量值传递溯源与检定测试课件.ppt
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1、.1第六章第六章 量值传递、溯源与检定量值传递、溯源与检定测试测试 第一节 量值传递 是指通过计量检定或校准,将计量是指通过计量检定或校准,将计量基基准准所复显的计量单位(或其倍数或分数)所复显的计量单位(或其倍数或分数)逐级传递给各级计量逐级传递给各级计量标准标准直至普通(工作)直至普通(工作)计量器具的活动计量器具的活动.2一、量值传递的必要性 任何计量器具,由于种种原因,都具有不同程度的误差计量器具的误差只有在允许范围内才能应用,否则将带来错误的计量结果欲使新制的、使用中的、修理后的、各种形式的、分布于不同地区、在不同环境下计量同一种量值的计量器具,都能在允许的误差范围内工作,如果没有国
2、家计量基准、计量标准及进行量值传递是不可能的.3 对于新制的或修理后的计量器具,必须用适当对于新制的或修理后的计量器具,必须用适当等级的计量标准来确定其计量特性是否合格,对于等级的计量标准来确定其计量特性是否合格,对于使用中的计量器具,由于磨损、使用不当、维护不使用中的计量器具,由于磨损、使用不当、维护不良、环境影响或零件、部件内在质量的变化等而引良、环境影响或零件、部件内在质量的变化等而引起的计量器具的计量特性的变化,是否仍在允许范起的计量器具的计量特性的变化,是否仍在允许范围之内,也必须用适当等级的计量标准对其进行周围之内,也必须用适当等级的计量标准对其进行周期检定另外有些计量器具必须借助
3、于适当等级的期检定另外有些计量器具必须借助于适当等级的计量标准来确定其示值和其他计量性能,因此量值计量标准来确定其示值和其他计量性能,因此量值传递的必要性是显而易见的。传递的必要性是显而易见的。.4.5.6二、量值传递体系国家计量检定系统 对于一个国家来说,每一个量值传递体系,只对于一个国家来说,每一个量值传递体系,只允许有一个国家计量基准在我国,大部分国家计允许有一个国家计量基准在我国,大部分国家计量基准保存在中国计量科学研究院内较高准确度量基准保存在中国计量科学研究院内较高准确度等级的计量标准,大多设置在省级计量技术机构及等级的计量标准,大多设置在省级计量技术机构及计量准确度要求很高的少数
4、大企业内较低准确度计量准确度要求很高的少数大企业内较低准确度等级的计量标准,大多设置在地、县级计量技术机等级的计量标准,大多设置在地、县级计量技术机构及计量要求较高的大、中型企业中而工作计量构及计量要求较高的大、中型企业中而工作计量器具则广泛应用于工矿、企业、商店、医院、研究器具则广泛应用于工矿、企业、商店、医院、研究所、院校、所、院校、甚至于家庭之中,由此构成了量、甚至于家庭之中,由此构成了量值传递体系值传递体系.7国家计量检定系统国家计量检定系统.8.9国家计量检定系统是按国家计量检定系统是按“量量”制定的。随着科技制定的。随着科技的发展和计量水平的提高,计量检定系统亦应不的发展和计量水平
5、的提高,计量检定系统亦应不断地修订和完善。断地修订和完善。.10图2 国家计量检定系统的框图格式.11.12 所谓所谓量值传递体系量值传递体系,是国家根据经济合,是国家根据经济合理、分工协作的原则,以城市为中心,就理、分工协作的原则,以城市为中心,就地就近组织的量值传递网。地就近组织的量值传递网。.13三三 量值传递的基本要求量值传递的基本要求 量值传递应本着量值传递应本着精度损失小、可靠性高和简单易精度损失小、可靠性高和简单易行行的原则。的原则。量值传递一般应按国家计量检定系统的规定逐级量值传递一般应按国家计量检定系统的规定逐级进行。某些特殊情况,经上级计量主管部门同意,进行。某些特殊情况,
6、经上级计量主管部门同意,可越级进行传递。可越级进行传递。各级计量标准的精确度,基本上是根据计量检定各级计量标准的精确度,基本上是根据计量检定系统,由国家计量基准或上级计量标准确定的。系统,由国家计量基准或上级计量标准确定的。.14 至于各级计量标准之间的精确度差,前已提及,不至于各级计量标准之间的精确度差,前已提及,不能一概而论,对不同的计量领域,有不同的要求。能一概而论,对不同的计量领域,有不同的要求。根据误差理论,当相邻的上下级标准的精确度相差根据误差理论,当相邻的上下级标准的精确度相差10倍时,上级标准的误差一般便可忽略不计,即对倍时,上级标准的误差一般便可忽略不计,即对下级来说,上级标
7、准的结出值可以认为是精确的;下级来说,上级标准的结出值可以认为是精确的;若两者都只含有随机误差(或系统误差已修正),若两者都只含有随机误差(或系统误差已修正),则精确度相差则精确度相差3倍,即可将上级标准的误差忽略不计、倍,即可将上级标准的误差忽略不计、实际上,这对于某些计量领域,是难以实现的。我实际上,这对于某些计量领域,是难以实现的。我国如此,外国亦如此。具体的精度国如此,外国亦如此。具体的精度 差是多少,上级差是多少,上级标准的误差可否忽略或如何处理等,在量值传递的标准的误差可否忽略或如何处理等,在量值传递的技术文件中应有明确的规定。技术文件中应有明确的规定。.15量值传递,概括地讲,量
8、值传递,概括地讲,可分为直接传递和间接传递可分为直接传递和间接传递。凡可直接传递者(如电压测量中的源和表),皆凡可直接传递者(如电压测量中的源和表),皆应直接传递;凡不能直接进行传递者(如电压测应直接传递;凡不能直接进行传递者(如电压测量中的源和源或表和表),则只好间接进行。这量中的源和源或表和表),则只好间接进行。这里所谓间接,系指传者与被传者不能直接进行量里所谓间接,系指传者与被传者不能直接进行量值传递,而必须通过一个过渡指示器(如在电压值传递,而必须通过一个过渡指示器(如在电压测量中,若两者皆为源则用表,反之亦然),通测量中,若两者皆为源则用表,反之亦然),通常将其称为过渡标准、传递标准
9、或比对标准。关常将其称为过渡标准、传递标准或比对标准。关于过渡指示器的技术特性,在量值传递的技术文于过渡指示器的技术特性,在量值传递的技术文件中应有明确、具体的规定。件中应有明确、具体的规定。.16四、量值传递的方式 量值传递的方式:有用实物标准实物标准进行进级传递,有用传递标准全面考核传递标准全面考核(MAP),有发放标准物质发放标准物质(CRM),有发播信号发播信号等.171、用实物标准进行逐级传递 这是传统的量值传递方式,即把计量器具,这是传统的量值传递方式,即把计量器具,送到具有高一等级计量标准的计量部门去检定;对送到具有高一等级计量标准的计量部门去检定;对于不便于运输的计量器具,则由
10、上一级计量技术机于不便于运输的计量器具,则由上一级计量技术机构派员携带计量标准到现场检定这种传递方式比构派员携带计量标准到现场检定这种传递方式比较费时、费钱,有时检定好了的计量器具,经过运较费时、费钱,有时检定好了的计量器具,经过运输后,受到振动、撞击、潮湿或温度的影响,丧失输后,受到振动、撞击、潮湿或温度的影响,丧失了原有的准确度尽管有这么多的缺点,但到目前了原有的准确度尽管有这么多的缺点,但到目前为止,它还是量值传递的主要方式为止,它还是量值传递的主要方式.182、用传递标准全面考核(MAP)进行传递 美国标准局美国标准局(NBS)在七十年代初,在某些计量在七十年代初,在某些计量领域中采用
11、了传递标准全面考核进行传递领域中采用了传递标准全面考核进行传递(英文:英文:Measurement Assurance Program,缩写,缩写MAP)这这种传递方式的目的,是使参加种传递方式的目的,是使参加MAP活动的计量技术活动的计量技术机构的量值,能更好地溯源到国家计量基准它用机构的量值,能更好地溯源到国家计量基准它用统计的方法对那些机构的校准质量进行控制,定量统计的方法对那些机构的校准质量进行控制,定量地确定校准的总不确定度,并对其进行分析,因此地确定校准的总不确定度,并对其进行分析,因此能及时地发现问题,使误差尽量减小能及时地发现问题,使误差尽量减小.19.203、用发放标准物质(
12、CRM)进行传递用标准物质(CRM)进行传递的特点 标准物质是一种或多种足够好地确立了的特性、标准物质是一种或多种足够好地确立了的特性、用以校准计量器具、评价计量方法或给材料赋值的物用以校准计量器具、评价计量方法或给材料赋值的物质或材料质或材料 标准物质必须由国家计量部门或由它授权的单标准物质必须由国家计量部门或由它授权的单位进行制造,并附有合格证书的才有效这种有效的位进行制造,并附有合格证书的才有效这种有效的标准物质称为标准物质称为“有证标准物质有证标准物质”(英文缩写为英文缩写为CRM)使用使用CRM进行传递,具有很多优点,例如可免进行传递,具有很多优点,例如可免去送检仪器,可以快速评定并
13、可在现场使用等这种去送检仪器,可以快速评定并可在现场使用等这种方式目前主要用于化学计量的领域方式目前主要用于化学计量的领域.214、用发播标准信号进行传递 通过发播标准信号进行量值传递是最简便、迅通过发播标准信号进行量值传递是最简便、迅速和准确的方式,但目前只限于时间频率计量我速和准确的方式,但目前只限于时间频率计量我国通过无线电台,早就发播了标准时间频率信国通过无线电台,早就发播了标准时间频率信号以后随着国家通讯广播事业的发展,中国计量号以后随着国家通讯广播事业的发展,中国计量科学研究院将小型铯束原子频标放在中央电视台发科学研究院将小型铯束原子频标放在中央电视台发播中心,由中央电视台利用彩色
14、电视副载波定时发播中心,由中央电视台利用彩色电视副载波定时发播标准频率信号,并于播标准频率信号,并于1985年开始试播标准时间信年开始试播标准时间信号这样,用户可直接接收并可在现场直接校正时号这样,用户可直接接收并可在现场直接校正时间频率计量器具间频率计量器具.22五、量值传递的技术基础:保证以最高准确度复现计量单位的国家计量基保证以最高准确度复现计量单位的国家计量基准体系;准体系;将国家计量基准的量值传递到工作计量器具的将国家计量基准的量值传递到工作计量器具的计量标准体系;计量标准体系;用以保证计量器具准确一致的,或保证材料成用以保证计量器具准确一致的,或保证材料成分与性能检测时准确一致的标
15、准物质体系;分与性能检测时准确一致的标准物质体系;计量器具的研制、生产及修理的体系;计量器具的研制、生产及修理的体系;计量器具的新产品定型鉴定体系;计量器具的新产品定型鉴定体系;计量器具的检定体系等计量器具的检定体系等.23六、量值传递的法制基础:计量法及有关法规;计量法及有关法规;计量检定系统;计量检定系统;计量检定规程;计量检定规程;具行法定性质的操作规范具行法定性质的操作规范.24七、量值传递的组织基础:国家计量部门;各级地方计量部门;各部委系统的计量部门及有关研究机构;各企业、事业单位的计量机构及有关实验室;培养计量人才的院校.25第二节第二节 溯溯 源源 所谓溯源,系量值溯源的简称,
16、是指使用所谓溯源,系量值溯源的简称,是指使用任何一种计量器具所测得的测量结果,都任何一种计量器具所测得的测量结果,都能通过连续的能通过连续的比较链比较链,使其与计量基准所,使其与计量基准所复现的计量单位联系起来,即可追溯到计复现的计量单位联系起来,即可追溯到计量单位的源头。也可以说,量单位的源头。也可以说,溯源是量值传溯源是量值传递的逆过程递的逆过程。.26 量值准确一致的前提是,计量结果必须具有量值准确一致的前提是,计量结果必须具有“溯源性溯源性”,即被计量的量值必须具有能与国家,即被计量的量值必须具有能与国家计量基准或国际计量基准相联系的特性计量基准或国际计量基准相联系的特性 要获得这种特
17、性,就要求用以计量的计量器要获得这种特性,就要求用以计量的计量器具必须经过具有适当准确度的计量标准的检定,具必须经过具有适当准确度的计量标准的检定,而该计量标准又受到上一等级计量标准的检定,而该计量标准又受到上一等级计量标准的检定,逐级往上追溯,直至国家计量基准或国际计量基逐级往上追溯,直至国家计量基准或国际计量基准准 .27比较链比较链 所谓连续的比较链,系指若干个不同精确所谓连续的比较链,系指若干个不同精确度等级的计量链,由低级到高级直至计量度等级的计量链,由低级到高级直至计量基准逐级连续检测而形成的系列计量链。基准逐级连续检测而形成的系列计量链。计量链计量链 至于计量链,系指由计量器具或
18、装置中至于计量链,系指由计量器具或装置中的一系列单元所构成的从输入到输出的计的一系列单元所构成的从输入到输出的计量信号通道。量信号通道。.28 典型的计量链,通常包括输入、中间转换和输出典型的计量链,通常包括输入、中间转换和输出3个个主要部分或环节。输入部分是直接接受被测量的信主要部分或环节。输入部分是直接接受被测量的信息,并将其转换成便于下一步处理的信号,如传感息,并将其转换成便于下一步处理的信号,如传感器、检测器等;中间转换(亦称二次变换)部分,器、检测器等;中间转换(亦称二次变换)部分,是对输入部分所给出的信号进行必要的二次变换,是对输入部分所给出的信号进行必要的二次变换,以适合输出部分
19、的需要,如放大器、衰减器、滤波以适合输出部分的需要,如放大器、衰减器、滤波器、调制器、解调器、运算器等;输出部分是将被器、调制器、解调器、运算器等;输出部分是将被测量(信号)的等效信息显示出来或输出给特定的测量(信号)的等效信息显示出来或输出给特定的接收装置,如显示器、记录仪等。例如,由传声器、接收装置,如显示器、记录仪等。例如,由传声器、衰减器、滤波器、放大器和电压表所构成的电声计衰减器、滤波器、放大器和电压表所构成的电声计量链。量链。凡能够独立进行检测的计量器具,更不必说计凡能够独立进行检测的计量器具,更不必说计量装置,都可视为包含上述环节的一个计量链。量装置,都可视为包含上述环节的一个计
20、量链。.29 欲使任何一个计量标准或普通计量器具所复现的欲使任何一个计量标准或普通计量器具所复现的单位(包括其倍数与分数)或测量结果精确一致单位(包括其倍数与分数)或测量结果精确一致(当然是在给定的误差范围或不确定度之内),(当然是在给定的误差范围或不确定度之内),就必须进行溯源。换句话说,计量标准和普通计就必须进行溯源。换句话说,计量标准和普通计量器具的拥有者,若想使其具有精确一致的计量量器具的拥有者,若想使其具有精确一致的计量特性并得到社会的认可,以便发挥其应有的作用,特性并得到社会的认可,以便发挥其应有的作用,就必须对其进行计量检定(或校准),即将其所就必须对其进行计量检定(或校准),即
21、将其所给出的量值直接或间接地溯源到同一个计量基准。给出的量值直接或间接地溯源到同一个计量基准。否则,量值出于多源,便不可能有什么否则,量值出于多源,便不可能有什么“精确精确”、“一致一致”可言,也就失去了计量的社会意义,甚可言,也就失去了计量的社会意义,甚至可能酿成严重的后果。至可能酿成严重的后果。.30量值溯源和量值传递的区别量值溯源和量值传递的区别 量值溯源性是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链,量值溯源性是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联系起来使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准联系起来的一种特性。它要求实验室针对自己
22、检测标准的相关量值,的一种特性。它要求实验室针对自己检测标准的相关量值,主动地与上一级检定机构取得联系,追溯高于自己准确度主动地与上一级检定机构取得联系,追溯高于自己准确度(一般遵循(一般遵循1/10或或1/3法则)的量值与之比较,确定自己的法则)的量值与之比较,确定自己的准确性。准确性。而量值传递是上一级量值检定部门将自身的量值传递给低于而量值传递是上一级量值检定部门将自身的量值传递给低于其准确度等级的部门,主要是指国家强制性检定的内容。其准确度等级的部门,主要是指国家强制性检定的内容。溯源和传递的主要区别在于溯源和传递的主要区别在于溯源是自下而上的活动溯源是自下而上的活动,带有主,带有主动
23、性;动性;量值传递是自上而下的活动量值传递是自上而下的活动,带有强制性。,带有强制性。.31 另外,国家计量基准通常都与别国计量基另外,国家计量基准通常都与别国计量基准或国际计量基准进行比对或接受量值传准或国际计量基准进行比对或接受量值传递,从而与国际量值保持一致。所以,溯递,从而与国际量值保持一致。所以,溯源亦可达到与国际量值的统一,是发展国源亦可达到与国际量值的统一,是发展国际科技交流与合作、消除贸易技术壁垒的际科技交流与合作、消除贸易技术壁垒的一个重要措施。一个重要措施。.32第三节 检定测试一、检一、检 定定 测测 试试(一)计量检定(一)计量检定(简称检定简称检定):用计量器具进行量
24、值传递或量值溯源评定计量器用计量器具进行量值传递或量值溯源评定计量器具的计量特性,确定其是否合格所进行的全部工具的计量特性,确定其是否合格所进行的全部工作经有关计量部门审批作经有关计量部门审批.33(二)计量检定规程(二)计量检定规程 是为检定计量器具而制定的技术法规,其是为检定计量器具而制定的技术法规,其中对规程的适用范围、计量器具的名称、中对规程的适用范围、计量器具的名称、计量性能、检定项目、检定方法、检定条计量性能、检定项目、检定方法、检定条件、检定数据的处理以及检定周期等,皆件、检定数据的处理以及检定周期等,皆有明确的规定,实际工作中必须遵循。有明确的规定,实际工作中必须遵循。计量检定
25、规程由国家计量行政部门统一组计量检定规程由国家计量行政部门统一组织制定和颁布。计量检定规程每隔一段时织制定和颁布。计量检定规程每隔一段时间(一般约间(一般约35年)便要修订一次,以使年)便要修订一次,以使其日益完善,适应科技发展和实际需要。其日益完善,适应科技发展和实际需要。.34(三)人员的要求(三)人员的要求 正式的计量检定工作,应由掌握计量器具正式的计量检定工作,应由掌握计量器具性能并有操作技能和经验的专业计量检定性能并有操作技能和经验的专业计量检定人员承担。计量检定员,须经考核合格并人员承担。计量检定员,须经考核合格并取得检定员证,方能上岗;否则不得从事取得检定员证,方能上岗;否则不得
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