1、基本概念

1.1计量

实现单位统一和量值准确可靠的活动。

计量是有特定目的的活动,即为实现单位统一和量值准确可靠。因此,与一般测量相比,它有更严格的如下要求:

l  一般应采用法定计量单位;

l  必须使用检定合格的计量器具;

l  取得的量值可以溯源到计量基准;

l  操作者一般应受过培训。

计量必须具有三个最基本的特征:统一性、准确性、法制性。

1.2测量

以确定量值为目的的一组操作。

这个测量定义非常概括,包括二部分内容:首先,测量是一种操作,至于是什么操作,没有具体规定,它可以是极为复杂的一项物理实验,如激光频率的绝对测量,地球至月球的距离测量等等,也可能是极为简单的一个操作,如称体重、量体温等。有时,操作可以是自动地进行。其次,操作的目的在于确定被测对象的量值,这里没有限定要求的量限和准确度。由此可见,这个测量定义适用于各个科学技术领域。

1.3测试

具有试验性质的测量。

对计量器具示值的检定或校准,一般有规范化的测量方法,可以通称为测量或计量。而除此以外的测量,尤其是对那些不属于计量器具的设备、零部件、元器件的参数或特征的确定,其方法具有试验性质,一般就称为测试。

1.4

现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。

量是表征自然界运动规律的基本概念,如轻重、大小、长短等等。量所表述的对象是现象、物体或物质,是不依赖于人的主观意识的客观存在。量是计量学研究对象,一切自然现象、物体或物质,只有用相应的量来表述时,才能发现其运动规律。

定性区别是指量在特性上的差别,如几何量、电学量、热学量、力学量等,这一类量不同于某类其它量,它们之间不能够相互比较,特性相同的量组合在一起称为同类量,例如功、热,能用同一个单位焦耳表示,厚度、周长、波长可用长度单位米表示。

定量确定是指确定具体的量而言,又称为特定量。如确定某一根杆的长度,某根导线的电阻等,它们之间可以相互比较,如杆的长短,导线电阻的大小,故又称为同种量。

由此可知,计量学所研究的量即可定性区别又可定量确定,两者统一表征自然现象、物体或物质的一种属性。

1.5量值

由数值和计量单位的乘积所表示特定量的大小。

量值是量的表示形式。一般说来,任何可测的量都是由数值和计量单位两部分组成,如5.25m13125px15kg15000g10s-20℃等。

要注意区别数值和量值。数值是量值的组成部分,如上例中的5.25525151500010、-20等数值均不包含计量单位。没有计量单位的数值不能表示量,就计量学而言,毫无意义。

计量单位的使用要注意两点:一是选用哪种单位制的单位,如力的计量单位可以用牛顿或公斤力,压力可选用帕斯卡或毫米汞柱等。但国家规定了法定计量单位,除特殊情况外,必须优先采用;另一是选用的单位量的大小要合适,如表示长度量值时,用米还是厘米、毫米,一般说数值的位数不宜太多。

在我国的计量实践中,经常使用“量值统一”这个用语,如何确切理解其含义呢?按量值的定义,“量值统一”的前提是所使用的计量单位必须统一,测得的数值必须在规定的准确度以内,否则量值是不统一的,至少其表示形式可能不统一。因此,为了表述计量的目的和作用,不妨强调“计量单位统一,量值准确可靠”。

1.6量的真值

与给定的特定量的定义一致的值。

l  量的真值只有通过完善的测量才有可能获得;

l  真值按其本性是不确定的;

l  与给定的特定量定义一致的值不一定只有一个。

真值也是一种量值,不过,这个量值是“被完善地确定”的,在确定时要排除所有测量上的缺陷。我们知道,在任何测量中,不存在完善的条件,也找不到没有缺陷的计量器具和测量方法,也不可能创造理想的环境条件,理想的操作人员。因此,量的真值是理想的概念,是客观存在,人们可以逐步测得接近它的量值,它在某个范围以内,但不可能确切知道。

1.7约定真值

对于给定的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。

真值是不可能确切知道的,但是在实际计量工作中,常常要用到真值的概念,如评估测量结果的准确度和表示仪器的示值误差,都是对真值而言,所以“对于给定的目的而言”,常用约定真值来替代真值。

约定真值替代真值有一个条件,即“充分接近于真值”。“充分”是相对的,即可以是1%,也可以是1×10-6,随给定的目的而定,表示两者的差值对测量结果的影响可以忽略不计,或控制在某个范围之内。例如在误差计算中,常常用多次重复测量的经修正后的算术平均值作为该量的约定真值。

在某个机构内所设置的最高计量标准所复现的量值,可以视作该量的约定真值。一等标准器所复现的量值,对于被检的二等标准器而言,就是后者的约定真值。

1.8计量器具

单独地或连同辅助设备一起,用以进行测量的器具。

计量器具与其他技术工具、设备的区别主要在于预定用途不同。为了测量并达到预定要求,计量器具必须具有符合一定规范的计量学特性,这主要是指能以规定的准确度复现、保存并传递计量单位量值。有些计量器具能单独地用来完成某项测量,如直尺、体温计、电压表等;另一些计量器具,如砝码、热电偶、电流互感器等,则需与其他计量器具和(或)辅助设备一起使用才能完成测量。还可以从许多不同的角度对计量器具进行分类。

按其计量学用途或在统一单位量值中的作用,可以分为计量基准和工作计量器具。按其结构、功能的完备程度,可分为实物量具、计量仪器和计量装置。还可以按自动化程度、标准化水平、特定用途、准确度等级等特征进行分类。

应当注意,计量器具在按其计量学用途分类时,国际通行的分类方法是分为计量基准(或称计量标准)和普通计量器具。后者与我国所称工作计量器具含义相同;而我国分类中的计量基准和计量标准,按国际分类方法则属于同一类,都叫做基准(或标准)。

a.实物量具

使用时以固定形态复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具。

实物量具的主要特性是能复现或提供某个量的已知量值。正是这个特性使它区别于其他计量器具。例如,砝码是实物量具,因为它能提供已知质量值给别的质量计量仪器去测量;而玻璃水银温度计则不是实物量具,因为它自身并不能提供已知温度值给别的温度计量仪器去测量。至于定义中的“已知量值”,应理解为其计量单位,数值及不确定度均为已知;而“具有固定形态”则应理解为“具有恒定的物理和化学状态”,以保证在使用时量具能确定的复现并保持已知量值。

实物量具按其能复现一个或多个已知量值,可分为单值量具,如量块、标准电池;和多值量具,如线纹尺、电阻箱。所谓成组或成套量具,如砝码组、量块组,则是由若干不同标称单值量具组成的多值量具。还应指出,实物量具不一定是结构简单的器具,如作为频率量具的晶体振荡器,以及标准电压源、电流源等。

b.计量仪器(仪表)

将被测量值转换成可直接观察的示值或等效信息的计量器具。

计量仪器的主要特征是能将被测量值(或经过变换的等效信息)与已知量值(或经过变换的等效信息)进行比较,并将比较的结果转换成示值或等效信息输出。例如:天平是将被测质量与由砝码提供的已知质量,相对于天平摆动轴形成的两个力矩(等效信息)进行比较,直流电位差计是将被测电压与放大(或缩小)了若干倍的标准电池的电动势进行比较;玻璃水银温度计将被测温度与已知温度所产生的两个水银柱高度(等效信息)进行比较;等等。

应当指出,与实物量具不同,计量器具本身并不复现或提供已知量值。上面提到的已知量值,有的是由实物量具(砝码、标准电池)提供的,有的则是计量仪器(玻璃水银温度计)将其在分度、校准或检定时作为它的已知量值信息“存储”下来的。

c.计量装置

为确定被测量值所必需的计量器具和辅助设备的总体。

换句话说,就是把为确定被测量值(可以是一个或多个)所必需的计量器具和辅助设备的功能结合起来而形成的结构总体。例如,压力计标准装置、体温计标准装置等。建立计量装置的目的,是为了便于操作、提高可靠性和工作效率、固定或缩小影响量的范围和提高测量准确度等。计量装置亦称测量系统。

d.[计量]基准(标准)

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。

e. 国际[计量]基准(标准)

经国际协议承认的测量标准,在国际上作为对有关量的其它测量标准定值的依据。

f. 国家[计量]基准(标准)

经国家决定承认的测量标准,在一个国家内作为对有关量的其它测量标准定值的依据。

国家基准的主要特性是能以国内最高的准确度复现和(或)保存给定的计量单位(相当于同一计量单位的其他基准而言),因此,国家基准通常是运用最新科学技术成就研制出来的、国内独一无二的计量器具。在给定的计量领域中,所有计量器具均须直接或间接依据国家基准进行校准或检定,以保证使用这些计量器具进行的一切测量均可追溯到国家基准所复现或保存的计量单位量值,并从而保证这些测量结果准确可靠和具有实际的可比性。

g.      [计量]基准

通过与国家基准比对或校准来确定其量值,并经国家鉴定、批准的计量器具。

副基准的用途是向工作基准传递单位量值。建立副基准的主要目的是保护国家基准,因为多次直接使用国家基准可能过早地损坏其原有的计量特性。此外,当有必要时,副基准可以代替国家基准。如果实际上没有以上这些需要,可以不必建立副基准。

h.      工作[计量]基准

通过与国家基准或副基准比对或校准,用以检定计量标准的计量器具。

有时也用工作基准来检定高准确度的工作计量器具。建立工作基准的目的是为了有利于国家基准和副基准保持其原有的计量特性。工作基准的数量较大,因为它们不象国家基准、副基准那样通常只保存在国家级计量技术机构中,而是省级政府的或中央某些部门的计量检定机构中也有,甚至根据需要某些企业中也可以拥有。

应当注意,在以上对工作基准的解释中,有两点与国际流行的解释不同:一是在我国,工作基准与副基准完全是两个概念,按国际上的解释,工作基准是副基准(次级基准)之一;二是在单位量值传递链中,按国际上的解释,工作基准(或称工作标准)就是那些日常用来校准或检定计量器具的基准(或称标准),而在我国工作基准的主要用途是用来检定计量标准,而计量标准则是用于日常的校准和检定。

i.        工作[计量]标准

按国家计量检定系统表规定的准确度等级,用于检定较低等级计量标准或工作计量器具的计量器具。

在计量器具的分类中,这是我国与原苏联等少数国家特有的一类计量器具。在我国,日常的校准、检定工作都要用到计量标准,因此它们的数量很大。计量标准通常又根据需要分为准确度不同的等级,如一等、二等…。有些工作计量器具的准确度可能比计量标准还高,但按规定一般不得直接作为计量标准用于检定,而只能用于预定的测量目的。计量标准中的一个特殊类型是有证标准物质。

在我国,计量法对计量标准的建立、考核、批准、使用和检定有一系列严格规定。特别是各级政府计量部门建立的“社会公用计量标准”和部门及企业、事业单位建立的“最高计量标准”,依法规定为实施强制检定的对象。

国际上广泛使用而我国基本上不用的一个术语,叫参考标准(或参考基准),其含义是:通常具有在给定地点(或机构)所能得到的最高计量学特性的标准器,该地点所进行的有关测量均从它导出。如果撇开法制方面的含义,我国的“最高计量标准”可认为与国际上说的“参考标准”相当;我们的“社会公用计量标准”,在多数情况下,也和“参考标准”相当。

j. [有证]标准物质

具有一种或多种准确度的特性值,用以校准计量器具,评价测量方法或给材料赋值,并附有经批准的鉴定机构发给证书的物质或材料。

定义的前半部分是指一般的标准物质(RM),加上最后一句话就是指有证标准物质(CRM)。CRM在计量上应用日趋广泛,在化学测量领域中用得尤其多。CRM通常是作为实物测量器具形式的计量标准,用于校准工作中,常可避免大型、贵重计量器具的送检;用于实施计量保证方案(MAP)和实验室认证工作中也比较方便;还常用于评价某些分析、测量方法和给材料的某些特性参量定值。标准物质按其性质可分为两大类:物理、化学特性标准物质,如石英相对介电常数标准物质、高纯苯甲酸标准物质,和化学成份标准物质,如碳素钢标准物质。

在我国,还进一步将CRM按其在传递单位量值中的作用分为一级和二级。一级CRM根据公认的定义测量法定值,二级CRM则用规定的标准方法根据一级CRM定值。一级CRM通常用于评价标准方法,控制二级CRM的研制和生产,以及校准重要计量器具。二级CRM主要用于研究和评价现场应用的分析、测量方法,以及校准一般的计量器具。

k. 工作计量器具

用于现场测量而不用于检定工作的计量器具。

工作计量器具的数量很大,占计量器具总数的绝大多数。国民经济和科学技术各领域中都使用着大量的工作计量器具,以满足为各种目的而进行的测量的需要。工作计量器具与计量基准、标准的区别,在于计量学用途不同。即工作计量器具只能用于测量,而按规定不得用作检定其它计量器具的标准,尽管其准确度有时超过某些计量标准。为了保证测量结果的准确可靠,工作计量器具通常都要定期或及时地进行检定或校准。工作计量器具在国际上通常叫做普通计量器具。

1.9  (计量器具)检定

为评定计量器具的计量特性,确定其是否符合法定要求所进行的全部工作。

其实质就是按照法定的计量检定规程要求,通过具体的检验活动,来确定计量器具的计量性能,如准确度、稳定度、灵敏度等,并出具证书或加盖印记,以判断其是否合格的全部过程。

计量检定有以下几个特点:

l  计量检定的对象是计量器具(包括计量标准、工作计量器具和标准物质);

l  计量检定的目的是为了确保全国量值的统一,确保全国量值的溯源;

l  计量检定的依据是按法定程序审批公布的计量检定规程;

l  计量检定必须作出是否合格的结论,并出具证书或加盖印记;

l  计量检定具有法制性,也是实施国家对测量业务的一种监督。

计量检定按管理性质可分为强制检定和非强制检定,按我国计量法的规定都属于法制检定。如按管理环节分,可分为出厂检定、进口检定、验收检定、周期检定、修后检定、仲裁检定等。按检定的次序分,可分为首次检定、随后检定。按检定数量可分为全量检定和抽样检定。

1.10 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的关系的一组操作。

国际上把法制管理范围内的计量工作统称为法制计量,各国的法制计量虽然管理的范围不尽相同,但对法制管理的计量器具都必须依法进行检定。由于法制计量管理的范围不同,有的国家由法制计量部门或授权的法定计量技术机构承担检定,而把一般的称为校准。

1.11 检定规程

检定计量器具时必须遵守的法定技术文件。

计量器具检定规程,通常对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作出具体规定,是法定性的技术文件,是计量检定人员从事检定工作的依据。

计量检定规程分为:国家计量检定规程、部门和地方计量检定规程三种。计量检定规程的主要作用在于保证计量器具给出的量值准确一致。计量检定规程的制定、修订应有一定的理论根据和实践经验,即应考虑到现实的测量技术水平,又应考虑到客观的实际需要,制定时应广泛征求各方面的意见,使其有科学性和合理性。

1.12 [国家计量]检定系统[]

国家对计量基准到各等级的计量标准直至工作计量器具的检定主从关系所作的技术规定。

为了保障计量单位制的统一和量值的准确可靠,国家建立基准、副基准、工作基准及各等级的计量标准,通过计量检定把计量基准所复现的单位量值逐级传递到工作计量器具上去,对这种从计量基准到各等级计量标准直到计量器具的检定程序所作的技术规定,就是国家计量检定系统表,简称国家计量检定系统或检定系统。

国家计量检定系统是为量值传递(或量值溯源)而制定的一种法定技术文件,它由国务院计量行政部门组织制定、批准发布。它一般用图表结合文字的形式来表达,规定计量器具的类别、系列及逐级检定的次序,包括从计量基准、标准到工作计量器具的名称、测量范围、准确度(或不确定度或允许误差)和检定的方法等内容。

国家计量检定系统的代号为JJG2XXX—XXXXJJG为计量技术法规的缩写,2XXX为检定系统颁布的序号,XXXX为检定系统颁布的年份。

1.13 量值传递

通过对计量器具的检定或校准,将国家基准所复现的计量单位量值通过各等级计量标准传递到工作计量器具,以保证被测对象量值的准确和一致。

量值传递的含义如下:

l  量值传递是指由计量基准所复现的单位量值通过计量标准、工作计量器具逐级传递下去,确保被传递的单位量值达到统一、准确和可靠。

l  量值传递是通过对计量器具的检定、校准和比对等方法来实现的。

l  量值传递的最终目的是要保证国民经济各行业所测得的量值准确可靠,并可溯源到国家计量基准。

1.14 量值溯源

    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。

1.15 强制检定

由政府计量行政主管部门所属的法定计量检定机构或授权的计量检定机构,对社会公用计量标准、部门和企事业单位使用的最高计量标准、用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测四个方面列入国家强检目录的工作计量器具,实行定点定期的一种检定。

按我国《计量法》规定,强制检定的主要内容说明如下:

l  强制检定是带有强制性的政府执法行为,不允许有任何变通或违反。

l  强制检定的目的是为了公正地保护国家、集体和公民的利益,免受不准确或不诚实计量带来的损失。

l  强制检定的计量器具范围和目录,由国务院计量行政主管部门确定,强检的工作计量器具目录经国务院批准并向社会公布。

l  强制检定由政府计量行政部门组织管理,由政府所属的法定计量检定机构或授权的计量技术机构实施检定。

l  属于强制检定的计量器具必须按规定实行定点定期的检定。

l  强制检定必须按检定规程实施检定。

1.16 检定证书

证明计量器具经过检定合格的文件。

检定证书是证明计量器具检定合格的文件, 由计量检定技术机构发给,检定证书是计量检定中的重要环节,是证明计量器具可以销售和使用的凭证,在调解、仲裁、审理、判决计量纠纷时,可作为计量器具合格的法定依据。

一般检定证书封面应写明计量器具名称、型号、准确度等级、制造厂、出厂编号、送检单位和检定是否合格结论,应填写检定日期和有效期,有检定机构名称、证书编号和检定印章,有负责人、核验员、检定员的签名。证书的背面应给出检定的结果,并可指出有关检定条件的要求和说明。

1.17 检定印记

证明计量器具经过检定合格而在计量器具上加盖的印记。

检定印记是证明计量器具检定合格的另一种形式,适用于如压力表、水表、煤气表、电能表、玻璃仪器及注射器等不需要出具检定证书的计量器具。通过检定印记,如采用封方式,可以防止计量器具检定后的任意调整。

我国规定的检定印记有錾印、喷印、钳印、漆封印或合格标签等形式。检定印记有时必须注明检定有效期。计量检定印记的式样由国家统一规定,对伪造、盗用、倒卖检定印记的,要追究其法律责任。

1.18 检定结果通知书

证明计量器具经过检定不合格的文件。

对检定不合格的计量器具,计量检定技术机构发给检定结果通知书。为便于区别,通常将检定结果通知书印成黑色字体,以便从名称及颜色上和检定证书有明显的区分。

检定结果通知书正面内容和检定证书正面内容基本相同,但不必填写有效期,检定结论只给出检定不合格结论。其背面在必要时可以给出不合格的具体内容,也可指出有关检定条件和说明。

2、法定计量单位

法定计量单位是由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。其中包括单位的名称、符号。现在实行的法定计量单位诞生于1986227日,由国务院发布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》,规定在我国统一实行法定计量单位,并从命令公布之日起生效。

2.1 单位制

所谓单位制就是在选定了基本单位以后,再以一定的关系由基本单位构成一系列导出单位,这样的基本单位和导出单位构成的一个完整的单位体系就叫作单位制。

2.2 国际单位制

国际单位制是以七个基本单位、两个辅助单位及由上述单位按一贯制原则导出的其它单位所构成的单位制。

国际单位制有统一性、简明性、实用性、合理性、精确性、继承性及世界性等优点。

2.3 我国的法定计量单位

我国的法定计量单位是以国际单位制为基础,并根据我国的实际情况适当地选用一些非国际单位制单位构成。其内容包括:

l  国际单位制的基本单位;

l  国际单位制中具有专门名称的包括辅助单位在内的导出单位;

l  国家选用的非国际单位制单位;

l  由以上单位构成的组合形式的单位;

l  由词头和以上单位所构成的倍数单位。

2.4 法定计量单位使用方法和规则

l  组合单位的中文名称与其符号表示的顺序一致。符号中的乘号没有对应的名称,除号的对应名称为“每”字,无论分母有几个单位,“每”字只出现一次。

l  乘方形式的单位名称,其顺序应是指数名称在前,单位名称在后。相应的指数名称由数字加“次方”二字而成。

l  如果长度的2次和3次幂是表示面积和体积,则相应的指数名称为“平方” 和“立方”,并置于单位之前,否则应称为“二次方” 和“三次方”。

l  书写单位名称时,不加任何表示乘或除的符号或其它符号。

l  单位符号的字母一般用小写字体,若单位名称来源于人名,则其符号的第一个字母用大写字体。

l  词头符号的字母当其所表示的因数小于106时,一律用小写字体,大于等于106时用大写字体。

l  由两个以上单位相乘构成的组合单位,若某单位的符号同时又是某词头的符号,并有可能发生混淆时,则应尽量将其置于右侧。

l  由两个以上单位相乘构成的组合单位,其中文符号只用一种形式,即用居中圆点代表乘号。

l  由两个以上单位相除构成的组合单位,其符号有三种形式,当可能发生误解时,应尽量用居中圆点或斜线的形式。

l  由两个以上单位相除构成的组合单位,其中文符号可以用两种形式。

l  在进行运算时,组合单位的符号可以用水平线表示。

l  分子无量纲而分母有量纲的组合单位即分子为1的组合单位的符号,一般不用分式而用负数幂的形式。

l  在用斜线表示相除时,单位符号的分子和分母都与斜线处于一行内。当分母中包含两个以上单位符号时,整个分母一般应加圆括号。另外表示除号的斜线不得多于一条。

l  词头的符号和单位的符号之间不得有间隙,也不加表示相乘的任何符号。

l  单位的名称或符号必须作为一个整体使用,不得拆开。

l  选用SI单位的倍数单位或分数单位,一般应使量的数值处于0.1~1000范围内。

l  不得使用重叠的词头。

l  只是通过相乘构成的组合单位在加词头时,词头通常加在组合单位中的第一个单位之前。

l  只通过相除构成的组合单位或通过乘和除构成的组合单位在加词头时,词头一般应加在分子中的第一个单位之前,分母中一般不用词头。

l  当组合单位分母是长度、面积或体积单位时,按习惯与方便,分母中可选用词头构成倍数单位。

l  一般不在组合单位的分子和分母中同时采用词头。

l  倍数单位和分数单位的指数,指包括词头在内单位的幂。

l  SI词头的部分中文名称置于单位名称的简称之前构成中文符号时,应注意避免与中文数字混淆,必要时应使用圆括号。

                                                                                                                   长春百益制药有限责任公司

                                                                                                                       设备工程部    孟凡影

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