理论教育 测量过程中的要点及影响因素控制

测量过程中的要点及影响因素控制

时间:2023-06-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:测量活动是一个过程。按测量的目的提出测量要求,包括对被测量的详细要求、对影响量的要求、测量不确定度和测量结果的表达形式和要求等。测量原理、测量方法、测量程序是实施测量时所需的三个重要因素。为了获得准确可靠的测量、减少测量误差、减小测量不确定度,必须充分估计到影响量对测量结果的影响,对测量中明显影响测量结果的环境条件及其他各种因素,要采取控制措施。

测量过程中的要点及影响因素控制

测量活动是一个过程。所谓“过程”是指“一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动”。输入是过程的依据和要求(包括资源);输出是过程的结果,是由有资格的人员通过充分适宜的资源所开展的活动将输入转化为输出;“相互关联”反映过程中各项活动间的互相联系、顺序和接口;“相互作用”反映过程中各环节的相互影响和关系。测量过程是由根据输入的测量要求,经过测量活动,得到并输出测量结果的全部活动。测量过程的三个要素是:测量过程的输入;测量过程的资源、活动和测量程序;测量过程的输出。

(一)测量过程的输入

测量过程的输入是确定被测量及对测量的要求。被测量是拟被测量的量。

量所表达的对象是现象、物体或物质,是不依赖于人的主观意识的客观存在。它是计量学研究对象,对一切自然的现象、物体或物质,只有用相应的量来表述时,才能发现其固有的运动规律。

现象、物体或物质的性质是指量在特性上的差别,如几何量、电学量、热学量、力学量等,某一些量不同于另一类量,它们之间不能够相互比较。特性相同的量值组合在一起称为同类量,如功、热、能可用一个单位焦耳(J)表示;厚度、波长、周长可用长度单位米(m)表示。

可对其大小赋值的性质是指确定、具体的量,又称为特定量,如确定某一零件长度为3.29m;某根导线的电阻值为100.001Ω等。特定量之间可以相互比较,如零件的长短、导线电阻的大小,故又称为同种量。

量作为一个概念,有广义量和特定量之分。广义量是从无数特定同种量中抽象出来的量,如温度、容积、电压、长度等;而特定量是特指的某些被测对象的量,只有可测量的特定量才能进行测量。测量时,受测量的物体、现象或状态称为被测件或被测对象。被测量有时指受测量的特定量,如某一杯水的温度、某一容器的容积、某处电源的输出电压以及某根导线的长度。对被测量的描述要求对研究的现象、物体或物质的状态有详细的说明,例如要求对包括与被测量有关的其他量(如时间、温度、压力、频率)做出说明。

按测量的目的提出测量要求,包括对被测量的详细要求、对影响量的要求、测量不确定度和测量结果的表达形式和要求等。确定了被测量和测量要求后,选择测量原理、测量方法和测量设备,确定测量人员,制定测量程序和开展测量活动。因此,在实施测量时对测量的输入,即被测量的描述要求对研究的现象、物体或物质的状态有详细说明。

(二)测量过程的资源、活动和测量程序

测量过程的资源可包括从事测量的人员、测量设备或测量系统、测量环境条件和测量方法等。实际上,测量必须以具有经检定或校准备的、可能还须经随后验证的测量设备或测量系统为必要条件。

测量过程的活动是实验,其整个过程是从明确或定义被测量开始,包括测量原理和方法的选定,选用测量标准的仪器设备,控制影响量的取值范围,进行实验和计算等。把测量活动作为测量过程来看待,有利于理解测量中的各项要素,识别测量要求,明确测量的资源、顺序、接口、关系及相互作用,有利于实施测量及对测量活动的管理及监控。

1.测量原理

测量原理是指“用作测量基础的现象”。它是指测量所依据的自然科学中的定律、定理和得到充分理论解释的自然效应等科学原理。例如,在力的测量中应用的牛顿第二定律,在电学测量中应用的欧姆定律,在温度测量中应用的热电效应,在质量测量中应用的杠杆原理,在速度测量中应用的多普勒效应,在长度测量中应用的光干涉原理,都属于测量原理。正确地运用测量原理,是保证测量准确可靠的科学基础。实际上,测量结果能否达到预期的目的,主要取决于所应用的原理。如在长度测量中,应用激光干涉方法不仅改善了测量不确定度,而且极大地扩展了测量范围;在长度比较测量中,若不遵守阿贝准则,就会带来较大的测量不确定度。

2.测量方法

测量方法是指“对测量过程中使用的操作所给出的逻辑性安排的一般性描述”。换句话说就是根据给定测量原理实施测量时,概括说明的一组合乎逻辑的操作顺序,测量方法就是测量原理的实际应用。例如,根据欧姆定律测量电阻时,可采用伏安法、电桥法及补偿法等测量方法,在采用电桥法时,又可分为替代法、微差法及零位法等。由于测量的原理、运算和实际操作方法的不同,通常会有多种多样的测量方法。

3.测量程序

测量程序是指“根据一种或多种测量原理及给定的测量方法,在测量模型和获得测量结果所需计算的基础上,对测量所作的详细描述”。换句话说,测量程序是根据给定的方法实施对某特定量的测量时,所规定的具体、详细的操作步骤,通常记录在文件中,并且足够详细。操作者在进行测量时不再需要补充资料。相当于日常所说的操作方法、操作规范或操作规程,具体实施测量操作的作业指导书等文件,测量程序应确保测量的顺利进行。当然,是否需要制测量程序应按测量的实际需要来确定,对于一般简单的测量,人们已经十分习惯并熟练掌握操作方法,也就不需要形成什么文件。有时习惯上,测量程序也被称为测量方法,应注意到它们之间实际上是有区别的。

测量原理、测量方法、测量程序是实施测量时所需的三个重要因素。测量原理是实测量过程中的科学基础,测量方法是测量原理的实际应用,而测量程序是测量方法的具体化。

4.测量资源的配置和测量影响量的控制

测量的资源包括测量人员、测量所需的测量仪器及其配套设备、测量所需的环境条件及设施、测量方法的规范、规程或标准以及有关文件。要实施测量,必须配备相应的测量仪器,为此必须选用以检定或校准合格且符合测量要求的测量仪器。测量人员应有一定的技能和资格。为了获得准确可靠的测量、减少测量误差、减小测量不确定度,必须充分估计到影响量对测量结果的影响,对测量中明显影响测量结果的环境条件及其他各种因素,要采取控制措施。

(三)测量过程的输出

测量结果是测量过程的输出,是按输入的要求给出测量结果,出具证书和报告,是经过测量所得到的被测量的值,完整的测量结果应包括有关测量不确定度信息,必要时还应说明有关影响量的取值范围。(www.daowen.com)

量值有时也称为量的值或值,是用一个数和一个参考量表示的量的大小。量值可以表示为:

(1)一个数和一个计量单位的乘积;

(2)对于量纲为一的量则为一个数(其单位1通常不写出);

(3)测量程序的参考量和一个序数。

量值可以用多种方式表示。

例:

①给定杆的长度:5.34m或534cm;

②给定物体的质量:0.152kg或152g;

③给定样品的摄氏温度:-5℃;

④在给定频率上给定电路元件的电抗:(7+3j)Ω;

⑤给定玻璃样品的折射率:1.52;

⑥给定样品的洛氏C标尺硬度(150kg负荷下):43.5HRC(150kg);

⑦铜材中镉的质量分数:3μg/kg或3×10-9

由上述例子可见,量值一般由一个数乘计量单位来表示的特定量的大小。它由数值和单位两部分的组合来表示。如:5.34m、0.152kg、-5℃等;其数字部分称为数值,如量值中的5.34、0.152、-5等。没有计量单位的纯数不能表示量,对测量而言,就毫无意义。数值大不等于量大;反之,数值小不等于量小。表示量值时要采用法定计量单位,所选用的单位大小要适中,数值的位数不宜过多,一般为0.1~1000。

量值、数值、单位的关系可表示为:

A={A}·[A]

式中 A——某一量的符号;

{A}——单位符号;

[A]——以[A]作为单位所表示的量A的数值。

如:l=75.7cm,式中,l为长度量的符号;cm为单位符号;75.7为以cm为单位所表示的长度的数值。

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