到战国时期度量衡器具和量制已基本齐备。
3.《史记·夏本纪》记:禹“身为度,称以出”是什么意思?
答:是说以禹的身长为尺度标准、体重为重量标准。
4.中国商代的尺,一尺有多长?
答:根据现藏商代牙尺,一尺长16厘米。
5.中国古代天平始于何时?
答:经考古证实,从春秋中晚期到战国中期,楚国盛行木衡铜环权的精细天平,其衡制为24铢(1铢合0.65克)=1两(合15.6克),16两=1斤(合250克)。
6.中国最早由国家颁发的标准量器是哪一件?
答:现藏上海博物馆的“商鞅铜方升”,方升左侧刻“十八年,齐□卿大夫众来聘,冬十二月乙酉,大良造鞅,爰积十六尊(寸)五分尊(寸)壹为升”,方升底部刻秦始皇统一度量衡诏书。经考证此方升系商鞅在秦孝公十八年(公元前344)所造,是我国最早的由国家颁发的标准量器。
7.战国时秦国对使用权衡器和量器规定的允许误差是多大?
答:根据云梦睡虎地战国秦墓出土的竹简简文《效律》记载,称重:(1~120)斤{zd0}允差为0.8%,称黄金的衡器({zd0}秤量为1斤){zd0}允差为0.13%;容量:1斛(100升){zd0}允差2%,1升~1斗{zd0}允差5%。
8.秦始皇下令“一法度衡石丈尺”,颁发统一度量衡诏书是在哪一年?
答:秦始皇二十六年(公元前221年),距今已有2225年。
9.秦始皇统一度量衡40字诏书中:“法度量则,不壹歉(同嫌)疑者,皆明壹之。”怎样释读?
答:按照法定的度量衡标准,把不一致的、不准确的,都明令统一起来。
10.中国古代杆秤始于何时?
答:根据现有的文献和实物资料论证,我国至晚在公元一世纪,即东汉早期已使用杆秤。
11.我国最早公布的测定黄金和水的密度值记载在哪两本古籍上?
答:《汉书·食货志》记:“黄金方寸,而重一斤”;《后汉书·礼仪志》记:“权水轻重,水一升冬重十三两”。
12.新莽铜嘉量是谁创制的?设计的依据是什么?
答:是西汉末年律历学家刘歆(?~23)创制的。他设定黄钟律管长九寸、容积八百一十立方分为一龠。龠的二千倍为斛,斛底的圆面积为一百六十二平方寸,直径为每边十寸的正方形对角线两端各加庣旁(九厘五毫),斛深一尺,斛的容积等于一千六百二十立方寸。并设定了斗、升、合、龠的规格,又测定了铜的比重,使嘉量的重量等于二钧(60斤)。按照这些条件制作的嘉量就成为集龠、合、升、斗、斛五个容量并度量衡三个单位量于一体的标准器。
13.刘歆在嘉量设计中,从经验得到圆周率为3.1547。请问,这个π值是怎样验算出来的?
答:每边10寸的正方形,其对角线长:△=14.142135寸,加庣旁九厘五毫(0.095寸),铜斛底圆的直径为:14.142135+2×0.095=14.3321356寸,半径为7.1660678;可求得刘歆的圆周率:π=162÷(7.166)2=3.1547。
14.英国科普学家罗伯特·坦普尔在李约瑟博士指导下,于1986年出版了《中国——发现和发明的国度》一书,介绍了中国的一百个“世界{dy}”。其中有一件计量器具,你知道是哪一件吗?
答:是公元9年制作的“新莽铜卡尺”(书中称“活动测径器”)。
15.中国古代{zd0}型、{zxj}的机械天文钟的名称及制作年代?
答:中国是世界上最早成功地制造机械计时器的国家。这种计时器是以一个机械系统同时推动、控制和调节部件,既可演示天象变化,又能同时报告时刻。从东汉张衡到唐代僧一行,这种计时器屡被制造。宋初,张思训于公元979年制成世界上{dy}座有擒纵装置的“浑仪”。其后,苏颂于1092年制作完成了世界古代文明史上{zd0}型、最齐全、{zxj}的天文钟,称之谓“水运仪象台”。
16.{dy}支温度计是由哪国科学家于何时制作的?
答:近代物理学之父意大利科学家伽利略,利用空气受热膨胀和遇冷收缩的原理,于1593年制作了以空气为测温物质的{dy}支温度计。
17.摄氏温标是由哪国物理学家于什么年代建立起来的?
答:1742年瑞典物理学家摄尔西斯(Celsius)以水银为测温物质,将水的沸点定为零度,冰点定为100度,成为百分度的温标。8年以后,即1750年,他的同事斯托默(Stromer)把两个固定点的温度值对换,即为xx的摄氏温标。
18.我国用金属密度作权衡单位量标准,始于何时?
答:我国现藏有明天启三年(1623)和崇祯十年(1637)两件长方体铜砝码,根据对其比重、体积、重量的测定和相互关系的求证,可以证明我国在明末已开始用黄铜的比重作为定衡重的标准。较之清《数理精蕴》(始编于康熙五十一年<1712>)所载以金、银、铜、铅的密度定砝码轻重之率还早八九十年。
19.法国米制基准是怎样产生的?
答:米制创立于18世纪90年代,法国许多xx科学家在大革命的影响下,寻求一种适用于各国通用的计量单位制,提议以赤道到北极的地球子午线的千万分之一作为基本长度单位。1791年,国民议会采纳了以米为基本单位的计量制度的建议。随即组织测量地球子午线弧长;测定4℃时1立方分米水的质量。根据测量数据,先后制作了一个纯铂千克砝码和一支纯铂端面米尺,1799年6月22日一起保存在巴黎档案局。同年12月10日国民议会批准公布了这两个原器的值的法律。
20.在18世纪法国根据测定子午线长度确立米制之前,我国曾两次测定过子午线,是哪两次(年代)?
答:中国测量史上有过两次测量地球子午线长度的工作。{dy}次是在公元724年(唐玄宗开元十二年),由xx天文学家僧一行发起进行的。由这次测量数据折算,子午线一度之长约合131.11公里,虽误差较大,但它是最早对地球子午线的实际测量。第二次是在1702~1710年间,清代康熙皇帝组织开展的大规模经纬度测量。这次测得经线一弧度之长合115.2公里。这与18世纪末法国建立米制时测定子午线一弧度长111.2公里比较接近。而测定的时间比法国早70多年。
21.“米制公约”是哪一年签署的?
答:19世纪初开始,米制被欧洲各国和天文、物理等国际组织相继采用或推荐采用,米制在世界上的影响迅速扩大。法国政府于1870年8月、1872年9月两次召开由采用米制国家代表参加的“国际米制委员会”会议。1875年5月20日,俄、法、德、美、意等17个国家的全权代表签署了“米制公约”,决定设国际计量委员会(CIPM)和国际计量局(BIPM),当时称万国权度委员会和万国权度局。
22.{dy}届国际计量大会是哪一年召开的?迄今已经历了多少届?
答:{dy}届国际计量大会(CGPM)是1889年召开的。根据“米制公约”附则(1875年)规定,国际计量大会至少每6年举行一次。自{dy}届(1889~1894年)至第十届(1954~1959年),70年间共经历了10届国际计量大会。其中有8届是每6年一届。但是由于受{dy}次世界大战和第二次世界大战的影响,使第五届(1913年)和第六届(1921年)相隔8年;第八届(1933年)和第九届(1948年)相隔15年举行。自第十一届(1960~1963年)开始,改为4年一届,至第二十一届(1999年10月~2003年10月),44年间,共经历了11届国际计量大会。2003年10月13日到17日举行了第二十二届国际计量大会。我国1977年加入《“米制公约”,从1979年第十六届国际计量大会起,每届都派代表团出席。
23.“国际法制计量组织公约”是哪一年签署的?
答:19世纪末,贸易发展,要求“米制公约”的活动扩展到法制计量和商贸领域,1893年提议在国际计量委员会下设“应用计量咨询委员会”。1937年由37个国家的代表在巴黎召开了国际应用计量会议,决定成立国际法制计量临时委员会,并产生了“国际法制计量组织公约(草案)”。1955年10月12日,美国、xx德国等24个国家在巴黎开会,签署了“国际法制计量组织公约”,同时成立国际法制计量组织(OIML)。
24.清末为使我国度量衡量制与国际米制衔接,采取了哪些措施?
答:1875年的“米制外长会议”和1889年的“{dy}届国际计量大会”,当时中国清政府都未参加,至清末始派员考察外国度量衡制。1908年(光绪三十四年),商请国际权度局定做营造尺(32厘米)和库平两砝码(37.301克)铂铱合金原器和镍钢副原器各一副,1909年(宣统元年),该原器、副原器经国际权度局准确校准、给予证书携送来华。清政府依照副原器制造地方原器颁发各直省,为检定各种度量权衡之标准,使清末度量衡单位量值可以有米制作标准。
25.国际单位制是哪一届国际计量大会决定采用的?
答:1960年,第十一届国际计量大会决定采用米(m)、千克(kg)、秒(s)、安培(A)、开尔文(K)和坎德拉(cd)六个基本单位(1971年,又增加物质的量的单位摩尔(mol)为第七个基本单位)为基础的单位制,定名为“国际单位制”,国际符号为“SI”。
26.量块是谁发明的?
答:1900年,瑞典工程师约翰逊发明量块。
27.民国时期,我国度量衡采用米制曾经过哪两次(年代)改制?
答:1915年,北京政府公布《权度法》,采用甲制(营造库平制)、乙制(万国权度通制)并行的办法。甲制为辅制,比例折合,都以万国权度通制为标准。1928年,颁布《民国权度标准方案》和《度量衡法》,规定采用万国公制(米制)为标准制,市用制为辅制。可看出两次改制都以采用米制为主,并努力解决好两个问题:一是米制外文名称如何中国化,使国人易于接受米制单位中文名称;二是民用辅制如何与米制有最简单的比率和换算关系。1928年确定推出“一二三权度市用制”,即1市升=1公升,1市斤=1/2公斤,1市尺=1/3米,使市用制单位量值可以有米制作标准,顺利地与米制接轨。
28.20世纪中国政府计量行政机构的变迁是怎样的?
答:1909年清政府农工商部设立度量权局;1912年民国政府农商部成立,兼管度量衡;1930年民国政府工商部设立全国度量衡局(1935年起兼办工业标准事宜)。新中国成立后,1950年中央人民政府财经委员会技术管理局设立度量衡处;1955年国务院设立国家计量局;1988年,国家计量局、国家标准局和国家经委质量局合并组建国家技术监督局(1998年更名为国家质量技术监督局)。
29.新中国关于统一计量单位制度发布了哪些法律法规?
答:1959年发布《关于统一计量制度的命令》,确定国际公制为国家基本制度;1984年颁布《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,法定单位是以国际单位制单位为基础,同时选用了一些非国际单位制单位构成;1985年颁布《中华人民共和国计量法》,明确规定国家采用国际单位制。
我国计量管理机构的演变
● 1950 年年初 中央人民政府财政经济委员会技术管理局设立度量衡处,负责全国度量衡管理工作。
● 1955年1月25日国家计量局成立,直属国务院领导。
● 1956年11月 国务院批准将国家计量局改称为“中华人民共和国国家计量局”。
● 1959年6月25日国务院发步《关于统一计量制度的命令》,确定国际公制为中国基本计量制度;并要求迅速建立和健全国家的各种计量基准器和各级计量标准器以及地区和企业的计量机构,构成全国计量网。
● 1965年7月 国家科委决定独立设置中国计量科学研究院,计量局代管计量院业务工作。
● 1972年11月15日国务院领导批示同意成立国家标准计量局,由中国科学院代管。
● 1977年5月27日国务院颁发《中华人民共和国计量管理条例(试行)》。
● 1978年4月 中央批准成立国家计量总局,由国家科委代管;国家标准总局,由国家经委代管。
● 1982年5月 国务院决定,国家计量总局不再作为国务院直属机构,改由国家经委领导,名称改为国家计量局。
● 1988年3月 国务院决定在原国家计量局、国家标准局和国家经委质量局的基础上,组建国家技术监督局。
● 1998年,国务院批准的国家质量技术监督局“三定“方案中,规定了计量管理的职责。
什么是计量学?
解释:关于测量的科学。 英文:metrology
注:
1.计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面,而不论测量的不确定度如何, 也不论测量是在科学技术的哪个领域中进行的。
2.计量学有时简称计量。
3.计量学曾称度量衡学和权度学。
计量与测量的异同
“测量”在汉语使用习惯中基本上与measurement在VIM定义相一致,即“以确定量值为目的的一组操作”。测量活动存在于全部科学技术领域。在有的部门,例如天文、气象、测绘等部门,测量甚至成为其主要工作。然而,所有这些测量都不称作“计量”,唯有计量部门从事的测量才被称作“计量”。这已形成习惯。在《通用计量名词及定义》(JJF1001-99)中,为了照顾习惯,对应measurement做出了“计量”和“测量”两个词条的定义。其中,“测量”的定义与VIM相符,而“计量”定义为“实现单位统一和量值准确可靠的测量”。这个“计量”词条这天文馆表达得相当含糊。什么叫“实现单位统一”,难道其他测量就不须单位统一?什么叫“量值准确可靠的测量”,难道“计量”和“测量”之间的区别就在于技术水平的高低?这种定义似是而非,没有抓住本质。
回顾汉语使用习惯,“测量”就是为获取量值信息的活动;“计量”不仅要获取量值信息,而且要实现量值信息的传递或溯源。“测量”作为一类操作,其对象很广泛,“计量”作为一类操作,其对象就是测量仪器。“测量”可是以孤立的;“计量”则存在于量值传递或溯源的系统中。
综上所述,经过进一步归纳,汉语习惯使用的“计量”作为一类操作,应该这样来理解:为实现量值传递或溯源而对测量仪器的测量。从这个角度看,“计量”作为一类操作在实际工作中表现为检定、校准、比对及(对测量仪器)测试等活动。上述观点,揭示了汉语习惯中“计量”作为一类操作的本质特性,能够将以往对应measurement的“计量”和“测量”在用法上加以明确区分。
{zx1}修订的JJF1001-1998《通用计量术语及定义》中,将“计量”定义为:实现单位统一、量值准确可靠的活动。有两点值得注意:这次修订将“计量”对应英文metrology,而非measurement;定义的对象主体是“活动”,而非“测量”。这是计量术语研究的重要进步。从这个定义出发,我们不难理解为何唯有计量部门从事的测量才被称作“计量”。因为计量部门从事的测量是“实现单位统一、量值准确可靠的活动”之一。计量对于其他如天文、气象、测绘等部门所从事的测量提供了实现单位的统一、量值准确可靠的基本保证。而这些基本保证是这些部门测量活动自身无法做到的。我们可以这样来理解:凡是保证"计量"这一类操作有效进行以及为实现单位统一、量值准确可靠的各项活动,都称作“计量工作”。这些工作包括测量单位的统一,测量方法(如仪器、操作、数据处理等)的研究,量值传递系统的建立和管理,以及同这些工作有关的法律、法规的制定和实施等。
计量检定人员应当遵守哪些规定?
计量检定人员是指经考核合格,持有计量检定证件,从事计量检定工作的人员。
1987年7月10日,原国家计量局发布了《计量检定人员管理办法》。凡国家法定计量检定机构的计量检定人员和县级以上人民政府计量行政部门授权的技术机构中,执行强制检定和法律规定的其他检定、测试任务的计量检定人员,均须遵守本办法。根据办法规定,计量检定人员的职责有以下四项:
(1)正确使用计量基准或计量标准并负责维护、保养,使其保持良好的技术状况;
(2)执行计量技术法规,进行计量检定工作;
(3)保证计量检定的原始数据和有关技术资料的完整;
(4)承办政府计量行政部门委托的有关任务。
计量检定人员有下列行为之一的,给予行政处分;构成犯罪的,依法追究刑事责任:
(1)伪造检定数据的;
(2)出具错误数据造成损失的;
(3)违反计量检定规程进行计量检定的;
(4)使用未经考核合格的计量标准开展检定的;
(5)未取得计量检定证件执行检定的
企业计量工作中计量确认与校准的区别
国家标准GB/T19022-2003《测量管理体系 测量过程和测量设备的要求》实施两年多来,广大企业纷纷按此标准建立本企业的测量管理体系,但在实施过程中,仍有不少企业对该标准中提出的新名词——计量确认理解还不到位,且与校准的概念也有些混淆。
笔者认为,两者既有一定的联系,又有本质的区别。校准的定义是:“在规定的条件下,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.”也就是说在规定的环境条件下,用满足一定准确度要求的标准器具,由具备一定技能的人员对被校准的测量仪器的量值进行测量,得出被校仪器的量值与标准器相应量值的关系。这一过程称之为校准。校准的目的就是为了确定被校仪器的示值。而计量确认的定义是:“为确保测量设备符合预期使用要求所需的一组操作。” 预期使用要求指的是对测量设备的性能的要求,包括:测量范围、分辨率、{zd0}允许误差等,也就是说要想完成计量确认,首先必须知道预期使用要求,然后针对这些要求对测量设备进行校准,通过校准得出测量设备的实际计量特性的指标,再将测量设备的实际计量特性指标与预期的使用要求进行比较,看其是否满足预期的使用要求,若满足,则计量确认合格,若不满足,则对测量设备进行必要的维修、调试,然后再进行校准,再将校准结果与预期使用要求相比较,再次进行判断是否满足。
计量对企业至关重要
计量是一项古老而又新兴的事业,它随着社会生产和科学技术的发展而发展。同时它在一定意义上也标志着一个国家现代化水平的高低,由于我国现代生产和科学技术还不十分发达,全民族的科学文化水平还有待提高。随着社会的不断发展,计量越来越被人们所认识、所利用,特别是现代化社会它已远远超过了度量衡的范围。计量在工业企业生产中起着基础性作用。
计量工作是工业企业提高经济效益的重要手段。在大部分工业企业中把计量工作作为改善经营管理,提高产品质量,推动技术进步的基础工作来抓。完善计量检测手段,加强计量管理,使资源合理有效地配置,避免资源浪费,降低了原材料和能源的消耗,提高了企业的经济效益。也有一些企业由于产品开发制造管理等各个环节,计量检测手段和生产管理不配套,计量器具配备不齐全,量值不准确,使制造工艺失去控制,造成产品质量差,消耗高,效益低。
计量工作是提高产品质量的保证。产品质量是企业生存和发展的关键,而计量是产品质量最基本的保证,在工业企业的生产过程中,从原材料进厂的检测分析,到生产工艺流程中各工序的质量监测控制,直至成品、半成品检验,都必须有计量测试层层把关,严格控制。如果没有计量的测试,监督保证,产品质量就无法得到保证。因为任何质量特性都以一定的计量特性为表征的。一切要用数据说话,而数据必须准确可靠,这就要依靠完善的计量检测来实现。假如企业使用的计量器具不合格,产品的几何尺寸就不可能合格,压力表不准就可能毁坏设备。分析天平失准,就会造成产品配料不准。从而影响产品质量,因此产品质量必须经过精密的测试来控制,要使企业的产品质量达到先进水平,立于不败之地,就必须加强计量检测手段,没有计量检测,就没有产品质量。
计量的特点
计量不管处于那一阶段,均与社会经济的各个部门,人民生活的各个方面有着密切的关系。随着社会的进步,经济的发展,加上计量的广泛性、社会性,必然对单位统一、量值准确可靠提出愈来愈高的要求。因此,计量必须具备以下4个特点。
1.准确性
准确性是计量的基本特点,是计量科学的命脉,计量技术工作的核心。它表征计量结果与被测量真值的接近程度。只有量值,而无准确程度的结果,严格来说不是计量结果。准确的量值才具有社会实用价值。所谓量值统一,说到底是指在一定准确程度上的统一。
2.一致性
一致性是计量学最本质的特性,计量单位统一和量值统一是计量,致性的两个方面。然而,单位统一是量值统一的重要前提。量值的一致是指在给定误差范围内的一致。计量的一致性,不xx于国内,也适用于国际。
3.溯源性
为了使计量结果准确一致,任何量值都必须由同一个基准(国家基准或国际基准)传递而来。换句话说,都必须能通过连续的比较链与计量基准联系起来,这就是溯源性。因此,"溯源性"和"准确性"和"一致性"的技术归宗。尽管任何准确、一致是相对的,它与科技水平,与人的认识能力有关。但是,"溯源性"毕竟使计量科技与人们的认识相一致,使计量的"准确"与"一致"得到基本保证。否则,量值出于多源,不仅无准确一致可言,而且势必造成技术和应用上的混乱。
4.法制性
计量的社会性本身就要求有一定的法制来保障。不论是单位制的统一,还是基标准的建立,量值传递网的形成,检定的实施等各个环节,不仅要有技术手段,还要有严格的法制监督管理。也就是说都必须以法律法规的形式作出相应的规定。尤其是那些重要的或关系到国计民生的计量,更必须有法制保障。否则,计量的准确性、一致性就无法实现,其作用也无法发挥。
测量仪器准确度、{zd0}允许误差和不确定度辨析
国家计量技术规范JJF1033-2001《计量标准考核规范》对所采用的计量标准器具、配套设备,以及所开展的检定/校准项目的准确度指标,要求填写“不确定度或准确度等级或{zd0}允许误差”;JJF1069-2000《法定计量检定机构考核规范》要求填写检定/校准“准确度等级或测量扩展不确定度”;实验室国家认可的校准项目则是填写“不确定度/准确度等级”。这几种表述方式,表面看来仅仅在文字上有所区别,而实际上在对不确定度如何表达的问题上,存在不同的理解和误区。例如,JJF1033-2001对计量标准器具、配套设备不确定度的解释是“已知测量仪器或量具的示值误差,并且需要对测量结果进行修正时,填写示值误差的测量不确定度”;另JJF1033-2001对所开展的检定及校准项目不确定度的解释是“指用该计量标准检定或校准被测对象所给出的测量结果不确定度,其中不应包括由被测对象所引入的不确定度分量”(见JJF1033-2001国家统一宣贯教材《计量标准考核规范实施指南》,中国计量出版社)。对仪器的不确定度,在同一规范中,已有不同的理解,在其它规范中的含义也各有区别。还有不少专家提出用不确定度表示测量仪器的特性,根本就是不合适。为了对表述测量仪器的准确度指标有统一和清晰的理解,对仪器准确度等级、{zd0}允许误差和不确定度的意义和内在联系进行分析和探讨,是十分必要的。
1. 准确度等级是用符号表示的准确度档次
测量仪器准确度是定性概念。这个问题在JJF1001-1998《通用计量术语及定义》,JJF1059-1999《测量不确定度的评定与表示》,BIPM、ISO等七个国际计量组织1993年颁布的《国际基本和通用计量名词术语》(VIM)、ISO等7个国际组织于1993年正式颁布《测量不确定度表示指南》(GUM)已有明确的解释。JJF1033-2001《计量标准考核规范》也已将JJF1033-1992中对计量标准准确度赋予一个定量计算公式的规定作出修订,以测量结果不确定度取代。明确测量仪器准确度是定性概念,以和国际接轨以及和上面规范保持一致是十分必要的。由于VIM和GUM是以多个国际组织的名义联合颁布,国际上各个组织也在逐渐xx这种不规范的表述。对于一些不合适的表达,如“二等活塞压力计的准确度为±0.05%”,只能是对标准、规范等文件的修订逐步改正。
测量仪器的准确度等级的表达必须依据计量检定规程、检定系统表、OIML国际建议、标准或其它技术文件。通常按{jd1}{zd0}允许误差表示的测量仪器,其级别用大写拉丁数字、罗马数字或阿拉伯数字表示,必要时还可以用字母附以阿拉伯数字。例如:砝码分为E1,E2,F1,F2,M1,M2,M11,M22级。按引用{zd0}允许误差或相对{zd0}允许误差表示的测量仪器,用阿拉伯数字表示,而且常用百分数表示而略去百分符号。例如:弹簧式精密压力表,分为0.05级,0.1级,0.16级,0.25级,0.4级,0.6级。按等划分的测量仪器,用中文数字或阿拉伯数字表示,例如,二等活塞压力计,3等量块。
但遗憾的是,受习惯的影响,目前还是有一些人认为准确度等级既然包含数量,作为定量表示未曾不可。诚然,对于某些以引用{zd0}允许误差或相对{zd0}允许误差表示的测量仪器仪器,准确度等级与仪器的{zd0}允许误差有比较直接的对应关系,如0.25级、0.4级弹簧管式精密压力表的{zd0}允许误差分别为测量上限的±0.25%和±0.4%,1级材料试验机在测量范围内(量程20%~{bfb})的{zd0}允许误差为±1.0%。所以有人以偏概全,以为都是这种情况,以此出现了诸如“上级标准的准确度为被检仪器准确度1/3”的错误表达。这种观点显然不具有普遍的意义,比如对于F1级砝码,说其准确度的1/3,会令人不知所云。以数字表达的准确度等级和仪器的{zd0}允许误差也不一定直接对应,如一级照度计的{zd0}允许误差±4%,二级照度计的{zd0}允许误差为±8%。等同国际标准ISO376:1999的国家标准GB/T136342000《试验机检测用测力仪的校准》,把适合于检定1级材料试验机的标准测力仪定义为1级测力仪,这种测力仪的各项技术指标略高于现行的JJG144-1992标准测力仪检定规程中0.3级测力仪。由此看出,准确度等级只是一个档次的的符号,不能作为一个量。
顺便说明,不能用精度或精密度代替准确度,精度只表示随机效应的影响,与之对应的另一个名词是正确度,表示系统效应的影响,只有准确度才包含了随机效应和系统效应。
2. 不确定度或{zd0}允许误差是准确度的量化
我们回头再看看准确度等别和级别的概念。等是指计量器具、特别是标准计量器具的实际值的扩展不确定度档次,以等划分的仪器使用实际值或依据检定/校准结果对示值修正使用;级则计量器具示值允许误差大小的档次,以级划分的仪器直接使用示值,不需要修正。
当测量仪器没有划分准确度等别,或者考虑给准确度等别予以量化时,直接给出实际值的扩展不确定度,即上级对其检定/校准的测量结果不确定度;当测量仪器没有划分准确度级别,或者考虑给准确度级别予以量化时,直接给出其示值{zd0}允许误差。这才是所谓的“准确度等级或不确定度或{zd0}允许误差”。
有些测量仪器只能按等划分,例如活塞式压力计、标准硬度块;有些测量仪器只能按级划分,例如经纬仪、百分表;有些计量器具既按等划分,又按级划分,例如量块、标准电池。对应到不确定度或{zd0}允许误差意义为,以等使用的测量仪器可以用准确度等别表示,也可以用实际值或修正值的不确定度表示;以级使用的测量仪器可以用准确度级别表示,也可以用{zd0}允许误差表示,还可以给出评定示值误差的测量不确定度,这时,测量不确定度对仪器的使用者并没有直接的意义,只是用于表示对检定/校准仪器实验室的能力和对被检定/校准仪器符合{zd0}允许误差要求进行判定的合理性。
所以填写测量仪器“准确度等级或不确定度或{zd0}允许误差”,存在不同的选择,可填写其中的一项、两项或三项。
a) 在存在准确度等级的前提下,只填写准确度等级是最简单明了。对于多参数和分部检定的测量仪器,如经纬仪、声级计,填写准确度等级是最合适的。这类仪器使用时,必须从计量检定规程等技术文件中找出该准确度等级所对应的不确定度或{zd0}允许误差。
b) 用{zd0}允许误差表示时,对于用相对误差或引用误差表示的仪器,其整个量程{zd0}允许误差一般是相同的;而对于用{jd1}误差表示的仪器,其整个量程{zd0}允许误差是不同的,这样,只能给出仪器测量上下限对应的允许误差。这类仪器使用时,由于不进行修正,仪器带来的不确定度主要是仪器的示值误差引起的。所以{zd0}允许误差对应于仪器的使用的准确度,通常可以假设仪器的示值误差在{zd0}允许误差范围内均匀分布对仪器带来的不确定度进行计算。
c) 对于使用实际值或者依据示值误差对指示值进行修正的仪器,必须填写实际值不确定度。这类仪器由于修正使用,仪器带来的不确定度主要是对该仪器进行检定/校准的测量不确定度。所以不确定度这个参数对仪器使用的准确度影响是最直接的。
对于校准实验室所开展的项目,因为校准不一定作出符合性判断,这时测量不确定度成为衡量和比较实验室能力的{wy}指标。填写测量不确定度表示的校准测量能力,是有必要的,但校准测量能力并不是简单的不包括由被测对象所引入的不确定度分量的测量不确定度。测量不确定度是针对测量结果进行评定,对其简单粗暴的肢解,无论在理论还是实际都是行不通的。如GUM中关于比较法校准量块的最典型例子,其中一个分量是以量块长度乘以被校量块与参考温度偏差为灵敏系数,再乘以被校量块与标准量块间热膨胀系数差的标准不确定度;另一个分量是以量块长度乘以标准量块的热膨胀系数为灵敏系数,乘以被校量块与标准量块间温度差的标准不确定度。被检定/校准对象和各个不确定度分量之间的关系是剪不断的,被检定/校准对象对于不确定度的计算是不能排除在外,只是可以计算被测对象处于一个正常而影响最小的状态,这时就是校准测量能力(也称{zj0}测量能力)。
对于检定工作,由于依据检定规程开展工作时,测量不确定必然不超出一个合理的控制范围,测量不确定度是表示可以符合检定系统的要求。
另外,对于比较简单的检定系统,除了基准、标准器具可能只有一个等级,工作器具也可能只存在一个等级,如金属布氏硬度计,是用国家基准(包括国家基准、副基准、工作基准)检定标准硬度块,再用标准硬度块检定工作硬度计,标准块和工作硬度计分别只有一个等别和级别,由于标准硬度块的测量不确定度和工作硬度计{zd0}允许误差和压头、试验力等有关,只能给出一个范围,表述起来相当复杂和不便,对这种情况,只要在不会引起混淆,硬度块的准确度等级可用标准级表示,硬度计的准确度等级用可工作级表示,而不需要填写硬度块的不确定度以及硬度计的{zd0}允许误差。
由此,可以看出测量仪器不确定度指标在法定计量技术机构进行计量标准考核、机构考核,实验室认可中的涵义应该是统一的,虽然有不同的侧重点。