04++计量器具及其特性(1)
第五章 计量器具
（2）计量仪器
将被测的量转换成可直接观测的指 示值或等效信息的计量器具称为 计量仪器。例如电流表、压力计、 水表、温度计、干涉仪、天平等 都是计量仪器。
对计量一起有从不同的角度进行分类， 当然这些分类也是相对的，有些计量 器具既可列入某一类，也可列入另一 类。
从计量仪器的功能来看，大致可以分为 显示式计量器具、比较式仪器、积分 式计量仪器、累积式计量仪器。
简单、直观、方便。 （2）最小二乘法 对所有的校准点来说，残差平方和为最
小的直线。此法拟合精度高，但计算 麻烦。 （3）75%上限制的示值与下限示值的 连线。百分比值可根据需要确定。 （4）平均选点法 将校准数据分成大致相等的两组，每组 数据求出平均点，用这两组的平均点 连成一条直线。此方法在现场经常使 用，且拟合精密度还比较高。
量仪器（仪表）、计量装置。 （1）实物量具 （实物）量具是指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器具。例如： 砝码、量块、（单值或多值、带或不带标尺 的）量器、标准电阻、标准信号发生器、标 准物质等。实物量具一般不带指示器，而由 被计量对象本身形成指示器。
量具根据其复现或提供量值的多少，量具可分 为单值量具和多值量具。量具从工作方式来 分，有从属量具和独立量具。
L B 100% A
=0.013/1.0 = 1.3%
2、用最小二乘法
设参考直线为 y = k x + b
X
b k
Y 0 0.06 0.09 0.12 0.13 0.18T
1 1 1 1 1 1 T A 0 1.0 0.5 2.0 2.5 3.0
⊿y3= y3 – (0.0571x3 + 0.0014) = 0.09 –
测量仪器及其计量特性
测量仪器及其计量特性
陈玲艳
【期刊名称】《新疆电力技术》
【年(卷),期】2018(0)3
【摘要】目录一测量仪器(计量器具)二测量仪器的计量特性一、测量仪器(计量器具)(一)测量仪器及其作用1、测量仪器又称计量器具,是指单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具。
它是用来测量并能得到被测对象量值的一种技术工具或装置。
测量仪器的特点:(1)用于测量,目的是为了获得被测对象量值的大小。
(2)具有多种形式,可以单独使用,也可以连同辅助设备一起使用。
(3)测量仪器本身是一种器具或一种技术装置,是一种实物。
【总页数】12页(P38-49)
【关键词】测量仪器;计量特性;示值误差;准确度等级;实物量具;约定真值;允许误差【作者】陈玲艳
【作者单位】国网新疆电力有限公司电力科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TH70
【相关文献】
1.新版《通用计量术语及定义》系列讲座第二讲测量仪器的特性(一) [J], 陈明华;施昌彦;
2.新版《通用计量术语及定义》系列讲座第二讲测量仪器的特性(二) [J], 陈明
华;施昌彦;
3.《通用计量术语及定义》系列讲座第二讲测量仪器的特性(三)新版 [J], 陈明华;施昌彦;
4.新版《通用计量术语及定义》系列讲座第二讲测量仪器的特性(四) [J], 陈明华;施昌彦;
5.2013中国传感测量与导航技术发展高峰论坛暨2013中国嵌入式系统年会 2013中国电子测量与导航技术发展高峰论坛第23届全国测控、计量、仪器仪表学术年会中国仪器仪表学会空间仪器分会(筹)筹备会联合大会会议通知 [J], 大会组委会
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计量器具
1、计量仪器的分类
直读式计量仪器：能直接指示出被测量 值，游标卡尺、压力表等 比较式计量仪器：能测量出被测量值等 于同名量的已知值，如天平，电位差计 差值式计量仪器：测量出被测量与同名 的已知值之间的少量差异，如比较仪， 外差式频率计
1、计量仪器的分类
按原理分为： 机械式量仪 光学式量仪 电动量仪 气动量仪
（三）计量装置
计量装置的分类
按其计量学用途可分为： 相当于工作计量器具的测量或测试装置 作为计量标准的检定或校准装置
辅助设备的作用
将被测量或影响保持于某个适当的数值上 便于进行计量操作 改变计量器具的计量范围或灵敏度 辅助设备的准确度一般应比计量器具高一 个数量级 辅助设备应尽可能少。
第18届计量大会和第77届国际计量委员会决
议：自1990年1月1日起国际上将同时正式启用以
约瑟夫森常数和冯·克里青常数的国际公认值为
基础的电学测量新标准复现电压单位和电阻单位，
这些国际标准保存在BIPM的电学标准室内。从这
天起各国按新的单位量值一致的原则，调整并保
存各国的电压单位和电阻单位量国家标准。
2、国家计量基准、国际计量基准、副 基准和工作基准
1）国际计量基准：是具有当代科学技术所能达到的 最高计量特性的计量基准，是给定量的所有其他计 量器具在国际上定度的最高依据。 经国际协议承认的主要途径是经国际米制公约组 织下设的国际计量委员会（CIPM）和国际计量局 （BIPM），由他们研究、建立、组织和监督国际计 量标准的工作。 BIPM拥有质量及相关量、频率标准和时标、激光 波长和频率标准、电学标准、光度和辐射度标准、 热力学、电离 辐射标准等学科的实验室。
计量器具的特征指标
计量器具的特征指标
当我们谈到计量器具，其实就想了解它能不能给我们准确、可靠的数据。
那么，计量器具的特征指标就是帮助我们了解这些性能的“小秘密”。
1. 准确度等级：这个指标告诉我们计量器具测量得准不准。
等级越高，说明它测出来的数据越接近真实值。
2. 灵敏度：这可以理解为器具对变化的敏感度。
灵敏度越高，意味着即使变化很微小，它也能感知到。
3. 鉴别力：这个指标表示器具能区分多小的变化。
鉴别力越强，它就越能区分细微的差别。
4. 稳定度：稳定度告诉我们计量器具在一段时间内是否能保持稳定的测量。
稳定度越高，它的测量结果就越可靠。
5. 超然性：这个指标描述的是器具抵抗外界干扰的能力。
超然性越好，外界的干扰就越难影响它的测量结果。
6. 动态特性：这是描述器具在测量动态变化时的反应能力。
动态特性越好，它就能越快、越准确地响应变化。
了解这些特征指标，就像给计量器具做了一次“体检”，让我们知道它的“身体状况”如何，从而决定它是否适合我们的使用需求。
第四章计量器具
2）国家计量基准：本国科学技术所能达到的最高 计量特性和计量基准，是给定量的所有其他计量 器具在国内定度的最高依据。
我国计量基准需经国务院计量行政部门批准，作 为全国统一量值最高依据的计量器具。
国家计量基准必须是国家决定承认的，确定了它 的法定地位。标志着一个国家科学计量的水平。
第四章计量器具
1、量具的分类
按已知值是一个或多个，可分为单值量具和多 值量具，后者又可分为常值量具和变值量具。 单值量具：量块、三角形角度块、标准电池、 标准电阻
多值量具：多面棱体、多刻线量筒、可变电容 器、电阻箱、四边形角度块。
从量具的工作方式看，分为从属量具和独立量 具。
从量具的组合看，可分为单个量具和成套量具。
第四章计量器具
1、计量器具的制造
属本单位从未生产过的，可只对其样机 进行性能试验，简称样机试验，样机试 验合格后，发给样机试验合格证书。
凡未经型式批准或未取得样机试验合格 证书的计量器具，不准生产。
计量器具新产品定型鉴定由国家计量行 政部门授权的技术机构进行。
第四章计量器具
型式批准向当地省级人民政府计量行政部门申请办 理。批准的型式经国家计量行政部门审核公布后， 作为全国通用的型式。
第四章计量器具
计量基准的特点
唯一性。对每个测量参数来说，全国只有一个。 科学性。运用最新科学技术成就研究出来的， 所以具有当代本国的最高精确度。 国家性。计量基准的准确度只有且经必须经过 国家鉴定合格并确定其准确度。 稳定性。最佳的稳定度，
因此研制计量基准应尽量采用当代科学技术的 最新成就。
第四章计量器具
个数量级 辅助设备应尽可能少。
第四章计量器具
《一级注册计量师基础知识及专业实务》习题解答
《一级注册计量师基础知识及专业实务》习题解答目录1计量法律、法规及计量监督管理················································１2计量技术法规及国际计量技术文件··············································９3量和单位··································································１１4测量、计量································································１８5测量结果··································································１９6测量仪器及其特性··························································２１7测量标准··································································２５8计量技术机构质量管理体系的建立和运行······································２９9计量安全防护······························································３３10职业道德教育·····························································３７11测量数据处理·····························································３９12测量不确定度评定与表示···················································５３13测量结果的处理和报告·····················································６５14计量检定、校准和检测的实施···············································７０15检定、校准证书和检测报告·················································７９16计量标准的建立、考核及使用···············································８３17计量检定规程和校准规范的编写和使用·······································９０18比对和测量审核的实施·····················································９３19期间核查的实施···························································９４20型式评价的实施···························································９７21计量科学研究·····························································９９1计量法律、法规及计量监督管理一、思考题1．计量立法的宗旨是什么？答：为了加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要，维护国家和人民的利益。
计量器具的基本特性有哪些？
计量器具的基本特性有哪些？
计量器具的基本特性有哪些？
1.计量器具的测量范围和量程
计量器具的测量范围，即计量器具的误差处在规定极限内的一组被测量的值，标称范围两极限之差的模就是量程，即测量范围的最高值与最低值之差。
2.计量器具的灵敏度
是指计量器具响应的变化除以对应的激励变化，可以理解为计量器具对被测量变化的反应能力。
3.计量器具的准确度、示值误差
计量器具的准确度是计量器具给出接近真值的响应的能力。
计量器具的示值误差是指计量器具示值与对应输入量的真值之差。
4.计量器具的重复性
是指在相同的测量条件下，重复测量同一个被测量，测量仪器提供相近示值的能力。
——摘自《领导干部质量安全知识读本》。
标准计量器具
标准计量器具标准计量器具是指用于检定、校准和检验其他计量器具的器具，它们是保证计量结果准确可靠的重要工具。
标准计量器具的准确性和稳定性对于各行各业的计量工作都至关重要。
本文将对标准计量器具的分类、特点以及使用注意事项进行介绍。
一、分类。
标准计量器具根据其用途和特点可以分为多个类别，主要包括长度、质量、时间、电流、电压、电阻、功率、温度等多个方面的计量器具。
在实际应用中，这些计量器具通常会被分为标准量具和工作量具两大类。
标准量具是用于校准和检定其他计量器具的器具，它们具有极高的准确性和稳定性；而工作量具则是用于实际的计量工作，其准确性要求相对较低。
二、特点。
标准计量器具具有以下几个显著的特点：1. 高准确性，标准计量器具的准确性通常要求非常高，以确保对其他计量器具的准确校准和检定。
2. 稳定性，标准计量器具的稳定性是其另一个重要特点，只有稳定的计量器具才能够保证长期的准确性。
3. 可追溯性，标准计量器具的准确性需要能够被追溯到国际或国家的计量单位标准，以确保其准确性得到国际认可。
4. 定期校准，标准计量器具需要定期进行校准和检定，以确保其准确性和稳定性。
三、使用注意事项。
在使用标准计量器具时，需要注意以下几点：1. 保持清洁，标准计量器具在使用过程中需要保持清洁，避免灰尘、污垢等物质影响其准确性。
2. 避免震动，标准计量器具在使用过程中需要避免受到较大的震动，以确保其稳定性。
3. 避免过载，在使用标准计量器具时，需要避免过载，以免损坏器具。
4. 定期校准，标准计量器具需要定期进行校准和检定，以确保其准确性和稳定性。
5. 注意环境条件，标准计量器具在使用过程中需要注意环境条件，避免受到温度、湿度等因素的影响。
结语。
标准计量器具在各行各业的计量工作中起着至关重要的作用，它们的准确性和稳定性直接影响着计量结果的可靠性。
因此，在选择和使用标准计量器具时，需要严格遵守相关的规定和标准，以确保其准确性和稳定性。
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Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性
计量特性
metrological characteristic
能影响测量结果的并可测量的测量设备特性。 —— 测量设备通常有若干个计量特性。 ——计量特性可作为校准的对象。
Measuring Instrument and its Characteristics
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性
■
准确度：指计量器具给出接近于真值的响应的能
力。在实际应用中，常以测量不确定度、准确度等级 或最大允许误差来定量表示。 注：准确度是定性的概念。
符合一定的计量要求，使误差保持在规 定极限以内的测量仪器的等别、级 别。
例: a)天平不会改变被测的质量，因此是超然的。 b)电阻温度计使欲测其温度的介质加热，因此不是超 然的。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性
■ [测量仪器的]重复性
repeatability [of a measuring instrument]
在相同测量条件下，重复测量同一个被测量，测量 仪器提供相近示值的能力。
注: 1.这些条件包括:相同的测量程序;相同的观测者;在相同条 件下使用相同的测量设备;在相同地点;在短时间内重复。 2.重复性可用示值的分散性定量地表示。
Measuring Instrument and its Characteristics
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.3 计量器具的选择
计量器具的选用应从其计量特性、使用条件 以及经济性三方面全面衡量。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.3 计量器具的选择 1．计量特性的选择 计量器具的误差，通常应为被测对象所要求误差的 1/2～1/5。 在选择计量器具的测量范围时，应使其上限与被测的量 值相差不大而又能覆盖全部量值。 在选择鉴别力时，过低会影响测量准确度，过高又难于 平衡。 计量器具的稳定性、标准化、系列化、通用化。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.1 计量器具的分类
2、仪器仪表 计量仪器仪表是将被测的量转换成可直接观测的指示 值或等效信息的计量器具。 计量仪器的主要特性是将被测量值或经变换的等效信息 与已知量值进行比较，并将比较的结果转换成示值或等效 信息输出。
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4.2 计量器具的特性
2、动态特性
稳态响应特性：稳态过程（输出量达到稳定的状态） 瞬态响应特性：暂态过程（输出量由一个稳态到另一个
稳态的过渡过程）
激励：
正弦信号、阶跃信号、线性信号、脉冲信号
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性 （1）频率响应特性
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性
■
准确度：指计量器具给出接近于真值的响应的能
力。在实际应用中，常以测量不确定度、准确度等级 或最大允许误差来定量表示。 注：准确度是定性的概念。
对给定的测量仪器，规范、规程等所允 许的误差极限值。 最大允许误差有上限和下限，一般为对 称限，表示时要加±号。
4.1 计量器具的分类 量具的主要特点 1）本身直接复现或提供了单位量值。
如量块、线纹尺本身就复现了长度单位量值；
2）在结构上一般没有测量机构。
如砝码、标准电阻它只是复现单位量值的一个实物；
3）由于没有测量机构，在一般情况下，如不依赖其它配用 的测量仪器，就不能直接测量出被测量值。
如砝码要用天平，如量块要配用干涉仪、光学计。
注意区别分辨力和鉴别力！
Measuring Instrument and its Characteristics 21
4.2 计量器具的特性 （3）有关性能方面的特性
■
稳定性 stability
测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
注： 1.若稳定性不是对时间而是对其他量而言，则应该明确说 明。 2.稳定性可以用几种方式定量表示，例如: 用计量特性变化某个规定的量所经过的时间； 用计量特性经规定的时间所发生的变化。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.1 计量器具的分类
1、量具 量具是实物量具的简称，是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。
Measuring Instrument and its Characteristics
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Measuring Instrument and its Characteristics
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4.2 计量器具的特性
■
准确度：指计量器具给出接近于真值的响应的能
力。在实际应用中，常以测量不确定度、准确度等级 或最大允许误差来定量表示。 注：准确度是定性的概念。
表征合理地赋予被测量之值的分散性， 与测量结果相联系的参数。
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4.2 计量器具的特性 1、静态特性：测试系统在被测量处于稳定状态时的输入输出关系 Accuracy Error
Sensitivity
Transparency
Static characteristics
Discrimination Resolution
Measuring Instrument and its Characteristics
例如：计量仪器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。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.1 计量器具的分类
3、计量装置 计量装置是确定测量值所必须的计量器具和辅助设备 的总称。
为了进行特定的或多种的测量任务，常需要一台或若干台计量器具， 人们往往把这些计量器具连同有关的辅助设备所构成的整体或系统， 称为计量装置或测量系统。 计量装置的误差主要取决于计量器具，原则上它们不应再受辅助设备 的影响。为此，辅助设备的准确度一般应比计量器具高一个数量级。
系统频率特性：稳态输出与输入幅值之比和两者相位差是
输入频率的函数：幅--频、相—频
Measuring Instrument and its Characteristics 27
4.2 计量器具的特性 （2）阶跃响应特性
输入：阶跃信号
⎧0 t < 0 u (t ) = ⎨ ⎩1 t ≥ 0 输出：阶跃响应
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4.2 计量器具的特性
■
鉴别力[阈] discrimination [threshold]
使测量仪器产生未察觉的响应变化的最大激励
变化，这种激励变化应缓慢而单调地进行。
注：鉴别力可能与例如噪声(内部的或外部的)或摩擦有 关，也可能与激励值有关。
Measuring Instrument and its Characteristics
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4.1 计量器具的分类
“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，包括计量基准、计量标准、工作计量器 具”
－－《中华人民共和国计量法实施细则》 第61条的第（一）部分
注意区别灵敏度和鉴别力！
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4.2 计量器具的特性
检流计 A 输入1mA 人眼分辨率0.1格 灵敏度 鉴别力
Measuring Instrument and its Characteristics
检流计 B 指针移动10格 输入0.005mA 20格/mA 0.005mA
Stability
Repeatability
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4.2 计量器具的特性 （1）有关准确度方面的特性
示值（indication）
由测量仪器或测量系统提供的量值。
测量仪器的示值有以下几种情况 由显示器（或刻度尺、指示仪表）读出的值称为直接示值。 有时测量仪器的示值是直接示值乘以仪器常数得到。 对实物量具，如砝码、标准电阻器等，示值就是其标称值。
输入：正弦信号，一系列，频率不同，幅值相等 输出：正弦信号，观察：幅值、相位、频率
频率响应特性
x = X sin ωt
y = Y sin(ωt + ϕ)
Y ( jω ) bm ( jω ) m + bm −1 ( jω ) m −1 + L + φω ) H ( jω ) = = X ( jω ) a n ( jω ) n + a n −1 ( jω ) n −1 + L + a1 ( jω ) + a 0
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4.2 计量器具的特性
■
测量仪器的[示值]误差：测量仪器示值与
对应输入量的真值之差。
示值误差是对真值而言的，由于真值是不能确定的，实际 上使用的是约定真值或实际值。 指示式测量仪器的示值误差＝示值－实际值。 示值误差是有符号的量值，可能是正值，也可能是负值。 示值误差是被检仪器的系统误差的估计值。