计量管理教材.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,World Class Quality Pty Ltd,*,计量管理,1,World Class Quality Pty Ltd,内容,：,为什么要进行计量管理？,计量基本概念；,什么是计量管理？,测量系统分析；,测量误差和测量不确定度。,2,World Class Quality Pty Ltd,为什么要进行计量管理？,我（你）的测量数据是可靠的吗？,测量系统有足够的分辨力吗？,两年内量具的结果能否保持一致？,为什么不同的测量人员得到的结果不同，我应该相信谁？,量具测量重复测量时结果也不尽相同，应该如何取值？,3,World Class Quality Pty Ltd,为什么要进行计量管理？,4,World Class Quality Pty Ltd,为什么要进行计量管理？,测量系统,：,指被测试特性赋值的,操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员,的集合，,是用来获得测量结果的整个过程。,量具,：,指任何用来获得测量结果的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。,测量系统的分辨率,：,测量系统检出并如实,指示,被测特性中,极小变化的能力,（也称为分辨力）。,5,World Class Quality Pty Ltd,为什么要进行计量管理？,影响测量系统的因素:,量具(,Gage),人(,People),测量技术(,Measurement Technique),测量程序(,Measurement Procedure),软件(,Software),环境(,Environment),其它因素(,Other Factors),6,World Class Quality Pty Ltd,为什么要进行计量管理？,因此我们需要：,通过一系列的科学方法确保具有,合适分辨力,和,小的测量系统误差,的测量系统，并进行计量管理。,7,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,测量仪器,（,计量仪器,）：单独或连同辅助设备一起用以进行测量的器具，是用来,测量,并能得到被测对象,确切量值,的一种技术工具或装置。,1,）按用途分：计量基准、计量标准、工作用计量仪器。,2,）按结构和功能分：,实物器具,、,测量用仪器仪表,、,标准物质,（参考物质）、,测量装置,。,8,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,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值的量具。,例：,1,）砝码；,2,）量器；,3,）量块；,4,）标准电阻；,5,）标准信号发生器；,6,）参考物质。,9,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,参考物质,（标准物质）：具有一种或多种足够均匀和很好地确定了的特性，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。,参考物质可以是纯的或混合的气体、液体或固体，例：,校准粘度计用的水；,化学分析校准用的溶液。,10,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,标称范围,：仪器上标出的,最大,测量范围。,测量范围,（工作范围）：测量仪器的,误差,处于,规定的极限范围内,的一组被测量的值。,量程,：标称范围,上限值,和,下限值之差,的模。,测量范围,通常,应小于,标称范围,，一般在标称范围的,2/3,较好。主要是标称范围的上下限，相对误差会急剧增大。,11,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,最大允许误差,：,技术规范,（如标准、检定规程）所,规定的,允许,的,误差极限值,。是,判定仪器,是否合格,的要求,。（一般可参照计量设备制造商公布的规范确定）,示值误差,：测量仪器某一示值的,误差的实际大小,，为测量仪器示值与对应真值之差。是,通过检定、校准所得到的值，,可以,评价,是否,满足,最大允许误差的,要求,，从而,判断仪器是否合格,，或根据实际需要,提供修正值,以提高测量结果的准确度。,12,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,测量系统的分辨力,：显示装置能有效,辨别,的,最小的示值差,。,高分辨力有利于,减少,读数不确定度而引起的,对测量结果的影响,。,注：,模拟式显示装置,的分辨力为标尺分度值的一半，即用肉眼可以分辨到一个分度值的,1/2,；,数字式显示装置,的分辨力为末位数字的一个数码；,半数字式显示装置,的分辨力为末位数字的一个分度。,13,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,稳定性：,测量仪器,保持其计量特性,随时间,恒定,的能力（如计量特性变化某个规定的量所需经过的,时间,，或用计量特性经过规定的时间所变化的,量,）。,不稳定的因素很多，主要是元器件老化、零部件磨损，以及使用、储存、维护工作不仔细所致。,所以必须周期检定或校准。,14,World Class Quality Pty Ltd,计量基本概念,漂移：,测量仪器,计量特性,的慢变化，反映了规定条件下测量仪器计量特性随时间的,慢变化,。,产生漂移的原因，往往是由于温度、压力、湿度等发生变化，或由于仪器本身性能不稳定。,所以测量仪器使用前先进行预热，或预先放置一段时间以便与室内同温，就是为了减少漂移。,15,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,检定：,查明和确认测量仪器是否符合,法定要求的程序,，它包括检查、加标记和（或）出具检定证书。,检定具有法制性，被检定过的测量仪器也就是根据检定结果，已被授予法制特性的测量仪器。,16,World Class Quality Pty Ltd,检定类型：,法制检定。,1,、,强制检定；,2,、,非强制检定。,检定依据：,计量检定规程,。,什么是计量管理,？,17,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,强制检定：,政府计量行政主管部门所属或授权的计量检定机构，对某些测量仪器实行的一种,定点定期,的检定。,我国规定，用于,贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测,4,个方面的仪器，需强制检定。,对社会公用,计量标准,，部门或企业、事业单位的各项,最高计量标准,，也实行强制检定。,（固定检定关系，定点送检；检定周期按照计量检定规程确定）,18,World Class Quality Pty Ltd,非强制检定：,使用单位自己或委托具有社会公用计量标准或授权的,计量检定机构,，对强检以外的其他测量仪器依法进行的一种,定期检定,。,（使用单位自主管理，自由送检，自求溯源，自行确定检定周期）,什么是计量管理,？,19,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,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（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一组操作。,校准含义：,1,）在规定的条件下，用,参考标准,对包括实物量具或参考物质在内的测量仪器的特性,赋值,，并确定其,示值误差,；,2,）将测量仪器指示或代表的量值，按照比较链或校准链，将其,溯源,到测量,标准复现的量值,上。,20,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,校准目的：,1,、确定,示值误差,，并确定其是否处于预期,允差范围,之内；,2,、得出标称值偏差的报告值，并,调整,测量仪器或对,示值加以修正,；,3,、给标尺标记赋值或确定其他特性，或给参考物质的特性,赋值,；,4,、实现,溯源性,。,21,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,应制定校准规程,，必要时规程内应规定：,校准人员技能和资格；,校准环境条件：,温度、湿度、校准前放置时间等；,校准项目；,校准,用溯源,设备及要求,（含实物器具和参考物质）；,校准方法,（,受校点的选择,应均匀、适合产品需要）；,最大允许误差；,测量过程可能要求的数据修正；,校准结果的处理,（,合格否、使用限制,）；,校准周期。,22,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,校准和检定的区别：,项目,校 准,检 定,法制性,不具法制性，企业自愿溯源行为,具法制性，计量管理范围的执法行为,目的,确定仪器的示值误差,仪器的计量特性及技术要求符合性的全面评定,依据,校准规范、方法，可自行制定,计量检定规程（政府计量行政部门制定，国务院计量行政部门备案）,结论,不判断合格与否，仅确定仪器的性能是否符合预期要求,判断合格与否,记录,校准证书或校准报告,合格的发检定证书，不合格发不合格通知书,23,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,量值溯源,：指,自下而上,通过,不间断的校准,而构成溯源体系。,量值传递,：,自上而下,通过,逐级检定,而构成检定系统。,24,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,量值溯源性,：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,（通常是国家计量或国际计量标准）,联系,起来的特性。,25,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,基准,量值传递 标准 量值溯源,工作用计量器具,26,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,计量的特点：,1,、,准确性,：测量结果与被测量真值的一致性程度。,2,、,一致性,：测量结果应在给定的区间内有一致性，即可重复、可再现、可比较。,3,、,溯源性,：任何一个测量结果或测量标准的值，都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链，与计量标准联系起来。,4,、,法制性,：量值的准确可靠不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规和行政管理。,27,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,国家计量基准,副计量基准,工作计量基准,社会公用计量基准,(,省级,),社会公用计量基准,(,市级,),社会公用计量基准,(,县级,),企业、事业单位最高计量标准,企业、事业单位计量标准,工作计量器具,(,企事业、市场等,),社会公用计量标准,（国家专业计量站）,社会公用计量标准,（国家专业计量分站）,部门最高计量标准,部门计量标准,28,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,国家基准,（实现,/,复现的量的范围）,（不确定度）,检定方法,等标准,（测量范围）,（不确定度或允许误差）,检定方法,工作标准,（测量范围）,（不确定度或允许误差）,检定方法,（名称）,（测量范围）,（不确定度或,允许误差）,（名称）,（测量范围）,（不确定度或,允许误差）,（名称）,（测量范围）,（不确定度或,允许误差）,计,量,基,准,工,作,计,量,器,具,计,量,标,准,29,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,测量标准,：又称,计量标准，,是指为了定义、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。,社会公用测量标准，部门和企事业单位的,最高,测量标准，是属于,强制检定,的测量标准。,30,World Class Quality Pty Ltd,什么是计量管理,？,测量标准的考核不是单纯对测量标准器具的考核，而是指对,测量标准设备,、,操作人员,、,环境条件,和,必要的规章制度,四个方面的综合考核。,考核按,JJG1033-92,计量标准考核规范,进行。,31,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,重复性：,由,一个评价人,，采用,同一种测量仪器,，多次测量,同一零件,的,同一特性,时获得的测量值的变差。,主要反映：,量具变异,。,32,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,产生重复性的一般原因：,仪器自身；,零件在仪器中位置变化。,重复性条件包括：,1,）相同测量程序；,2,）相同观测者；,3,）相同的条件下使用相同的测量仪器；,4,）相同地点；,5,）短时间内重复测量。,33,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,再现性：,由,不同的评价人,，采用,同一个的测量仪器,，测量,同一零件,的,同一特性,时测量平均值的变差。,又称复现性。,主要反映:,人的变异,34,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,再现性研究：,均值控制图（,评价人对每个零件的平均值绘制而成）,注意：控制限以重复性误差为基础而不是零件间变差,。,如果只有30%或少于一半的平均值在限值外，则测量系统不足以检测出零件间变差。,35,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,重复性与再现性,之间比较：,如果重复性再现性：,仪器需要维护；,量具应重新设计来提高刚度；,夹紧和检验点需要改进；,存在过大的零件内变差；,如果再现性重复性：,评价人需要更好的培训如何使用量具和读数；,量具刻度盘上的刻度不清楚；,需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性。,36,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,测量系统的分辨力,：显示装置能有效,辨别,的,最小的示值差,。,分辨力,至少直接读取特性的预期过程变差,1/10,，即如果特性的变差为,0.001,，则仪器应能读取,0.0001,的变化。,如果测量系统没有,足够,的分辨力，它不能识别过程变差以及定量表示单个零件的特性值。,高分辨力有利于,减少,读数不确定度而引起的,对测量结果的影响,。,37,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,如何判断测量系统的分辨力是否足够？,极 差 图,判断准则：,当极差图显示可能只有,一、二或三个,极差值在控制限值内时，或可能,4个,极差值在控制限值内且超过,四分之一以上的极差为零,时，都反映了测量系统没有足够的分辨率/力。,38,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,偏倚：,测量结果的,观测,平均值与,基准,值的差值（也叫准确度）；,39,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,偏倚较大，可能的原因：,标准或基准值误差；,检验校准程序,仪器磨损；,维护或修理,制造的仪器尺寸不对；,仪器测量了错误的特性；,仪器校准不当；,复查校准方法,评价人员使用仪器不当；,复查检验说明书,仪器修正计算不正确,40,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,稳定性：,测量系统在,某持续时间内,测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差（或称飘移）。,41,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,可利用,平均值,极差控制图,来研究稳定性,平均值失控,表示：系统不再正确地测量（偏倚已经改变）,可能的原因：需要校准等,极差图失控,表示：不稳定的重复性,可能的原因：部件松动、气路堵塞、电压变化等,42,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,线性：,量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。,量程较低部分,量程较高部分,43,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,线 性 图,测量系统非线性的可能原因：,在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；,最小或最大值校准量具的误差；,磨损的仪器；,仪器固有的设计特性；,44,World Class Quality Pty Ltd,测量系统分析,好的测量系统应该具备：,统计稳定性：只有正常原因，没有异常原因,测量系统的变差过程的变差,测量的分辨率=1/10*5.15*过程变差,线性较好,保证测量结果的一致性;,45,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,测量误差,：由于测量设备、环境、人员、方法等不理想，使得,测量结果,与,真值,之间总会有一定的,差异，,是,客观存在,的,。,误差,=,测量结果,-,真值,=,（测量结果,-,总体均值）,+,（总体均值,-,真值）,=,随机误差,+,系统误差,46,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,误差,残差,随机误差,系统误差,-k,y 1 y,1,+k,真值,测得值,总体均值,样本均值,测得值的概,率分布曲线,47,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,t,0,真值，绝对误差,=X-tX-t,0,，,相对误差,r=,/t,=,（,X-t,）,/t X-t,0,例,1,：,200g,X,1,=199.96g ,1,=199.96-200=,_,0.04g,X,2,=200.2g ,2,=200.2-200=0.2g,1,2,，所以，,1,测量结果好些。,例,2,：,1000m X=1001m,；,10000m X=9999m,1,=1m,；,2,=,_,1m,r,1,=,1,/1000=1/1000=0.001,r,2,=,2,/10000=,_,1/10000=,_,0.0001,r,1,r,2,，所以，第二种误差小。,48,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,测量不确定度,：表征合理地赋予被,测量之值,的,分散性,，是,测量结果分散性,的一个参数，是通过,分析,和,评定,得到的一个,区间,。,一般用,概率分布,的标准（偏）差来表示测量不确定度，是一个,区间,概念。,测量不确定度的评定中，所有测量值均应是测量结果的最佳估计值（,修约值,）。,49,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,修约规则：,四舍六入五考虑，五后非零皆进一；五后皆零视奇偶，五前为奇则进一，五前为偶则舍去。,（,注：,0,为偶,）,参照,GB8170-87,数据修约规则,50,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,1.050001,，修约间隔,0.1,，则,1.1,（五后非零皆进一）,1.05,，修约间隔,0.1,，则,1.0,（五后为零，五前为偶则舍去）,1.150001,，修约间隔为,0.1,，则,1.2,（五后为零，五前为奇则进一）,15.4546,，修约间隔,1,，则,15,（,15.455 15.46 15.5 16,的连续修约是错误的）,1.500,，修约间隔,0.2,，则,1.6,1.025,，修约间隔,0.05,，则,1.00,51,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,0.5,的单位修约：,拟修约值,修约值,2,2A,修约值,(,修约间隔为,1),A,修约值,(,修约间隔为,0.5),6.25,120.5,120,60.0,60.38,120.76,121,60.5,-60.75,-121.50,-122,-61.0,52,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,0.210,2,的单位修约：,拟修约值,修约值,5,5A,修约值,(,修约间隔为,0.210,2,5,),A,修约值,(,修约间隔为,0.210,2,),830,4150,4200,840,842,4210,4200,840,-930,-4650,-4600,-920,53,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,A,类标准不确定度,标准不确定度,B,类标准不确定度,合成标准不确定度,测量不确定度,U,（,k=2,，,3,）,扩展不确定度,Up,（,p,为置信区间）,54,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,A,类标准不确定度：用观测法进行统计分析来评定。,真值,10,，以下两组数据,X,1,6,8,6,7,8,1,-4,-2,-4,-3,-2,X,1,-X,1,-1,1,-1,0,1,X,2,3,8,5,9,10,2,-7,-2,-5,-1,0,X,2,X,2,-4,1,-2,2,3,S1=,（,X,1,-X,1,）,2,/,（,n-1,）,=,（,1+1+1+1,）,/4,=1,u,1,=,S1/,n,=,1/5,=0.44,S2=,（,X,2,-X,2,）,2,/,（,n-1,）,=,（,16+1+4+4+9,）,/4,3,u,2,=,S2/,n,=,3/5,=1.34,55,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,B,类标准不确定度信息来源（,u,）：,以往的观测数据；,对有关技术资料和测量仪器特性的了解和经验；,生产部门提供的技术说明文件；,校准证书、检定证书或其他文件提供的数据、准确度的等别或级别，包括目前仍在使用的极限误差、最大允许误差等；,手册或某些资料给出的参考数据及其不确定度；,规定实验方法的国家标准或类似技术文件中给出的重复性限或再现性限。,56,World Class Quality Pty Ltd,测量误差和测量不确定度,合成标准不确定度（,Uc,）,：其他各量的方差和协方差适当和的正平方根。,Uc,=,u,1,2,+u,2,2,+,+u,n,2,扩展不确定度（,U,）：测量结果的取值区间的半宽度。,U,=k,Uc,（,k,取,2,或,3,，根据被测量的重要性、效益和风险来定）,57,World Class Quality Pty Ltd,Thank You!,58,World Class Quality Pty Ltd,