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计量技术基础复习资料
计量技术基础复习资料
教材《计量技术基础》——张文娜、熊飞丽编著，中国计量学院
✓第1章绪论
计量学及其分类
测量：
测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。
测试：
一种试验研究性的测量（探索性的测量）
计量：
实现单位统一，量值准确可靠的活动。
它涉及整个测量领域，并按法律规定，对测量起着指导、监督、保证的作用。
计量、测量、测试三者有密切的关系。
计量是搞好测量的保证，测量是计量效果的具体表现，计量为测试研究提供了基础条件，测试为计量开拓新的领域，提供新的技术手段和方法，测试是测量工作的先导，测量是测试工作发热成熟化，固定化。
计量的特点：
一致性、准确性、溯源性、法制性、社会性
一致性是计量学最本质的特性；
计量的一致性是建立在计量的准确性基础上；
溯源性是准确性和一致性的技术归宗；
计量的社会性本身就要求有一定的法制来保障；
✓第2章量和单位制
量：
量
所选用的计量单位；
用计量单位
表示时量
的数值
没有计量单位的纯数值表示量值的大小是没有意义的（无纲量的量值除外）
量的分类：
基本量和导出量、被测量和影响量、有源量和无源量
计量单位：
为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量
计量的单位制：
为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位
基本单位：
给定量制中基本量的单位
导出单位：
在给定量制中导出量的计算单位
一贯单位制：
全部导出单位均为一贯单位的测量单位制
一贯单位：
可由比例因数为1的基本单位幕的乘积表示的导出测量单位
倍数单位：
按约定地比率，由给定单位构成的更大的测量单位
分数单位：
按约定地比率，由给定单位构成的更小的测量单位
量值：
一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小
基本单位是给定量制中基本的单位：
MKS单位制中，有长度、质量、时间3个基本量；
国际单位制中，有长度、质量、时间、电流、热力学温度、物理的量和发光强度7个基本量。
量纲：
当量纲指数全为零是称无量纲量
国际单位制优点：
通用性、简明性、实用性、准确性
国际单位制（SI）
【SI单位不是国际单位制单位】
SI单位
SI基本单位
SI导出单位
包括SI辅助单位在内
组合形式的SI导出单位
SI单位的倍数单位、分数单位
质量基本单位千克（kg）中的k不做词头使用，而是将（kg）当做一个整体，所以也属于SI单位。
SI基本单位：
量的名称
SI单位
单位名称
单位符号
定义
长度
米
m
米是光在真空中于（1／299792458）s时间间隔内所经路径的长度
质量
千克（公斤）
kg
千克是质量单位，等于国际千克原器的质量
时间
秒
s
秒是与铯－133原子基态的两个超精细能级间跃迁所对应的幅射的9192631770个周期的持续时间
电流
安[培]
A
安培是电流单位。
在真空中，截面积可忽略的两根相距1m的无限长等圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10－7N，则每根导线中的电流为1A
热力学温度
开[尔文]
K
开尔文是热力学温度单位，等于水的三相点热力学温度的1／273.16
物质的量
摩[尔]
mol
摩尔是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元数与0.012kg碳12的原子数目相等。
使用摩尔时，基本单元应予指明，可以是原子、分子、离子、电子及其它粒子，或是这些粒子的特定组合
发光强度
坎[德拉]
cd
坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×10^12Hz的单色幅射，且在此方向上的辐射强度为（1／683）W／sr
SI导出单位：
用SI基本单位表示的SI导出单位
量的名称
SI单位
量的名称
SI单位
单位名称
单位符号
单位名称
单位符号
面积
平方米
m2
电流密度
安[培]每平方米
A/m2
体积
立方米
m3
磁场强度
安[培]每米
A/m
速度
米每秒
m/s
[物质的量]浓度
摩尔每立方米
mol/m3
加速度
米每二次方秒
m/s2
比体积
立方米每千克
m3/kg
波数
每米
m-1
[光]亮度
坎德拉每平方米
Cd/m2
密度
千克每立方米
Kg/m3
SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位
量的名称
SI导出单位
名称
符号
用SI基本单位和SI导出单位表示
[平面]角
立体角
频率
力
压力
能[量]，功，热量
功率
电荷[量]
电压
电容
电阻
电导
磁通[量]
磁感应强度
电感
摄氏温度
光通量
[光]照度
[放射性]活度
吸收剂量
剂量当量
弧度
球面度
赫[兹]
牛[顿]
帕[斯卡]
焦[耳]
瓦[特]
库[仑]
伏[特]
法[拉]
欧[姆]
西[门子]
韦[伯]
特[斯拉]
亨[利]
摄氏度
流[明]
勒[克斯]
贝可[勒尔]
戈[瑞]
希[沃特]
rad
sr
Hz
N
Pa
J
W
C
V
F
Ω
S
Wb
T
H
℃
lm
lx
Bq
Gy
Sv
1rad=1m／m=1
1sr=1m2／m2=1
1Hz=1s-1
1N=1kg*m／s2
1Pa=1N/m2
1J=1N*m
1W=1J／s
1C=1A*s
1V=1W/A
1F=1C/V
1Ω=1V/A
1S=Ω-1
1Wb=1V*s
1T=1Wb/m2
1H=11Wb/A
1℃=1K
1lm=1cd*sr
1lx=1lm/m2
1Bq=1s-1
1Gy=1J/kg
1Sv=1J/kg
还有两张表格见P20
SI词头
因数
词头名称
符号
英文
中文
10^24
10^21
10^18
10^15
10^12
10^9
10^6
10^3
10^2
10^1
10^－1
10^－2
10^－3
10^－6
10^－9
10^－12
10^－15
10^－18
10^－21
10^－24
yotta
zetta
exa
peta
tera
giga
mega
kilo
hecto
deca
deci
centi
milli
micro
nano
pico
femto
atto
zepto
yocto
尧[它]
泽[它]
艾[可萨]
拍[它]
太[拉]
吉[咖]
兆
千
百
十
分
厘
毫
微
纳[诺]
皮[可]
飞[母托]
阿[托]
仄[普托]
幺[科托]
Y
Z
E
P
T
G
M
k
h
da
d
c
m
μ
n
p
f
a
z
y
✓第3章测量误差与数据处理
测量误差
（测量结果—被测量的真值）
绝对误差：
是绝对误差（有正值有负值）
相对误差：
引用误差：
（
——测量仪器的量程）求最大引用误差要
绝对值
误差可能的来源：
装置误差、环境误差、方法误差、人员误差
误差的分类：
系统误差、随机误差、粗大误差
表征测量结果质量的指标：
正确度、精密度、准确度、不确定度
图（a）：
正确度较高、精密度较差;图（b）：
精密度较高、正确度较差;图（c）：
精确度（准确度）较高，即精密度和正确度都较高。
正确度：
表示测试结果中系统误差大小的程度
精密度：
随机误差
准确度：
系统误差和随机误差综合大小的程度
不确定度：
表示合理赋予被测量之值的分散性，是与测量结果相联系的参数
都是XX度越小越好
随机误差：
被测量真值是
，一个系列测得值为
，则测量列中的随机误差
为
，其随机误差符合正态分布，其概率密度函数
为
（
——标准偏差；
——方差；e——自然对数的底）
函数概率分布曲线：
对称性、单峰性、有界性、抵偿性（有正负抵消的作用）
测量的标准偏差简称标准差（均方根误差）
在实际中是用有限次测量得
的估计值，用符号
表示；常用贝塞尔公式
测量列算数平均值的标准差：
粗大误差大小的判别：
3
（0.9973）准则、格罗布斯准则
（
为显著性水平）
（-σ，+σ）之内的概率为0.6826，
即置信概率为68.3％。
误差分布的区间称为置信区间
系统误差判别
1、残差观察法
2、线性系统误差的判别马利科夫准则
3、周期性系统误差的判别：
阿贝—赫梅特准则
系统误差的一般处理原则：
从产生误差根源上减小系统误差
利用修正方法减小系统误差
减小不变系统误差的方法：
替代法、抵偿法、交换法
减小线性系统误差的对称法
减小周期性系统误差的半周期法
计算题P34、P41、P34
✓第4章计量器具及其特性
计量器具是指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，包括计量基础、计量标准、工作计量器具
量具即用固定形式复现量值的计量器具如量块、破码、标准电池、标准电阻、线纹米尺（普通尺）等
计量仪器（仪表）即将被测量的量转换成可直接观测的指标值等效信息的计量器具，如压力表、流量计、温度计、电流表。
心脑电图仪等
*注有些计量仪器和量具已融为一体。
例如：
电位差计总是与标准电池连用，电阻电桥已经把标准电阻装在仪器内等。
有些计量仪器，例如，千分尺、游标卡尺、百分表等，由于结构简单、小巧、常用，习惯称通用量具，但定义不是量具
计量装置即为了确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总体组合，如里程计价表检定装置、高频微波功率计校准装置等
标准物质又称参考物质，是指具有一种或多种足够均匀很好的确定了的特性，用以校准测量装置，评价测量方法或给材料赋值的一种材料或物质
基准是计量基准器具的简称，是在特定计量领域内复现和保存计量单位并具有最高计量特性的计量标准，是统一量值的最高依据
国家计量基准（有复现、保存、传递单位量值3种职能）条件（最高的准确性、最佳的稳定性、良好的耐磨性、抗腐蚀性、极高纯度）
基准分类：
国际基准（千克原器）、国家基准（不用于日常）、副基准（起与下级比较使用）、和工作基准（频繁使用）4种
工作计量器具：
称为普通计量器具，用于日常的测量工作而不是用于鉴定或校准工作的计量器具
计量器具的特性
静态：
准确性和误差
非线性度：
实际的校准曲线偏离参考直线的程度（P53图4-1）
B—校准曲线与参考直线的最大偏差
A—计量仪器的量程
灵敏度：
测试系统在静态测量时被测量（P53图4-2）
的单位变化量引起的输出变化量
鉴别率：
计量仪器对激励值微小变化的能力
滞后：
计量仪器对给定激励的响应与先前激励顺序有关的一种特性（类似磁滞回线）（P53图4-3）
稳定性：
计量器具保持计量特性恒定的能力
漂移：
计量器具的计量特性随时间的变化（P53图4-4）
超然性：
计量器具不影响被计量值的能力
计量器具动态：
稳态响应（对计量仪器施加频率为ω的正弦激励，确定其响应与激励的幅值比（幅频特性曲线）和相位差（相频特性曲线））
瞬态响应（在突然瞬变的非周期（如阶跃、脉冲、斜坡）激励作用下的响应特性）
✓第5章测试与计量方法
直接计量法（数字频率计）、间接计量法（有中间量的转化）（比相法测量频率的仪器）
基本测量法（根据相关量计量）、定义测量法（根据定义计量）
直接比较计量法（与一种已知量相比较）、替代计量法（用一种已知量替代）
微差计量法、符合计量法
补偿计量法、调换计量法
静态（重复）计量；对恒定值的计量、动态（过程）计量；对瞬时值和随时间变化量的确定
✓第6章量值传递和溯源
量值传递：
将国家计量基准所复现的计量单位量值，通过检定（或其他传递方式）传递给下一级的计量标准，并依次逐级传递到工作计量器具，以保证被计量对象的量值准确一致
溯源性：
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够与规定的参
考标准，通常是与国家测量标准或国际测量标准联系起来的特性
量值传递、溯源及保证量值准确一致的基础：
科学基础、技术基础、法制基础、组织基础
量值传递与溯源体系：
国家计量基准——计量标准——工作计量器具
量值传递与溯源的方式：
用计量基准及计量标准进行逐级传递
发放有证标准物质（CertifiedReferenceMaterial,CRM）
（优点：
传递环节少。
用户可以根据需要购买标准物质，自己校准物质，自己校准计量器具及评价计量
方法，可免去送检仪器
可以快速评定并可在现场使用）
发播标准信号
用计量保证方案（MeasurementAssuranceProgram,MAP）
量值传递的方法：
校准和检定的区别
校准不具法制性，是组织自愿溯源的行为。
检定具有法制性，是属法制计量管理范畴的执法行为
校准主要用以测量器具的示值误差。
检定是对测量器具的计量特性及技术要求的全面评定
校准的依据是校准规范、校准方法，可作统一规定也可自行制定。
检定的一句必须是检定规程
校准不判断测量器具合格与否，但当需要时，可确定测量器具的某一性能是否符合预期的要求。
检定要对所检的测量器具做出合格与否的结论
校准结果通常是发校准证书或校准报告。
检定结果合格的发检定证书，不合格的发检定结果不合格通知书
比对：
（在量值传递中的作用）统一国际量值、旁证准确度、临时统一量值
比对方式：
一字式、环式、花瓣式、星式、连环式等
《中华人民共和国计量法》第十条规定：
计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。
国家计量检定系统表由国务院计量部门制定
✓第7章几何量计量
几何量计量的几个基本原则：
阿贝原则、封闭原则、最小变形原则、最短测量链原则
长度计量：
复现的方法有时间法、频率法、辐射波长发（建立在真空中光速恒定）
角度计量：
小角度计量—自准度原理；物镜焦平面上的物体由于物镜的成像作用而发出平行光束，此光束经反射面反射回来重新进入物镜后仍能在物体所在平面上造出物体的实像
自准直光管原理
自准直光管结构
在工件测量中的用途：
精确测量零件、部件的微小角度或角度偏差
测量导轨、平尺、大平面的不直度与不平度
测量零件各表面相对置的不垂直度、不平行度，加上相应的附件后还可以测量孔的不同轴度、孔与端面的不垂直度等
利用多面棱体可测量度盘的误差，各类分度机构的分度误差，机床工作台旋转误差等
表面粗糙度是评定零件表面各种微小加工痕迹的参量
主要参数：
轮廓算术平均值Ra
微观不平度十点高度Rz
轮廓最大高度Ry
表面粗糙度计量方法标准样板比较法：
光切法、干涉法、针描法、激光反射法
力学：
3个重要物理量，即力，质量，加速度（根据牛顿第二定律F=ma得出）
衡量原理：
杠杆原理、传感原理、液压原理（P107）
衡量方法：
交换衡量法、替代衡量法（P108）
压力计量：
标准大气压：
760mmHg，101325Pa
压力的表示方法有多种，大气压力、绝对压力、表压力、真空度、差压力，它们取决于表示压力与真空时，零位的选取方法。
计量压力的仪器仪表分类：
液压压力计、活塞式压力计、压力传感器
温度计量：
温标：
温度的数值表示法，即衡量温度的标尺。
只有在确定温标之后，温度计量才有实际意义
温标分类：
华氏温标（在标准大气压下，冰的熔点32℉，水的沸点为212℉，中间等分180份）
摄氏温标（水的冰点为0℃，沸点为100℃，中间等分100份）
热力学温标（P129）
国际温标
1、规定热力学温度T的单位用开，符号K，1K等于水处于三相点时温度值1/273.16
2、水三相点为0.01℃，绝对零度修正为-273.15℃
热电阻温度计：
分类：
金属电阻温度计、半导体温度计、热电阻的测量电路
半导体优点；电阻温度系数绝对值大，灵敏度高
体积小，重量轻，对温度变化比较快，热容量小
电阻值大，引线电阻所占比例小，适合于远距离测量
制作简单，寿命长，价格便宜
缺点；非线性度大，稳定性差，复现性差
热电偶温度计：
工作原理——热电效应（塞贝克效应）
两种不同的导体或半导体A和B组合成闭合回路，若导体A和B的连接处温度不同，在闭合回路中将有电流产生
优点多、用途广的特点，随着技术的发展，目前热电偶的品种较多，可以测-271℃~+2800℃以至更高
热电偶回路定律：
均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律、参考电极定律
热电偶冷端温度处理方法：
冷端恒温法、计算修正法、补偿导线法、补偿电桥法（冷端温度补偿器）（P137）
电磁学计量：
电流：
在真空中，截面积可以忽略的两根相距1m的无限长平行圆直导线内通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上位2×10-7N，则每根导线中的电流为1A
计量方法有；电流天平法、电动力计法、核磁共振法（P147）
电压：
伏特，V：
在载有1A规定电流导线的这两点间消耗1W的功率（P147）
电阻：
计算电容法是目前电阻绝对测量准确度最高的一种方法
电容和电感：
（P151）
交流电桥（P155）
✓第11章电子学计量
高频电压计量：
高频电压标准；基础，以标准电池的电动势作为原始依据，然后通过交直流替代方法建立
衰减计量：
无线电信号在传输过程中，由于能量的损耗和反射而减弱的程度
标准衰减器：
波导截止衰减器、感应分压器、回转式衰减器
阻抗计量：
（P173）
噪声计量：
（P175），噪声功率谱密度、噪声温度、超噪比、噪声系数
唱腔计量：
远区场标准：
电场强度标准：
30MHz~1000MHz
近区场标准（P177）
✓第12章时间频率计量
铯原子时间频率基准的工作原理：
（P183）
✓第13章光学计量
辐射度计量：
（P201）
激光参数计量：
光热法、光电法、光压法、光磁法（P203）
✓第14章声学计量
（P205）
升级会员 