计量员培训讲义全.docx
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计量员培训讲义全
计量员培训讲义
第一章计量基础知识
第一节计量概述
一、常用的计量名词术语
1．量
什么是量:
量是“现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性”。
对量的理解还需要注意的几点：
①、可“数”的量与可“测”的量
可“数”的量是通过“计数”得到的；
可“测”的量则是用一定的测量仪器或工具通过测量才能获得的量，这种量往往带有误差。
②、一个量由数值和计量单位两部分构成。
表示一个量必须在其数值后面注明所用的计量单位，没有计量单位的量是毫无意义的。
③、量作为一个概念，有一般和具体之分。
④、同种量与同类量：
可相互比较大小并进行排序的量称为同种量。
若干同种量合在一起的称为同类量。
⑤、基本量与导出量：
*
2．测量
什么叫测量：
“以确定被测对象量值为目的全部操作”就叫测量。
所谓“全部操作”可能是很简单的，如测量油温；也可能是相当复杂的，如测量油罐油品的质量。
测量的分类：
直接测量是不必测量与被测量有函数关系的其它量，而能直接得到被测量值的测量方法，如用量筒测量液体体积。
间接测量是通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量值的测量方法。
（举例分析）
3．计量
什么叫计量:
计量是“实现单位统一、量值准确可靠的活动。
”
计量属于测量的畴，具有社会统一的涵义，即单位统一。
量值是可以溯源的。
计量属于测量而又严于测量，计量是与测量结果的置信度有关，与不确定度联系在一起的规化测量。
计量的特点:
准确性:
是指测量结果与被测量真值的一致程度。
在现实生活中不存在完全准确无误的测量，因此通过计量不仅要明确给出被测量的数值，还必须给出不确定值或误差围。
否则被测出的量值就不具有充分的实用价值。
一致性:
是指在统一计量单位的基础上，无论在不同的时间、地点，采用不同的计量方法，使用不同的计量器具或由不同的人对同一量值进行测量时，只要符合有关要求，其测量结果就应在规定的误差围一致。
也就是说，测量结果是可重复、再现和比较的。
溯源性:
是指任何一个测量结果或计量标准值，都能通过具有规定不确定度（准确度、误差）的连续比较链与计量基准联系起来。
通常可以追溯到国家的基准，以至国际的基准，从而使准确性和一致性在技术上得到保证。
工作标准参考标准国家标准国际标准
法制性:
计量的社会性，不但要依赖于科学技术手段，而且还必须有由政府主导建立起来的法律保障。
特别是对直接影响国计民生、涉及公民利益、需要特殊信任的领域，更要有法律保障。
4．计量学
定义:
计量学是“关于测量的科学。
计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面。
分类:
分为三类，即科学计量、工程计量和法制计量。
5、测量标准（计量标准）
定义:
为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。
”）*
国际测量标准（国际计量基准）：
经国际协议承认的测量标准，在国际上作为对有关的其它测量标准定值的依据。
国家测量标准（国家计量基准）：
经国家决定承认的测量标准。
是一个国家科学计量水平的体现；是能以国最高的准确度复现和（或）保存给定的计量单位；是全国计量单位量值溯源的终点。
参考标准：
在给定地区或给定组织，通常具有最高计量特性的测量标准，在该处所做的测量均从它导出。
如部门、企业、事业单位的最高计量标准。
企业、事业单位根据需要，可以建立本单位的计量标准，其各项最高计量标准器具经有关人民政府、计量行政部门主持考核合格后使用，作为统一本单位量值的具有最高计量学特性的测量标准。
工作标准：
用于日常校准或核查实物量具、测定仪器或参考物质的测量标准。
工作标准通常用参考标准校准。
6、测量仪器及特性
⑴、测量仪器
能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，包括计量基准器具、计量标准器具和工作计量器具。
⑵、测量仪器的特性
①、标称围
测量仪器的操纵器件调到特定位置时得到的示值围。
通常用它的上下限表明。
②、量程
即标称围两极限值之差的模。
③、测量围
指测量仪器的误差处在规定极限的一组被测量的值。
也可称为工作围，即这一组被测量值的最大值与最小值之差。
④、测量仪器的示值误差
示值误差指测量仪器示值与对应输入量的真值之差。
它的大小反映测量仪器的准确程度。
被测量的真值理论上是存在的，但是很难确定一般可采用约定真值。
测量仪器的示值就是测量仪器所指示的被测的值。
⑤、测量仪器最大允许误差
指对给定的测量仪器，规、规程（如产品技术标准、检定规程等）等所允许的误差极限值。
是判定一个测量测量仪器是否合格的一项规定要求。
⑥、测量仪器的准确度
测量仪器给出接近真值的响应能力。
它是一个定性的概念。
⑦、准确度等级
指符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以的测量仪器的等级、级别。
（一般根据仪器引用误差的大小来划分）。
⑧、测量仪器的重复性
指在相同测量条件下，重复测量同一个被测量值，测量仪器提供相近示值的能力。
⑨、稳定性
指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
7、值传递与溯源
⑴、计量器具检定
查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具检定证书。
法定要求：
指符合该计量器具的检定规程。
检定后要给出合格与否的结论。
计量检定印、证的规格和式样由国务院计量行政部门规定。
检定证书是对计量器具依法管理的重要凭证。
检定分为：
首次检定、后续检定。
首次检定：
对未曾检定过的新新计量器具进行的检定。
后续检定：
计量器具首次检定后的任何一种检定。
⑵、计量器具校准
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。
校准结果查给出补测量的示值，又可确定示值的修正值。
校准与检定的相同点与不同点。
相同点：
目的相同，均是保障量值的准确可。
不同点：
校准不具有法制性，是企业自愿溯源行为；检定则具有法制性，属计量管理畴的执法行为。
校准主要确定测量仪器的示值误差；检定则是对其计量特性及技术要求的全面评定。
校准的依据是校准规、校准方法，通常应作统一规定，有时也可自行制定；检定的依据则是检定规程。
校准通常不判断测量仪器合格与否，必要时可确定其某一性能是否符合预期要求；检定则必须做出合格与否的结论。
校准结果通常是出具校准证书或校准报告；检定结果则是合格的发检定证书，不合格的发不合格通知书。
⑶、溯源性和量值传递
量值传递是通过对计量器具的检定或校准，将国家基准（标准器）所复现的计量单位的量值，通过各等级计量标准传送到工作计量器具，以保证被测对象所测得量值的准确和一致的过程。
溯源性是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能与国家标准或国际标准联系起来的特性要。
目的是保证计量单位的统一和实现量值的准确可靠。
溯源和量值传递的比较：
相同点：
都是要保证计量单位的统一和实现量值的准确可靠。
不同点：
量值的传递自上而下，体现政府的意志和行为；而溯源是自下而上，体现企业自身的需要。
量值传递强调通过对计量器具的检定和校准两种方式；而溯源性采用连续的“比较链”。
量值传递一般按级逐级传递；而溯源性可以越级。
量值传递强调传递到工作计量器具，强调“器具”的管理特点；而溯源性强调把测量结果与有关标准联系起来，体现“数据”管理特征。
二、计量工作的重要性
计量工作影响整个国民经济。
计量工作直接影响着企业的经济效益。
计量工作直接影响着企业的形象。
三、计量员是重要而光荣的岗位
岗位的重要性：
计量是石化企业计量管理工作中最重要的组成部分。
计量工作直接影响企业经济效益和企业信誉。
对计量员的要求：
有较高的文化素质，要熟悉国家法律、法规和有关的计量交接规程；有熟练、准确的操作技能；热爱本职工作，思想作风正派，有良好的职业道德和风。
第二节计量法和法定计量单位
一、法的基本概念及计量法规体系
1．法律
法律的概念有广义和狭义之分。
广义地讲，法律是指由国家制定或认可，并由国家强制力保证实施的行为规的总称；
狭义地讲，法律是指国家立法机关制定的规性文件，即全国人民代表大会及常务委员会制定的法律。
法律分为基本法律和其它法律两类。
基本法律它规定和调整国家和社会生活中某一方要带根本性、全面性关系的法律，如刑法、民法、诉讼程序法、国务院组织法等。
其它法律除基本法律以外的法律。
它规定和调整的对象一般面窄，容较具体，偏重经济建设的某个方面，如质量法、标准化法、计量法、商标法。
2.法规
包括行政法规、地方法规和自治法规
如行政法规：
是国家最高行政机关,即国务院根据宪法、法律制定和颁布的有关国家行政管理活动中的各种规。
如《中华人民国计量法实施细则》等。
3．规章
包括部门规章和地方规章
如部门规章是指国务院各部门根据法律和国务院行政法规决定和命令，在本部门权限按照规定程序所制定的规定、办法、实施细则等规性文件。
如国家质量技术监督局制定的各种规章，如《计量器具新产品管理办法》。
4·三者的关系及计量法规体系
第一层是法律
第二层是法规
第三层是规章
三个层次审批的权限不同，程序和法律效力也不同。
我国针对计量管理也建立了不同层次的法律、法规制度。
其计量法规体系见表1—1.
总的要求：
知法、懂法、守法。
第三节计量法和法定计量单位
一、计量法简介
计量法以法律的形式确定了我国计量管理的模式。
整个计量法共分六章35条。
计量法的宗旨和目的就是为了“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”。
为使计量法有效地贯彻执行，经国务院批准，国家计量局发布了《中华人民国计量法实施细则》，细则共分十一章65条。
为实现单位统一，确保量值准确可靠，我国还规定使用《中华人民国法定计量单位》，
计量法中对企事业单位计量器具的管理提出了具体要求。
1·企事业单位计量标准器具的设置及考核
企事业单位可根据需要，建立本单位使用的计量标准器具，但其各项最高计量标准器具需经有关人民政府计量行政部门主持考核合格后方能使用。
其考核的容和要求如下：
①计量标准设备配套齐全，技术状况良好，并经主持考核的有关人民政府计量行政部门指定的计量检定机构检定合格；
②具有计量标准正常工作所需要的温度、湿度、防尘、防震、防腐蚀、抗干扰等环境条件和工作场所；
③计量检定人员应取得所从事的检定项目的计量检定证件；
④具有完善的管理制度，包括计量标准的保存、维护、使用制度、周期检定制度和技术规。
2．强检与非强检计量器具的划分
强制检定和非强制检定的围：
县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具，部门和企事业单位使用的最高计量标准器具以及用于贸易结算、安全防护、医药卫生、环境监测等方面，且列入强检目录的工作计量器具属强制检定。
除此以外的其它计量标准器具和工作计量器具则属非强制检定的。
在贸易交接计量中已列入《强检目录》的计量器具有：
①、璃液体温度计；
②、台秤、秤等；
③、轨道衡；
④、计量罐、计量罐车：
包括立式计量罐、卧式计量罐、球形计量罐、汽车计量罐车、铁路计量罐车、船舶计量舱；
⑤、密度计；
⑥、流量计：
液体流量计、气体流量计等。
3．计量器具检定周期的确定
凡强检计量器具都必须严格按照相应的检定规程进行周期检定，以判定其是否合格。
同样的计量器具由于使用频率高，虽在有效检定期，但计量器具已失准，应及时送检并重新核定周期；因使用不当造成计量器具不合格的应及时送检或报废。
二、法定计量单位
1.计量单位和单位制
⑴.计量单位
计量单位（简称单位）
抽象的数值无任何意义，工程上的数值都必须具有单位。
单位有名称、符号和定义，其数值为1。
如质量的单位是千克，符号是kg。
定义为“千克是质量单位，等于国际千克原器的质量”。
单位的分类：
基本单位：
为了确定一种单位制度，人为规定的若干个单位。
导出单位：
在一种单位制中，由物理学的基本定律和基本单位导出的单位。
举例:
基本单位:
长度单位
;时间单位
导出单位:
速度单位
；密度单位
⑵.单位制
由基本单位和导出单位构成的单位制度称为单位制。
举例:
如规定基本单位为:
时间
、长度
、质量
，则可导出一系列的其它单位。
如速度单位
。
这样就形成了一种单位制度。
2.国际单位制（SI制）
SI制单位的构成
①SI基本量及单位名称、符号。
表1-3
量的名称
基本单位名称
符号
长度
米
m
质量
千克
kg
时间
秒
s
电流强度
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
②SI制的导出单位举例：
速度单位
密度单位
③SI制中具有专门名称的导出单位：
表1-4
为了读、写的方便，对上些比较复杂的导出单位定义一个专门的单位符号。
如：
力的单位牛顿：
kg.m/s2用N表示。
压强的单位帕：
N/m2用Pa。
④SI制中的倍数与分数词头：
表1-5
注意：
106及以上的词头符号要大写。
如：
kPa、MPa书写上的区别。
3.我国的法定计量单位
①什么是法定计量单位
法定计量单位就是“国家以法令的形式规定强制使用或允许使用的计量单位”。
我国的法定计量单位，它是以国际单位制单位为基础，并结合我国的具体国情，适当地增加了一些其它单位而构成的。
②法定计量单位的主要特点和推行的重要意义
法定计量单位具有结构简单、科学性强、使用方便和易于推广、交流等特点，同时与国际上所采用的计量单位更加协调与统一。
③法定计量单位的构成
4.法定计量单位的使用
只有真正掌握法定计量单位和词头使用规则，才能确保正确使用法定计量单位。
下面仅介绍一些常用的规则以及涉及计量和日常生活方面的一些法定计量单位，并请注意单位书写形式的要求和读法。
⑴法定计量单位和词头名称
区分单位名称、单位符号。
我们所说的法定计量单位名称，均指单位的中文名称。
它分为全称和简称两种，如力的单位全称是“牛顿”，简称为“牛”，单位符号为“N”。
词头名称、符号。
如“兆”，符号为“M”。
书写时一般都写符号，而不写中文名称。
⑵单位的读法
使用计量单位时，还大量用到组合形式的单位，它的读写已形成一套原则，主要掌握以下两条。
①读的顺序原则上是与该单位的国际符号表示的顺序一致，如功的单位N.m,中文名称就是“牛顿米”，但乘方形式的单位名称，要把指数名称读在指数所表示的单位名称之前。
如密度单位
，中文名称为“千克每立方米”。
②符号“·”、“／”怎样读
a、乘号（“·”）不读，如电能量kW·h，中文名称是“千瓦小时”，而非“千瓦乘小时”；
b、除号（“／”）对应读“每”字，无论分母中有几个单位，“每”字仅出现一次。
如比热的单位J／（kg·℃），中文名称是“焦耳每千克摄氏度”；
⑶单位书写
相乘形式构成的组合单位，常用的书写方法（以力矩单位为例）：
①N.m（用居中圆点）；
②Nm（紧排）。
相除形式构成的组合单位，其国际符号则有三种表示形式（以密度单位为例）：
①
（用斜线）；
②
③
注：
最好不用紧排方式书写
在书写单位和词头符号时还应注意以下几点：
①单位和词头符号所用的字母应一律为正体，且无一例外。
②单位符号无复数形式。
③单位符号的字母一般为小写体，但如果单位名称来源于人名时，符号的第一个字母要求为大写体。
如m（米）、s（秒）、A（安培）、Pa（帕斯卡），而唯一例外的是表示容量的单位“升”，它可用大写字母“L”，以避免用小写字母“l”时与数字1混淆。
④词头符号的字母，当所表示的因数在106以上时为大写体。
⑤词头和符号之间不留间隔，不加表示相乘的任何符号，也不必加圆括号。
如面积单位“平方千米”的符号是
。
⑥相除形式的组合单位，在用斜线表示相除时，单位符号的分子与分母都应与斜线处于同一行，当分母中包含两个以上单位时，整个分母一般应加圆括号。
如比热单位为
（4）常用的有关法定计量单位和词头简析
①长度和体积
②质量与重量
质量也是国际单位制中的基本单位，其单位是“千克”，用符号“kg”表示，表示质量的单位还有：
克（g）、毫克（mg）、吨（t）等。
重量所表示的是物体所受重力的大小（即地球对物体的吸引力）。
是力的一种形式。
在数值上它等于该物体的质量与物体所在地点的重力加速度的乘积。
牛顿第二定律：
力的单位在SI制中用牛顿（N）表示。
为避免“重量”一词在使用中出现含混的现象，1901年第三届国际计量大会特别声明：
“千克（kg）是质量的单位”。
以区别于工程单位制中的千克力（kgf）。
注意质量与重量的区分：
区别：
质量是物体所含物质的多少，单位：
SI制中为千克（kg）。
重量是表示物体所受重力的大小，是力的一种形式。
单位为：
SI制中为牛顿（N）
联系：
重量所表示的是物体所受重力的大小，根据牛顿第二定律
，物体所重力的大小与物质质量的大小有关，质量越大，所受的重力也就越大。
由于原来的工程单位制中力的单位为千克力（kgf）,并且定义：
因此，1千克质量的物体在地球的重力场中受到的重力为1千克力。
③密度
密度表示在某一温度下，单位体积物质在真空中的质量。
其国际单位制单位是“千克每立方米”，用符号“
”表示，常用单位还有“克每立方厘米（
）”。
④压力、压强
定义：
垂直作用在单位面积上的力称为压强。
压强的国际单位制单位是“帕[斯卡]（
或
）”，常用的压强单位还有“千帕（kPa）”、“兆帕（MPa）”、标准大气压（atm）。
压强的单位换算：
5.常用单位的换算
采用换算因子进行换算。
例：
某流体的密度为0.78g/cm3。
试将其换算为国际单位kg/m3。
解：
因为1g=10-3kg；1cm3=10-6m3
故
例：
一标准大气压等于
，将其换算成SI制单位
。
解：
由于
；
故
第四节误差理论基础
学习误差理论就是要通过对误差的认识和研究，采取相应的措施以达到减小或消除某些误差的目的，从而提高计量准确度。
一、误差定义及表示方法
误差的存在的必然性
在计量工作中，当我们进行测量的时候，必然有误差，这是由于测量设备、环境、人员、方法等不理想造成的。
1．误差公理
测量结果都有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程中，这就是误差公理。
2．误差定义
误差为测量结果减去被测量的真值。
即：
误差=测量结果一真值
测量结果：
由测量所得到的赋予被测量的值即为测量结果。
真值：
与给定的特定量的定义一致的值即为真值，真值也可以解释为“在一定的时间、空间和环境状态下，某量的客观实际值”。
真值是理想的概念。
真值的确定：
理论真值、约定真值。
P24
3．误差表示方法
（1）绝对误差
绝对误差=测量结果一真值
注意：
绝对误差不要与误差的绝对值相混淆。
（2）相对误差
例如：
用量油尺测量液位的高度是1m油高，得值1.001m，则误差为0.001m；用同一把尺测量液位高度是10m的油高，得值10.001m，则误差亦为0.001m（不考虑尺本身的误差）。
从两个测量结果来看，它们的绝对误差是相同的，但相对误差是不同的。
前者的相对误差为:
后者的相对误差为:
与绝对误差比相对误差能更好地描述测量的准确程度。
显然，后者的测量准确度要比前者高。
（3）引用误差
引用误差为测量仪器的绝对误差除以仪器的特定值。
特定值例如可以是测量仪器的量程。
这里量程是指标称围两极限之差的模。
例：
测量上限为98N（牛顿）的工作用测力计，在示值为49N的实际作用力为48N，则此测力计在这一点的引用误差为：
仪表的准确度等级：
对于电工仪表，把用百分比表示的最大引用误差去掉百分号（％）后的值即为仪表的准确度等级。
准确度等级分别规定为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0级，它表示仪表的引用误差不能超过的界限。
若实际最大引用误差在两级之间，则该仪表归属到最相近的较低的那一级，如最大引用误差为0.3％的仪表，应属0.5级。
仪表等级与相对误差的关系：
如果仪表的准确度等级为s级，仅说明仪表的最大引用误差不会超过s％。
假定仪表的量程为0～
，测量点为x，则该仪表在x点邻近处的示值误差应为：
绝对误差
相对误差≤
显然，
。
，故当
时，其相对误差最小，即准确度最高；反之，X离
越远，其准确度越低。
这就要求我们在使用这类仪表测量时，尽可能在仪表邻近上限值处或2／3量程以上测量。
不能单纯地追求等级。
例:
某待测电压约为100V，现有0．5级0—300V和1．0级O—100V两个电压表，问用哪一个电压表测量较好?
解：
用0.5级0—300V电压表测量100V电压时的最大相对误差为：
用1.0级0—100V电压表测量100V电压时的最大相对误差为：
比较两者的最大相对误差不难发现，只要量程选择合理，用1.0级仪表测量比用0.5级仪表测量时的最大相对误差还要小。
因此，在选用仪表进行测量时，应根据被测量值大小，并兼顾仪表的等级和量程，合理地选择仪表。
（4）修正值与偏差
定义：
修正值=真值一未修正测量结果
真值=未修正测量结果+修正值
=未修正测量结果一误差
修正值与误差的符号相反。
在准确的计量中，通常都采用加修正值的办法来保证量值的准确一致。
计量标准器或工作计量器具送上级计量机构检定，其目的之一就是为了获得一个准确的修正值。
例：
用一支经检定合格的密度计，测得汽油的密度为0.7350
，而该密度计在O.7350
分度上的修正值是-0.0002
。
，则汽油的实际密度是：
0.7350+（-0．0002）=0.7348
一般情况下，检定部门给出的计量器具合格证书都附有该器具的分段修正值表。
温度计是每隔10℃给出一个修正值，密度计则是每隔0.01
给一个修正值。
线性插值法求修正值：
测液高、温度、密度时，在计量器具上显示的读数不可能恰好落在有修正值的那个刻度上。
此时如何计算修正值呢?
对于温度计和密度计，我们采用比例插法（线性插值法）求被测量的修正值，其计算公式
如下：
式中:
、
——测量示值和其对应的修正值；
、
——测量示值的下、上邻近被检分度值；
、
——分度值
、
的修正值。
例题分析
对于量油尺则一般按就近原则进行修正，这是因为量油尺每米误差不会大于+1mm（检定合格要求）。
例题分析
二、产生误差的原因
要做到减少或消除误差，就必须了解产生误差的原因。
一般误差主要有以下四个方面的来源。
1.装置误差
计量装置是指为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总称。
由于计量装置本身不完善和不稳定所引起的计量误差称为装置误差。
2.环境误差
由于各种环境因素与测量所要求的标准状态不一致，以及随时间和空间位置的变化引起的测量装置和被测量本身的变化而造成的误差，称为环境误差。
3．人员误差
测量人员由于受分辨能力、反应速度、固有习惯和操作熟练程度的限制以及疲劳或一时疏忽的生理、心理上的原因所造成的误差，称为人员误差，简称为“人差”。
如视差、观察误差、估读误差等。
4.方法误差
采用近似的或不合理的测量方法和计算方法而引起的误差叫做方法误差。
三、误差表现形式及其分类
在误差理论中，按照误差表现的特性可分为系统误差、随机误差和粗大误差。
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