計(jì)量學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)：第5章教學(xué)內(nèi)容

計(jì)量學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)：第5章

第一節(jié)概述一、量值傳遞與溯源的概念

溯源性：通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的值，能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)，通常是與國(guó)家計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來的特性。

任何一項(xiàng)測(cè)量業(yè)務(wù)，其結(jié)果都可以按照這條溯源鏈一直追溯到國(guó)家基準(zhǔn)上去，若需要，則可溯源到國(guó)際基準(zhǔn)上去。2二、量值傳遞及溯源的必要性第一節(jié)概述

1、任何計(jì)量器具都具有不同程度的誤差，如果沒有國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)及進(jìn)行量值傳遞或溯源，計(jì)量工作將無法進(jìn)行。

2、對(duì)于新制的、修理后的和使用中的計(jì)量器具，必須用適當(dāng)?shù)燃?jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來確認(rèn)其示值和其他計(jì)量性能。

3三、量值傳遞、溯源及保證量值準(zhǔn)確一致的基礎(chǔ)第一節(jié)概述

1、科學(xué)基礎(chǔ)：計(jì)量學(xué)理論、計(jì)量單位制等；

2、技術(shù)基礎(chǔ)：計(jì)量器具的檢定體系等；

3、法律基礎(chǔ)：計(jì)量法及有關(guān)法規(guī)體系等；4、組織基礎(chǔ)：國(guó)家計(jì)量部門及其計(jì)量研究機(jī)構(gòu)等。4第一節(jié)概述四、量值傳遞及溯源體系量值傳遞或溯源體系的形式：（a）三角形（b）樹枝形5美國(guó)國(guó)家長(zhǎng)度計(jì)量系統(tǒng)圖6第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式一、用計(jì)量基準(zhǔn)及計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐級(jí)傳遞這是傳統(tǒng)的量值傳遞方式，即把受檢計(jì)量器具送到具有高一等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢定。大型、笨重或安裝在線的計(jì)量器具不便于送檢，這時(shí)可將能搬運(yùn)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)包括輔助設(shè)備，組裝成檢定車，到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)受檢計(jì)量器具進(jìn)行檢定。有時(shí)檢定車本身就是一個(gè)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，如用檢衡車檢定軌道衡。

7第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式二、發(fā)布有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）進(jìn)行傳遞1、用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行傳遞的特點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)又稱“參考物質(zhì)”，是一種或多種足夠均勻和很好地確定了性質(zhì)的、用以校準(zhǔn)測(cè)量裝置（計(jì)量器具）、評(píng)價(jià)測(cè)量方法或給材料賦值的一種材料或物質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)必須由國(guó)家計(jì)量部門或由它授權(quán)的單位進(jìn)行制造，并附有合格證書才有效。8二、發(fā)布有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）進(jìn)行傳遞第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式2、用CRM進(jìn)行傳遞的一般環(huán)節(jié)第一環(huán)節(jié)為“基本單位”,它說明CRM均可溯源到國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)。第二環(huán)節(jié)為“公認(rèn)的定義測(cè)量法”，也稱“權(quán)威性方法”，它是指有正確的理論基礎(chǔ)，量值可直接由基本單位計(jì)算，方法的系統(tǒng)誤差可以基本上消除。9第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式二、發(fā)布有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）進(jìn)行傳遞2、用CRM進(jìn)行傳遞的一般環(huán)節(jié)第三環(huán)節(jié)為“一級(jí)CRM”,它是用來研究和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)方法，控制二級(jí)CRM的研制和生產(chǎn)，用于高精度計(jì)量器具的校準(zhǔn)。

第四環(huán)節(jié)為“標(biāo)準(zhǔn)方法”，它是指具有良好的測(cè)量重復(fù)性和再現(xiàn)性的方法。10第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式二、發(fā)布有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（CRM）進(jìn)行傳遞2、用CRM進(jìn)行傳遞的一般環(huán)節(jié)第五環(huán)節(jié)為“二級(jí)CRM”，它是用來研究和評(píng)價(jià)現(xiàn)場(chǎng)方法及用于一般計(jì)量器具的校準(zhǔn)。

第六環(huán)節(jié)為“現(xiàn)場(chǎng)方法”，即大量應(yīng)用于工廠、礦山、實(shí)驗(yàn)室和監(jiān)測(cè)單位的各種測(cè)量方法。11第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式CRM量值傳遞示意圖12第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式三、用發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行傳遞通過發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行量值傳遞是一種簡(jiǎn)便、迅速和準(zhǔn)確的方式,但目前只限于時(shí)間頻率計(jì)量。隨著衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了利用衛(wèi)星發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)的方式。衛(wèi)星電視發(fā)播標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)原理圖如下頁所示。13第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式14第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式四、用計(jì)量保證方案（MAP）進(jìn)行傳遞或溯源MAP是一種測(cè)量過程的品質(zhì)保證方案，它使參加MAP活動(dòng)的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的量值能更好地溯源到國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)。MAP用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，對(duì)參加的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)的校準(zhǔn)質(zhì)量進(jìn)行控制，定量地確定校準(zhǔn)的總不確定度，使總不確定度小到足以滿足用戶的要求的程度。15MAP實(shí)施的方框圖

1、實(shí)施MAP的一般步驟

傳遞標(biāo)準(zhǔn)－－在計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相互比較中用作媒介的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體說是指一個(gè)或一組計(jì)量性能穩(wěn)定的、特制的、可攜帶（或運(yùn)輸）的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

核查標(biāo)準(zhǔn)－－也是一種計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，它要求隨機(jī)誤差小、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，并經(jīng)久耐用。這種計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)專門用于核查本實(shí)驗(yàn)室的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。16第一，NBS將傳遞標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)量基準(zhǔn)上進(jìn)行校準(zhǔn)，并考察傳遞標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，當(dāng)確認(rèn)傳遞標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定可靠時(shí)才能使用；第二，NBS只將該傳遞標(biāo)準(zhǔn)、測(cè)量條件和方法寄給參加實(shí)驗(yàn)室，而該傳遞標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)結(jié)果則不寄出；第三，參加實(shí)驗(yàn)室收到傳遞標(biāo)準(zhǔn)后，作為“未知標(biāo)準(zhǔn)”，在本單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)上進(jìn)行校準(zhǔn)；第四，用該室內(nèi)部的核查標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)本單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行周期性的反復(fù)核查；第五，參加實(shí)驗(yàn)室將傳遞標(biāo)準(zhǔn)以及上述的校準(zhǔn)與核查的數(shù)據(jù)均寄到NBS；第六，NBS收到傳遞標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行復(fù)校，得出數(shù)據(jù)。如能證明傳遞標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性符合要求，則有效；第七，在有效的前提下，NBS對(duì)全部數(shù)據(jù)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，寫出檢測(cè)報(bào)告；最后，將檢測(cè)報(bào)告寄到參加實(shí)驗(yàn)室，該室根據(jù)報(bào)告，決定本單位的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)是否需要修正，NBS對(duì)此負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)和咨詢。17第二節(jié)量值傳遞和溯源的方式四、用計(jì)量保證方案（MAP）進(jìn)行傳遞或溯源

2、MAP與傳統(tǒng)的量值傳遞方式的比較

MAP是“閉環(huán)”的，有數(shù)據(jù)反饋，而傳統(tǒng)量值傳遞方式是“開環(huán)”的，無數(shù)據(jù)反饋。18第三節(jié)計(jì)量檢定一、檢定在計(jì)量工作中的地位計(jì)量檢定（簡(jiǎn)稱檢定）的目的在于查明和確認(rèn)計(jì)量器具是否符合法定要求的程序，它包括檢查、加標(biāo)記和（或）出具檢定證書。1、檢定必須執(zhí)行計(jì)量檢定規(guī)程。

2、計(jì)量器具的準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允許誤差、測(cè)量不確定度都應(yīng)當(dāng)在規(guī)定的正常工作條件下來判定。19第三節(jié)計(jì)量檢定一、檢定在計(jì)量工作中的地位3、計(jì)量器具的穩(wěn)定性，是指在規(guī)定工作條件下計(jì)量器具保持其計(jì)量特性恒定的能力。

4、受檢的計(jì)量器具應(yīng)當(dāng)由哪一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它進(jìn)行檢定，可以從該計(jì)量器具的檢定系統(tǒng)中查出。20第三節(jié)計(jì)量檢定二、檢定方法

整體檢定法――這種方法是直接用計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)來檢定計(jì)量器具的計(jì)量特性。

單元檢定法――它分別測(cè)量影響受檢計(jì)量器具準(zhǔn)確度的各項(xiàng)因素所產(chǎn)生的誤差，然后通過計(jì)算求出總誤差或總不確定度，以確定受檢計(jì)量器具是否合格。21

1、整體檢定法a、用標(biāo)準(zhǔn)量具檢定計(jì)量器具

b、用計(jì)量基準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)儀器檢定計(jì)量器具

c、用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定（或校準(zhǔn)）計(jì)量器具

d、用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間頻率信號(hào)檢定時(shí)間頻率計(jì)量器具二、檢定方法第三節(jié)計(jì)量檢定22二、檢定方法第三節(jié)計(jì)量檢定整體檢定法的優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)便、可靠，并能求得修正值。整體檢定法的缺點(diǎn)是：當(dāng)受檢計(jì)量器具不合格時(shí)，難以確定誤差由計(jì)量器具的哪一部分或哪幾部分所引起的。23第三節(jié)計(jì)量檢定二、檢定方法

2、單元檢定法

步驟如下：

1）分析影響受檢計(jì)量器具準(zhǔn)確度的各項(xiàng)因素

2）分別測(cè)量各項(xiàng)因素造成的誤差

3）列出各分項(xiàng)誤差對(duì)總誤差的關(guān)系式

4）綜合總誤差或總不確定度，判斷是否合格24二、檢定方法第三節(jié)計(jì)量檢定

單元檢定法的優(yōu)點(diǎn)是：可以彌補(bǔ)整體檢定法的不足。

單元檢定法的缺點(diǎn)是：測(cè)量及計(jì)算均很繁瑣，有時(shí)還會(huì)因遺漏而不能保證受檢計(jì)量器具的準(zhǔn)確度。25三、檢定的步驟、記錄及對(duì)檢定人員的要求第三節(jié)計(jì)量檢定2、檢定記錄

1）計(jì)量器具的名稱、型號(hào)、額定特性和參數(shù)。

2）檢定條件，包括檢定室或介質(zhì)的溫度。

3）檢定時(shí)所用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的名稱、型號(hào)及編號(hào)。

4）檢定時(shí)間（年、月、日）。26三、檢定的步驟、記錄及對(duì)檢定人員的要求第三節(jié)計(jì)量檢定2、檢定記錄

5）檢定過程中所進(jìn)行的每一次獨(dú)立測(cè)量的結(jié)果。

6）對(duì)記錄進(jìn)行分析，并做出是否合格的結(jié)論。

7）有效期。

8）檢定員及核驗(yàn)員簽字。

27三、檢定的步驟、記錄及對(duì)檢定人員的要求第三節(jié)計(jì)量檢定

3、對(duì)檢定人員的要求

1）熱愛計(jì)量事業(yè)，有良好的職業(yè)道德，有強(qiáng)烈的責(zé)任感；

2）精通業(yè)務(wù)，通曉計(jì)量法規(guī)，操作技術(shù)熟練，熟悉所使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和受檢計(jì)量器具的原理、結(jié)構(gòu)及性能；28三、檢定的步驟、記錄及對(duì)檢定人員的要求第三節(jié)計(jì)量檢定

3）具有細(xì)致、踏實(shí)的工作作風(fēng)，養(yǎng)成良好的井井有條的習(xí)慣，記錄認(rèn)真、字跡清晰端正；

4）善于保養(yǎng)維護(hù)所使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，能夠及時(shí)判斷它們是否處于正常狀態(tài)；

5）善于分析問題，對(duì)檢定中出現(xiàn)的異常現(xiàn)象能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做出正確的判斷。

29第三節(jié)計(jì)量檢定四、檢定的分類1、按計(jì)量器具的管理形式分類可分為強(qiáng)制檢定和非強(qiáng)制檢定2、按檢定性質(zhì)分類

1）首次檢定

2）后續(xù)檢定

3）臨時(shí)檢定

4）監(jiān)督檢定

5）仲裁檢定

30四、檢定的分類第三節(jié)計(jì)量檢定

我國(guó)計(jì)量法規(guī)定了下列六類計(jì)量器具必須執(zhí)行國(guó)家強(qiáng)制檢定。

1）社會(huì)公用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；

2）部門和企業(yè)、事業(yè)單位使用的最高計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)；

3）用于貿(mào)易結(jié)算的工作計(jì)量器具；31四、檢定的分類第三節(jié)計(jì)量檢定

我國(guó)計(jì)量法規(guī)定了下列六類計(jì)量器具必須執(zhí)行國(guó)家強(qiáng)制檢定。

4）用于安全防護(hù)的工作計(jì)量器具；

5）用于醫(yī)療衛(wèi)生的工作計(jì)量器具；

6）用于環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的工作計(jì)量器具。32第四節(jié)比對(duì)一、比對(duì)在量值傳遞中作用合組織方式定義：在規(guī)定條件下，對(duì)相同準(zhǔn)確度等級(jí)的同類計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的量值進(jìn)行相互比較，稱為比對(duì)。在國(guó)際上，比對(duì)獲得廣泛的應(yīng)用，成為使國(guó)際上測(cè)量結(jié)果一致的主要手段。

33第五節(jié)國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表及計(jì)量檢定規(guī)程一、國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表概述我國(guó)計(jì)量法規(guī)定：“計(jì)量檢定必須按照國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表進(jìn)行。國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表由國(guó)務(wù)院計(jì)量行政部門制定?！敝贫ㄨb定系統(tǒng)的根本目的，是為了保證工作計(jì)量器具在許可的不確定度或誤差范圍內(nèi)。制定檢定系統(tǒng)時(shí)，各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求，必須從工作計(jì)量器具的準(zhǔn)確度要求開始，由下向上地逐級(jí)確定，而不應(yīng)由計(jì)量基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度開始，從上往下地進(jìn)行“誤差分配”。

34第五節(jié)國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表及計(jì)量檢定規(guī)程二、檢定系統(tǒng)的主要內(nèi)容在我國(guó)，國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括：引言、計(jì)量基準(zhǔn)、計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、工作計(jì)量器具和檢定系統(tǒng)框圖。

1）引言主要說明該檢定系統(tǒng)的適用范圍。

2）計(jì)量基準(zhǔn)包括國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)的用途；組成國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)的全套主要計(jì)量器具名稱；國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的量的范圍；國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)的不確定度。35第五節(jié)國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表及計(jì)量檢定規(guī)程二、檢定系統(tǒng)的主要內(nèi)容

3）計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)包括各等級(jí)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量范圍、不確定度或允許誤差。

4）工作計(jì)量器具包括各種工作計(jì)量器具的測(cè)量范圍；按各專業(yè)有關(guān)規(guī)定給出的工作計(jì)量器具的不確定度或允許誤差。

5）檢定系統(tǒng)框圖檢定系統(tǒng)框圖的格式見圖。36

一等標(biāo)準(zhǔn)XX（測(cè)量范圍）（不確定度或允許）檢定方法二等標(biāo)準(zhǔn)XX（測(cè)量范圍）（不確定度或允許）（名稱）（測(cè)量范圍）（誤差）（名稱）（測(cè)量范圍）（誤差）

（名稱）（測(cè)量范圍）（誤差）

XX國(guó)家基準(zhǔn)（復(fù)現(xiàn)的量）（不確定度）檢定方法檢定方法計(jì)量基準(zhǔn)器具計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具工作計(jì)量器具國(guó)家溯源等級(jí)圖37第五節(jié)國(guó)家計(jì)量檢定系統(tǒng)表及計(jì)量檢定規(guī)程二、檢定系統(tǒng)的主要內(nèi)容制定國(guó)家溯源等級(jí)圖主要目的是確定我國(guó)某類計(jì)量器具的量值傳遞體系，指導(dǎo)計(jì)量檢定，即確保被檢計(jì)量器具的準(zhǔn)確度，又考慮到量值傳遞的經(jīng)濟(jì)性、合理性。建立測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的單位可以參考國(guó)家溯源等級(jí)圖，在編制時(shí)，除按國(guó)家溯源等級(jí)圖內(nèi)容外，還得增加檢測(cè)機(jī)構(gòu)或部門，應(yīng)具有所建計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)溯源到上一級(jí)和量傳下一級(jí)計(jì)量器具的量值傳遞（檢