作者：陆渭林
出版社：机械工业出版社
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计量技术与管理工作指南试读：
前言
计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动，是构成国家核心竞争力中最为重要的决定性因素，是科学技术水平、企业规模和生产能力、产业集聚发展程度、国际经济交往以及国家军事力量等的重要技术基础和保障，是国家三大质量基础工作的重中之重。计量发展水平直接决定着这些因素的素质、能力和水平，并最终反映出国家核心竞争力的水平。
计量学是研究测量及其应用的科学，它涉及测量理论、测量技术和测量实践等众多领域，是所有学科赖以发展的重要支柱之一。聂荣臻元帅曾指出“科技要发展，计量须先行”。计量技术既是国家科技创新的基础技术，又是高技术产业化的先决条件之一。目前，国际计量单位制面临重大变革，将以量子物理学为基础的基本物理常数和原子的物理特性来重新定义新一代的国际计量单位。与此同时，国内传统产业转型升级以及战略性新兴产业的健康发展，都需要以先进的计量测试技术作为重要的技术支撑。
本书总结回顾了计量学的发展历程与现状，全面系统地阐述了计量学的相关理论和要求，从计量学概论，计量法律、法规和计量技术法规与国际计量技术文件，数据处理与统计分析，测量不确定度评定，测量仪器及其特性，量值传递，量值溯源，型式评价，计量授权，计量比对，期间核查，计量测试系统防干扰技术，计量标准的建立、考核及使用，计量技术机构的考核与管理，计量检定规程和计量校准规范的编写与使用、计量科学研究等方面逐一进行了详细解读。本书在撰写过程中力求准确把握计量工作最新要求，科学反映计量学最新技术要求。作者按照现行的《中华人民共和国计量法》、JJF 1033—2016《计量标准考核规范》、JJF（军工）7—2015《武器装备科研生产单位计量工作通用要求》、JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》等计量法律法规、技术法规和规范的要求，结合多年计量学科学研究与技术管理的工作实践，总结提炼的“量值溯源”“计量比对”“期间核查”“计量测试系统防干扰技术”“计量标准的建立、考核及使用”“计量技术机构的考核与管理”“计量科学研究”等内容，更是系统权威、科学翔实，理论联系实际，可操作性强，可帮助计量从业人员和计量技术机构快速提升专业水平和技术能力。同时，本书也是全面系统讲解、解读国家民用计量、国防军工计量和军事计量的计量学专著。在国家军民融合发展的大背景下，必将有效促进国防军工计量、军事计量、国家民用计量的良性互动与协调发展，必将全面提升三者军民融合深度发展的水平。
本书内容全面，既有系统的理论知识，又有实际的经验总结，指导性、操作性、实用性较强，阅后定会有所收获。本书可以作为全体计量测试、质检、标准化、认证认可行业从业人员的专业学习和培训教材，也可作为高等院校计量与检测专业、测控技术与仪器专业、仪器科学与技术专业、信息类、管理类和其他相关专业的教材和教学参考书，还可作为科研院所从事计量科学和工程测试研究人员的重要参考书。
在本书完稿之际，要感谢国家市场监督管理总局计量司、国家国防科技工业局科技与质量司、河北省国防科技工业局、浙江省国防科技工业考核办公室、中国船舶重工集团有限公司科技与信息化部相关领导和专家的悉心指导与帮助!感谢国防科技工业第一计量测试研究中心、国防科技工业计量考核办公室张志民主任、陈敏思主任、牛立新总工程师、康伟高工、邢馨婷高工、袁俊先高工、周海浩高工，中国航天科工集团有限公司第二研究院技术基础总师冯克明研究员，中国航天科工集团有限公司第二研究院第二〇三研究所（国防科技工业第二计量测试研究中心）所长葛军研究员、科技委副主任杨春涛研究员、蒋小勇处长，国防军工计量科研项目管理办公室胡毅飞主任、冯英强主任、杜晓爽高工，中央军委装备发展部综合计划局高永辉参谋，中国合格评定国家认可委员会张明霞处长、林志国高级主管、王阳高级主管、张龙高级主管，中国航天科技集团有限公司第五研究院第五一四研究所（国防科技工业电学一级计量站）所长徐思伟研究员、副所长路润喜研究员，国防科技工业实验室认可委员会秘书处焦昶主任、冉茂华高工，河北省国防科技工业局柳萌处长，河南省国防科技工业局陈永谊处长，四川省国防科工办庞丽娟处长，辽宁省国防科工办杨静处长，中国船舶重工集团有限公司张仁茹主任、王俊利主任、唐亮武专务、符道处长、马兰处长，计量论坛李跃总工程师，国防科技工业应用化学一级计量站站长孙敏研究员、副站长、总师冯典英研究员，东华计量测试研究院（国防科技工业3611二级计量站）院长芦志成研究员，国防科技工业1312二级计量站常务副站长梁法国研究员，国防科技工业1313二级计量站常务副站长张积运研究员，国防科技工业1511二级计量站宗亚娟研究员，国防科技工业3214二级计量站张娟主任，山东省计量科学研究院鲁新光研究员，浙江方圆检测集团副总经理陆品研究员，甘肃省计量科学研究院鲁光军研究员以及国防计量专家组的相关专家同仁!他们提供了宝贵的资料，百忙中审阅了此书的相关内容并提出了许多宝贵的修改意见。感谢中国兵器工业标准化研究所靳京民总工程师，中国船舶重工集团有限公司第七二六研究所所长马晓民研究员，中国船舶重工集团有限公司第七一五研究所所长周利生研究员、书记饶起研究员、副所长杜栓平研究员、副所长夏铁坚研究员、程千流研究员，国防科技工业水声一级计量站赵涵研究员、费腾高工、方玲高工以及顾昌灵、焦海波等同事的全力支持!没有大家的付出，就没有本书的出版。在此对大家深表谢意!本书编写过程参阅了《计量技术基础》等45部著作和论文，在此谨向相关文献作者表示衷心的感谢!
由于计量学的不断研究发展和作者水平所限，加之本书涵盖的内容较广，难免存在错误和不足，恳请广大读者提出批评和建议。
特别说明：
随着国家和国际相关标准和要求的变化，以及为适应最新的计量工作需要，国家、国防和军队相关业务主管部门会适时修订相关文件，烦请读者在引用或使用本书所述内容时，请确保使用本书所引用文件的最新有效版本。第一章 计量学概论第一节 量和单位一、量和量值（一）量
1.量的概念
自然界的任何现象、物体或物质都以一定的形态存在，并分别具有一定的特性，这些特性通常是通过量来表征的。
量（quantity）是指现象、物体或物质的特性，其大小可用一个数和一个参照对象表示。例如：物体有冷热的特性，温度是一个量，它表示了物体冷热的程度。经测量得到某一杯水的温度为30℃，这个特定量的大小表示了水温的高低，它是由数字“30”及一个参照对象“摄氏度”表示的。
在表示量的大小时，参照对象可以是一个计量单位、测量程序、标准物质或其组合。
量可指一般概念的量和特定量，见表1-1。表1-1 一般概念的量与特定量的区别及量的名称和符号
由约定测量程序定义的、与同类的其他量可按大小排序的量称为序量（ordinal quantity）。例如：洛氏C标尺硬度、石油燃料辛烷值、里氏标尺地震强度。序量只能写入经验关系式，它不具有计量单位或量纲。序量之间无代数运算关系，序量的差值或比值没有物理意义。序量按序量值标尺排序。
这里定义的量是指标量。然而对于各分量是标量的向量或矢量，也可认为是量。“量”一般可分为物理量、化学量和生物量，或分为基本量和导出量。
在计量学中把可直接相互进行比较的量称为同种量，如宽度、厚度、周长、波长为同种量，这些量的种类属于长度量。若干同种量组合在一起称为同类量，如功、热量、能量。
2.量的符号
量的符号应执行国家标准《量和单位》的现行有效版本，通常是用单个拉丁字母或希腊字母表示，如面积的符号为A，波长的符号为λ等。一个给定的符号可以表示不同的量，如符号Q既表示电荷也表示热量。量的符号必须用斜体表示，如质量m，电流I等。
在某些情况下，不同量有相同的符号或对同一个量有不同的应用或要表示不同的值时，可采用下标予以区分。如电流与发光强度是两个不同的量，电流用符号I表示，发光强度用I表示。量的符号的下标v可以是单个或多个字母，也可以是阿拉伯数字、数学符号、元素符号、化学分子式。
下标字体的表示原则为：用物理量的符号及用表示变量、坐标和序号的字母作为下标时，用斜体，其他情况时下标用正体。例如：G的下标p是压力量的符号，所以为斜体；F的下标x是坐标x轴的符px号，x，y下标n和m是序号的字母符号，都应为斜体。其他下标如：nm相对标准不确定度u的下标r表示相对，G的下标g表示气体，标准重rg力加速度g的下标n表示标准，这些下标都应该用正体。另外，当下n标是阿拉伯数字、数学符号、元素符号、化学分子式时，也用正体表示。例如：U表示包含概率为0.95的扩展不确定度，由于下标为数95字，所以下标用正体；ρ表示铜的电阻率，下标Cu是铜元素的符号，Cu用正体。当下标用∥、⊥、∞等数学符号时，用正体。
3.基本量和导出量
计量学中的量可分为基本量和导出量。
基本量（base quantity）是指在给定量制中约定选取的一组不能用其他量表示的量。在国际单位制中有长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度7个基本量。这些基本量可认为是相互独立的量，因为它们不能表示为其他基本量的幂的乘积。
导出量（derived quantity）是指量制中由基本量定义的量。导出量是通过基本量的相乘或相除得到的量。例如：在以长度和质量为基本量的量制中，质量密度是导出量。又如国际单位制中的速度是导出量，它是由基本量长度除以时间来定义的。此外，如力、压力、能量、电位、电阻、摄氏温度、频率等都属于导出量。（二）量值
1.量值的含义
量值（quantity value）全称为量的值，是指用数和参照对象一起表示的量的大小。
量值与量的关系：量是指现象、物体和物质的特性，量值是指量的大小。量值可用一个数和一个参照对象一起表示。表示量值时必须同时说明其所属的特定量。量值的表示形式为：冒号前为特定量的名称，冒号后为该特定量的量值。例如：①给定标尺的长度：6.14m或614cm。②在给定频率上给定电路组件的阻抗（其中j是虚数单元）：（7+3j）Ω。③给定样品的洛氏C标尺硬度（150kg负荷下）：43.5HRC（150kg）。
量值由数和参照对象组成。量值中的参照对象可以有不同类型，可以是计量单位、测量程序、标准物质或其组合。在上述举例中，①中参照对象是计量单位，表示的量值是一个数和一个计量单位的乘积。③中参照对象是测量程序。④中参照对象是标准物质。当量纲为一，测量单位为1时，量值中通常不表示出参照对象。
量值中的数可以是复数，如上述②中给定电路组件的阻抗的量值为（7+3j）Ω。一个量值可用多种方式表示，如上述①中标尺的长度可分别用米或厘米为单位表示，表示的参照对象不同则数值会不同，但量值仍然不变。对向量或张量，每个分量有一个量值，例如：作用在给定质点上的力，用笛卡儿坐标分量表示为：（F；F；F）xyz=（-31.5；43.2；17.0）N。
2.量值的正确表达
应该正确表达量值，如18℃～20℃或(18～20)℃、180V～240V或(180～240)V，但不能表示为18～20℃、180～240V，因为18和180是数字，不能与量值等同使用。打印时，在数字与参照对象间应留有空格，例如35.4mm不应该是35.4 mm。二、量制、量纲和量纲为一的量（一）量制
在科学技术领域中，有许多种量，有不同的量制。量制（system of quantities）是指彼此间由非矛盾方程联系起来的一组量，量制是在科学领域中约定选取的基本量和与之存在确定关系的导出量的特定组合。通常以基本量符号的组合作为特定量制的缩写名称，例如基本量为长度（l）、质量（m）和时间（t）的力学量制的缩写名称为l、m、t量制。与联系各量的方程一起作为国际单位制基础的量制称为国际量制（ISQ）。各种序量（如洛氏C标尺硬度）通常不认为是量制的一部分，因它仅通过经验关系与其他量相联系。（二）量纲
量纲（dimension of a quantity）是指给定量与量制中各基本量的一种依从关系，它用与基本量相应的因子的幂的乘积去掉所有数字因子后的部分表示。量纲是一个量的表达式，在实际工作中，任何科技领域中的规律、定律，都可通过各有关量的函数式来描述。通过量纲可以检验量的表达式是否正确，如果一个量的表达式正确，则其等号两边的量纲必然相同，通常称它为“量纲法则”。
因子的幂就是按指数增加的因子。每个因子是一个基本量的量纲。基本量量纲的约定符号是单个大写正体罗马字母。在国际量制（ISQ）中，基本量的量纲符号见表1-2。表1-2 基本量的量纲符号
导出量量纲的约定符号是由该导出量定义的基本量量纲的幂的乘积表示。量Q的量纲表示为dimQ。例如：在国际量制中，力（量的符-2-3号F）的量纲表示为dimF=LMT；在同一量制中，dimQ=ML是成B分B的质量浓度的量纲，也是质量密度（体积质量）的量纲。αβγδεξη
由此，量Q的量纲为dimQ=LMTIΘNJ，其中的指数α、β、γ、δ、ε、ξ和η称为量纲指数，可以是正数、负数或零。在导出某量的量纲时不考虑标量、向量或张量特性。
量纲仅表示量的构成，而不表示量的性质。在给定量制中，同类量具有相同的量纲，不同量纲的量通常不是同类量，但具有相同量纲的量不一定是同类量。如在国际量制中，功和力矩具有相同的量纲：2-2LMT，但它们是完全不同性质的量。（三）量纲为一的量
量纲为一的量（quantity of dimension one）又称无量纲量（dimensionless quantity），是指在其量纲表达式中与基本量相对应的因子的指数均为零的量。
量纲为一的量的测量单位和值均是数，但是这样的量比一个数表达了更多的信息。某些量纲为一的量是以两个同类量之比定义的，例如：立体角、折射率、质量分数、摩擦系数等。此外，实数是量纲为一的量，例如：线圈的圈数，给定样本的分子数，量子系统能级的衰退。
人们常习惯使用术语“无量纲量”，其实这些量并不是没有量纲，只是因为在这些量的量纲符号表达式中所有指数均为零，而“量纲为一的量”则反映了约定以符号1作为这些量的量纲符号表达式。由于任何指数为零的量皆等于1，所以无量纲量也就是量纲为一的量。三、计量（测量）单位和单位制
计量单位（measurement unit）又称测量单位，简称单位，是指根据约定定义和采用的标量，任何其他同类量可与其比较使两个量之比用一个数表示。计量单位用约定赋予的名称和符号表示。法定计量单位（legal unit of measurement）是指国家法律、法规规定使用的测量单位，是政府以法令的形式，明确规定在全国范围内采用的计量单位。《国务院关于在我国统一实行法定计量单位的命令》要求逐步废除非法定计量单位。我国《计量法》明确规定：“国家实行法定计量单位制度。国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。国家法定计量单位的名称、符号由国务院公布。因特殊需要采用非法定计量单位的管理办法，由国务院计量行政部门另行制定。”因此国际单位制是我国法定计量单位的主体，国际单位制若有变化，我国法定计量单位也将随之变化。实行法定计量单位，对我国国民经济和文化教育事业的发展、推动科学技术的进步和扩大国际交流都有重要意义。（一）国际单位制
1.国际单位制的特点
单位制（system of unit）又称计量单位制，是指对于给定量制的一组基本单位、导出单位、其倍数单位和分数单位及使用这些单位的规则。同一个量制可以有不同的单位制，因基本单位选取的不同，单位制也就不一样。
国际单位制（International System of Units）缩写为SI，是指由国际计量大会（CGPM）批准采用的基于国际量制的单位制，包括单位名称和符号、词头名称和符号及其使用规则。国际单位制（SI）是一贯性原则。由数字因数为1的基本单位幂的乘积来表示的导出计量单位，叫一贯计量单位，而SI的全部导出单位均为一贯计量单位，从而使符合科学规律的量的方程与数值方程相一致。SI是在科技发展中产生的，也将随着科技的发展而不断完善。
2.国际单位制的构成
国际单位制的构成如下：（1）SI基本单位 要建立一种计量单位制，首先要确定基本量，即约定在函数关系上彼此独立的量。SI选择了长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量和发光强度7个基本量，并给基本量的计量单位规定了严格的定义。SI基本单位是SI的基础，其名称和符号见表1-3。表1-3 国际单位制的基本单位注：1.圆括号中的名称，是它前面的名称的同义词。2.无方括号的量的名称与单位名称均为全称，方括号中的字在不致引起混淆、误解的情况下，可以省略，去掉方括号中的字即为其名称的简称。3.在日常生活和贸易中，质量习惯称为重量。
1）米：光在真空中于l／299792458s的时间间隔内所经过路径的长度。
2）千克：等于国际千克原器的质量。
3）秒：铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间。
4）安［培］：在真空中，截面积可忽略的两根相距1m的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长-7度上为2 ×10 N，则每根导线中的电流为1 A。
5）开［尔文］：水三相点热力学温度的l／273.16。水的三相点是指水的固态、液态和气态三相间平衡时所具有的温度。水的三相点温度为0.01 ℃。水的三相点温度和三相点压力是唯一确定的。
6）摩［尔］：一个系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合）数与0.012 kg碳-12的原子数目相等。在使用摩［尔］时应指明基本单元，可以是原子、分子、离子、电子及其他粒子，或是这些粒子的特定组合。
7）坎［德拉］：一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出12频率为540×10 Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为12（1/683）W/sr。其中频率540×10 Hz的辐射波长为555 nm的波是人眼感觉最灵敏的波长。（2）SI导出单位 SI导出单位是一贯制单位，通过数字因数为1的量的定义方程式由SI基本单位导出，并由SI基本单位以代数形式表示的单位。
为了读写和实际应用的方便，以及便于区分某些具有相同量纲和表达式的单位，国际计量大会通过了一些具有专门名称和符号的导出单位。初期仅选用了19个，后来增加弧度和球面度2个辅助单位，具有专门名称和符号的SI导出单位达到了21个，见表1-4。表1-4 包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位（3）SI词头 上述的SI单位，在实际应用中往往会感到许多不便。比如用千克来表示原子的SI质量则太大，而用千克表示地球的质量则又太小。于是便确定了一系列十进制的词头，以便构成十进倍数与分数单位，从而使单位相应地变大或变小，以满足不同的需要。目前已采用的SI词头共有20个，见表1-5。（4）SI单位的十进倍数与分数单位 倍数单位（multiple of a unit）是指给定计量单位乘以大于1的整数得到的计量单位。分数单位（submultiple of a unit）是指给定计量单位除以大于1的整数得到的计量单位。由SI词头加在SI单位之前构成的单位，称为SI单位的倍数单位（十进倍数与分数单位）。唯一的例外就是千克（kg），它是SI单位而不是SI单位的倍数单位，这是历史原因造成的；而SI质量单位的十进倍数与分数单位则是“克”（g）前加k以外的词头构成。表1-5 用于构成十进倍数和分数单位的SI词头6注：1.词头符号一律用正体；10及其以上的词头符号用大写体，其余皆用小写体，词头不能无单位单独使用，必须与单位合用。2.方括号中的字，在不致引起混淆、误解的情况下，可以省略。去掉方括号中的字，即为其名称的简称。（二）我国法定计量单位
我国法定计量单位是以国际单位制的单位为基础，结合我国的实际情况，适当选用了一些其他单位构成的。
1.我国法定计量单位的构成
我国法定计量单位的具体构成如下：①国际单位制的基本单位（表1-3）；②国际单位制的辅助单位；③国际单位制中具有专门名称的导出单位（表1-4）；④国家选定的非国际单位制单位（表1-6）；⑤由以上单位构成的组合形式的单位；⑥由词头（表1-5）和以上单位所构成的十进倍数和分数单位。
在表1-6中所列的可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位，大多都是从国际计量委员会考虑到某些国家和领域的实际情况而公布的，可以与国际单位制并用或暂时保留与国际单位制并用的单位制中选取的，具有较好的国际适用性。表1-6 可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位（续）注：1.周、日、年为一般常用时间单位。2.［］内的字是在不致混淆的情况下，可以省略。3.（）内的字为前者的同义词。4.平面角度单位度、分、秒的符号在组合单位中应采用（°）、（′）、（″）的形式。5.升的符号中，小写字母l为备用符号。
2.法定计量单位使用方法
1984年6月原国家计量局发布了《中华人民共和国法定计量单位使用方法》，1993年原国家技术监督局发布了修订后的国家标准GB 3100—1993《国际单位制及其应用》、GB 3101—1993《有关量、单位和符号的一般原则》、GB 3102—1993《量和单位》。这些为准确使用我国法定计量单位做出了规定和要求。贯彻执行我国法定计量单位必须注意法定计量单位的名称、单位和词头符号的正确读法和书写，正确使用单位和词头。第二节 测量一、测量概述
测量是人类认识和揭示自然界物质运动的规律、借以定性区别和定量描述周围物质世界，从而达到改造自然和改造世界的一种重要手段。按JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》中的定义，测量(measurement)就是通过实验获得并可合理赋予某量一个或多个量值的过程。测量不适用于标称特性，它意味着量的比较并包括实体的计数。测量的先决条件是对与测量结果预期用途相适应的量的描述、测量程序以及根据规定测量程序(包括测量条件)进行操作的经校准的测量系统。在计量学中，测量既是核心的概念，又是研究的对象。人们有时把测量也称为计量，例如把测量单位称为计量单位，把测量标准称为计量标准等。
随着人类社会和科学技术的高度发展，人类认识自然的能力不断提高，测量对象不再局限于物理量，还可以对化学量、工程量、生物量等进行定性区别和定量确定，测量范围不断扩大，测量不确定度不断提高，还出现了动态测量、在线测量、综合测量以及在严酷环境下的特殊测量，测量的概念更为宽广，其应用的范围及内容更为丰富。（一）测量过程
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：①输入：确定被测量及对测量的要求。②测量活动：对所需要的测量进行策划，从测量原理、测量方法到测量程序；配备资源，包括适宜的且具有溯源性的测量设备，选择和确定具有测量能力的人员，控制测量环境，识别测量过程中影响量的影响，实施测量操作。③输出：按输入的要求给出测量结果，出具证书和报告。“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、长度等；而特定量是特指的某被测对象的量，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，如水的温度、容器的容积等。
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的要求等。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。（二）测量原理
测量原理(measurement principle)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，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。（三）测量方法
测量方法(measurement method)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。即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。（1）直接测量法和间接测量法 这是根据量值取得的不同方式来进行分类的。直接测量法是指不必测量与被测量有函数关系的其他量，测量结果可通过测量直接获得的测量方法。大多数情况下采用直接测量法，测得结果是由测量仪器的示值直接给出。间接测量法是指通过测量与被测量有函数关系的其他量，从而得到被测量值的一种测量方法。（2）基本测量法和定义测量法 通过对一些有关基本量的测量，以确定被测量值的测量方法称为基本测量法，也叫绝对测量法。根据量的单位定义来确定该量的测量方法称为定义测量法，这是按计量单位定义复现其量值的一类方法，这种方法既适用于基本单位也适用于导出单位。（3）直接比较测量法和替代测量法 将被测量的量值直接与已知其值的同一种量相比较的测量方法称为直接比较测量法。如标准量块的长度测量，在等臂天平上测量砝码等。这种方法有两个特点，一是必须是同一种量才能比较；二是要用比较式测量仪器。采用这种方法，许多误差分量由于与标准的同方向增减而相互抵消，从而获得较高的测量不确定度。将选定的且已知其值的同种量替代被测量，使在指示装置上得到相同效应以确定被测量值的一种测量方法称为替代测量法。（4）微差测量法和符合测量法 将被测量与同它只有微小差别的已知同种量相比较，通过测量这两个量值间的差值以确定被测量值的一种测量方法称为微差测量法。用观察某些标记或信号相符合的方法，来测量出被测量值与作为比较标准用的同一种已知量值之间微小差值的一种测量方法称为符合测量法。（5）补偿测量法和零值测量法 补偿测量法是指将测量过程作特定安排，使一次测量中包含有正向误差，而在另一次测量中包含有负向误差，这样测量结果中大部分误差能互相补偿而消去。调整已知其值的一个或几个与被测量有已知平衡关系的量，通过平衡原理确定被测量值的一种测量方法称为零值测量法，也称为平衡测量法，例如，用电桥测量电阻就是采用这种方法。
当然，按测量的特点和方式，测量又可分为接触测量和非接触测量、动态测量和静态测量、模拟测量和数字测量、手动测量和自动测量等。（四）测量程序
测量程序(measurement procedure)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，对测量所做的详细描述。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。相当于通常所说的操作方法、操作规范、操作规程、作业指导书等文件，测量程序应确保测量的顺利进行。测量程序也被称为测量方法，但两者实际是有区别的。
测量原理、测量方法、测量程序是实施测量时的三个重要因素。测量原理是实施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。（五）测量资源的配置和测量影响量的控制
测量资源包括测量人员、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。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，必须科学评估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。（六）测量结果
测量结果是测量过程的输出，是经过测量所得到的被测量的值，完整的测量结果应当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。
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、流程、接口、关系及相互作用，也有利于实施对测量活动的管理和监控。二、测量的作用
测量是人们认识世界、改造客观世界的重要手段。测量是科学技术的基础，正如著名科学家门捷列夫所说：“没有测量，就没有科学。”科学从测量开始，每一种物质和现象，只有通过测量才能真正认识。测量与国民经济、社会发展和人民生活有着十分密切的关系，测量是工业生产的重要手段，测量是掌握资源财富数量的关键途径，测量是维护国内和国际社会经济秩序的重要保证，因此测量具有十分重要的地位与作用。第三节 计量一、计量概述
单位的统一是测量统一的基础，测量统一则反映在量值准确、可靠和一致上。按JJF 1001—201l《通用计量术语及定义》中的定义，计量(metrology)是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。该定义明确了计量的目的及其基本任务是实现单位统一和量值准确可靠，其内容是为实现这一目的所进行的各项活动，这一活动具有十分的广泛性，它涉及工农业生产、科学技术、法律法规、行政管理等，通过计量所获得的测量结果是人类活动中最重要的信息源之一。计量的最终目的就是为国民经济和科学技术的发展服务。（一）计量起源与发展
计量的历史源远流长，计量的发展与社会进步联系紧密，它是人类文明的重要组成部分。计量的发展大体经历了古代计量、近代计量和现代计量三大阶段。
1.古代计量
计量是历代王朝行使权力的象征。早在数千年前，出于生产、贸易和征收赋税等方面的需要，古埃及、巴比伦、印度和中国等均已开始进行长度、面积、容积和质量的计量。计量在我国历史上称为“度量衡”。史籍记载，约公元前21世纪，黄帝就设置了“衡、量、度、亩、数”五量。周朝(约公元前1037年)有度量衡法制具体记载。公元前221年，秦始皇颁发诏书，以最高法令形式将度量衡法制推行于天下，监制了许多度量衡标准器，并推行定期的检定制度。
西汉的漏刻计时仪器，王莽的新莽铜嘉量、新莽九年游标卡尺以及汉代用“黄钟律管” 复现量值以声波作为“长度自然基准”等，都在中国古代计量史上写下了光辉的一页。我国古代计量的发展，为人类进步做出了突出的贡献，全面展示了中华民族的智慧和文化。
2.近代计量
1875年“米制公约”的签订标志着近代计量的开始。随着近代物理学的发展，近代计量逐步引入了“物理量”的概念，使计量研究应用的对象得到了技术拓展。计量逐步摆脱了利用人体、自然物体作为“计量基准”的原始状态，进入以科学技术为基础的发展时期。由于科技水平的限制，该阶段的计量基准大都是经典理论指导下的宏观实物基准。例如，根据地球子午线长度的四千万分之一长度，用铂铱合金制成长度米基准原器等。该类实物计量基准(即国际计量标准)，随着时间的推移，会由于腐蚀、磨损或自然现象的变化致使量值发生微小变化，由于复现技术的限制，准确度也难以提高。
20世纪50年代我国进入了工业化奠基的时期，1955年国务院设立了国家计量局，开始推行米制、制定计量条例法规及组织计量器具检定；1957年开展国家检定的计量专业发展到长度、温度、力学、电学计量等九大类，初步形成了我国近代计量科学体系的雏形。
3.现代计量
现代计量的标志是1960年国际计量大会决议通过并建立的适用于各个科学技术领域的计量单位制，即国际单位制。它将从以经典理论为基础的宏观实物基准，转为以量子物理和基本物理常数为基础的微观自然基准。现代计量以当今科学技术的最高水平，使基本单位计量基准建立在微观自然现象或物理效应的基础上，并建立科学、简便、有效的溯源体系，实现国际上测量的统一。基本物理常数是指自然界的一些普遍适用的常数，它们不随时间、地点或环境条件的变化而变化。基本物理常数的引入和发展在定义计量基本单位和导出单位方面起到了关键的作用。例如：1967年第十三届国际计量大会决议，以铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的9 192 631 -14-15770个周期的持续时间为1 s，使秒的复现不确定度达10～10量级等。定义中采用一些有关的基本物理常数，这大幅度减小计量基准复现的不确定度，满足了科学研究、国民经济、生产和社会发展的需要。
我国现代计量的发展经历了多次飞跃。在20世纪60年代到80年代，我国计量科研进入了一个高速发展的时期，相继建立了包括一些自然基准在内的100余项计量基准，为我国现代计量事业的发展奠定了基础。20世纪70年代我国加入《米制公约》，形成了国际计量交流与合作的新局面。1985年颁布了《中华人民共和国计量法》，使计量全面介入商贸、安全、健康、环保等涉及国计民生的重要领域，逐步建立我国的法制计量体系，使计量全面进入现代社会领域并展现了其公正、公平和权威的形象。
进入21世纪后，我国现代计量在以量子物理为依托的国际计量前沿热点和关键问题基础研究取得进一步发展，量子质量基准、光钟、基本常数测量研究等取得丰硕的成果。进一步完善国家计量法规，开拓法制计量的新领域；完善计量保障机构，逐步建立我国现代法制计量体系。积极开展签署国际计量互认协议、参加国际比对与同行评审、开展国际计量交流与合作，我国的计量基准和计量校准测试能力得到了国际上的普遍承认，使我国的计量水平跻身国际先进行列。（二）国防科技工业计量
国防科技工业计量从20世纪50年代建立至今，已经走过近70年的发展历程。随着国家管理体制的变化，国防科技工业计量经历了国防工业计量、国防科技计量、国防计量和国防军工计量四个重要发展时期。
1.国防工业计量与国防科技计量时期
20世纪50年代初，在抗美援朝战争中，志愿军使用的无后坐力炮发生膛炸和近炸的严重事故，面对血的教训让国防工业部门认识到计量的重要性并决定创建国防工业计量。1952年建立了第一个专门从事枪炮口径量规和枪弹、炮弹尺寸样板研究、制造与测量工作的计量机构，国防科技工业计量由此诞生。1955年10月，在党中央决定加强航天和核技术武器装备等国防尖端技术研究的大背景下，国防科技计量（国防尖端技术计量）应运而生，并被列入国防尖端技术“开门七件事”之一。
综观20世纪60年代，国防工业计量和国防科技计量初步构建了以计量协作组和区域计量站为组织形式的国防量传体系。20世纪70年代后期通过“五查整顿”等措施，国防工业计量和国防科技计量整体重新走上正轨，并于1982年国防工业计量和国防科技计量进入了统一监督管理的新的历史时期。
2.国防计量时期
1982年，中央决定由国防科学技术委员会、国务院国防工业办公室、军委科技装备委员会办公室合并成立由国务院和中央军委双重领导的国防科学技术工业委员会。统一管理国防尖端技术计量、国防工业计量和军队计量，并统一称为国防计量时期。
1983年11月在京召开了第一次国防计量工作会议，军委副主席聂荣臻元帅提出了著名的“科技要发展，计量须先行”的科学论断。1984年国防科工委经国务院、中央军委批准发布了《国防计量工作管理条例》和《国防计量工作发展规划纲要》，明确了国防计量的地位和作用，强调了国防军工计量坚持“四个面向”的指导思想和“四个结合”的工作方针。
1990年4月依据《中华人民共和国计量法》第三十三条的规定，经国务院、中央军委批准发布了《国防计量监督管理条例》（第54号令），国防计量法制建设迈出了重要一步，正式确立了三级的计量技术机构工作体系。同时，在国防科工委的组织领导下，先后制定了《国防计量技术机构管理办法》等8个配套规章，国防计量法规体系初步形成，国防计量走上了技术管理、行政管理与法制管理相结合的新阶段。
3.国防军工计量时期
1998年国务院机构改革后，国防科技工业计量进入国防军工计量时期。2000年2月，国防科工委发布了《国防科技工业计量监督管理暂行规定》（4号令）。4号令是54号令的继承和发展，是开展国防军工计量工作的基本依据。
2001年6月国防科工委发布《国防科工委关于加强国防科技工业技术基础工作的若干意见》（简称“三十六条”）。2006年至2007年，国防科工委按照《国防计量技术机构设置方案》许可了17家国防一级计量技术机构和49家国防二级计量技术机构。
2008年国务院成立“工业和信息化部”，国防军工计量工作由新组建的“国家国防科技工业局”主管。
经过几代人的共同努力，国防科技工业计量坚持创新驱动，坚持军民融合、聚焦难点、突出重点、依法行政、加强监管，已成为国防科技工业建设必不可少的技术基础，是军工核心能力的重要组成部分，也是国防科技自主创新的重要力量。国防军工计量为国防科技工业发展和国民经济建设做出了重要贡献。（三）军事计量
在现行装备管理体制确立之前，军事计量和国防军工计量通称为国防计量，指在武器装备和军工产品的研制、试验、生产、使用全过程中保障计量单位统一和量值准确一致的全部理论和实践。新的装备管理体制确立后，正式冠以“军事计量”这样一个特定的称谓。军事计量是国防计量工作的一个重要组成部分，是现代计量学与军事装备相结合，保障军事装备量值准确统一的一门学科。它以科学技术为依托、法律法规为保证，通过建立完善的计量保障体系，在武器装备及检测设备的计量检定、校准或者测试中，实现单位统一、量值准确可靠，确保武器装备的完好率和良好的战备状态。军事计量技术的发展是以武器装备发展的计量需求和新一代高科技武器装备的技术发展为牵引的，发展需求是一个多方位、有层次、相互关联的立体综合概念。
计量对军事装备特别是尖端技术的重要性尤为突出。在军事装备研制、试验、使用过程中，计量测试具有重要的技术保障作用，不仅可以提供所需数据，保证各部件、分系统和整个系统的可靠性，而且可以缩短研制周期，节约人力、物力和时间，提高作战能力，为指挥员的判断与决策提供重要依据。二、计量的特点
计量具有以下四个方面的特点。（一）准确性
准确性是指测量结果与被测量真值的接近程度。它是开展计量活动的基础，只有在准确的基础上才能达到量值的一致。由于实际上不存在完全准确无误的测量，因此在给出测量结果量值的同时，必须给出其测量不确定度(或误差范围)。所谓量值的“准确”，是指在一定的不确定度、误差极限或允许误差范围内的准确。只有测量结果的准确，计量才具有一致性，测量结果才具有使用价值，才能为社会提供计量保证。（二）一致性
计量的基本任务是保证单位的统一与量值的一致，计量单位统一和单位量值一致是计量一致性的两个方面，单位统一是量值一致的前提。量值一致是指量值在一定不确定度内的一致，是在统一计量单位的基础上，无论在何时、何地，采用何种方法，使用何种测量仪器，以及由何人测量，只要符合有关的要求，其测量结果就应在给定的区间内一致，测量结果是可重复、可再现(复现)、可比较的。通过量值的一致性可证明测量结果的准确可靠。计量的实质是对测量结果及其有效性、可靠性的确认，否则，计量就失去其社会意义。国际计量组织非常关注各国计量的一致性，会采取一些例如开展国际关键比对和辅助比对等措施，验证各国的测量结果在等效区间或协议区间内的一致性。（三）溯源性
为了实现量值一致，计量强调“溯源性”。溯源性是确保单位统一和量值准确可靠的重要途径。溯源性指任何一个测量结果或计量标准的量值，都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链，与计量基准联系起来。这种特性使所有的同种量值，都可以按这条比较链通过校准向测量的源头追溯，即溯源到同一个计量基准(国家基准或国际基准)，或通过检定按比较链进行量值传递。（四）法制性
古今中外，计量都是由政府纳入法制管理，确保计量单位的统一，避免不准确、不诚实的测量带来的危害，以维护国家和消费者的权益，都是通过法制来实现的。计量的社会性本身就要求有一定的法制性来保障，不论是计量单位的统一，还是计量基准的建立，制造、修理、进口、销售和使用计量器具的管理、量值的传递、计量检定的实施等，不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规，依法实施严格的计量法制监督。特别是对国民经济有明显影响、涉及公众利益和可持续发展或需要特殊信任的领域，必须由政府建立起法制保障。否则，计量的准确性、一致性就不可能实现，计量的作用也难以发挥。三、计量的分类
计量活动涉及社会的各个方面。国际上有一种观点，按计量的社会功能，把计量大致分为三个组成部分，即法制计量、科学计量、工业计量(又称工程计量)，分别代表以政府为主导的计量社会事业、计量的基础和计量应用三个方面。（一）法制计量
法制计量是计量的一部分，是计量工作的重要方面。计量作为社会事业，政府管理的重点则在制定与实施计量法律法规并依法进行计量监督上，也就是说，法制计量是政府及法定计量检定机构的工作重点。在国民经济、社会生活中，存在着有利害冲突的计量，法制计量的目的是要解决由于不准确、不诚实测量所带来的危害，以维护国家和人民的利益。当前国际社会公认的法制计量领域即为我国《计量法》所规定的贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等领域。随着可持续发展的战略提出，各国对资源越来越重视，资源控制也将纳入依法管理的范围。因此法制计量的领域是随经济发展而变化的。
在JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》中指出，法制计量(1egal metrology)是指为满足法定要求，由有资格的机构进行的涉及测量、测量单位、测量仪器、测量方法和测量结果的计量活动，它是计量学的一部分。在这个定义中，主要讲了法制计量所涉及的工作内容及执行方法。法制计量的内容主要包括：计量立法、统一计量单位、测量方法、计量器具和测量结果的控制、法定计量检定机构及测量实验室管理等。法制计量是政府行为，是政府的职责。（二）科学计量
科学计量是科技和经济发展的基础，也是计量的基础，它是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究，通常用最新的科技成果来精确地定义与实现计量单位，并为最新的科技发展提供可靠的测量基础。科学计量是计量技术机构的主要任务，包括计量单位与单位制的研究、计量基准与标准的研制、物理常数与精密测量技术的研究、量值传递和量值溯源系统的研究、量值比对方法与测量不确定度的研究。当然也包括对测量原理、测量方法、测量仪器的研究，以解决有关领域准确测量的问题，开展动态、在线、自动、综合测量技术的研究，开展新的科学领域中量值溯源方法的研究，提高测量人员测量能力的研究，联系生产实际开展与提高工业竞争能力有关的计量测试课题的研究，以及涉及法制计量和计量管理的研究等。科学计量是实现单位统一、量值准确可靠的重要保障。（三）工业计量
工业计量也称为工程计量。一般是指工业、工程、生产企业中的实用计量。因此计量已成为生产活动中不可缺少的部分，成为企业的重要技术基础。“工业计量”的含义具有广义性，并不是指单纯的工业领域，广义的是指除了科学计量、法制计量以外的其他计量测试活动，它是涉及应用领域的计量测试活动的统称，涉及社会生活的各个领域，在生产和其他各种过程中的应用计量技术均属于工业计量的范畴。工业计量一词是我国对这些计量测试活动的一种习惯用语，涉及建立企业计量检测体系，开展各种计量测试活动，建立校准、测试服务市场，发展仪器仪表产业等方面。工业计量测试能力实际上也是一个国家工业竞争力的重要组成部分，在以高技术为基础的经济构架中显得尤为重要。第四节 计量学一、计量学概述
从科学的发展来看，计量曾经是物理学的一部分，后来随着领域和内容的扩展，形成了一门研究测量理论和实践的综合性科学，成为一门独立的学科——计量学。按JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》中的定义，计量学(metrology)是测量及其应用的科学，计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面。计量学研究的对象涉及有关测量的各个方面，如：可测的量；计量单位和单位制；计量基准、标准的建立、复现、保存和使用；测量理论及其测量方法；计量检测技术；测量仪器(计量器具)及其特性；量值传递和量值溯源，包括检定、校准、测试、检验和检测；测量人员及其进行测量的能力；测量结果及其测量不确定度的评定；基本物理常数、标准物质及材料特性的准确测定；计量法制和计量管理，以及有关测量的一切理论和实际问题。
计量学作为一门科学，它同国家法律、法规和行政管理紧密结合的程度是其他学科所无法比拟的。计量学有时简称计量，是科学技术和管理的结合体，它包括计量科技和计量管理两个方面，两者相互依存、相互渗透，即计量管理工作具有较强的技术性，而计量科学技术中又涉及较强的法制性。因此计量科学的研究不仅涉及有关计量科学技术，同时涉及有关法制计量和计量管理的内容。二、计量学的范围
计量学应用的范围十分广泛，人们从不同角度，对计量学进行过不同的划分。按计量应用的范围，即按社会服务功能划分，通常把计量分为法制计量、科学计量和工业计量。我国目前按专业，把计量分为十大类计量，即几何量计量、热学计量、力学计量、电磁学计量、电子学计量、时间频率计量、电离辐射计量、声学计量、光学计量、化学计量。（一）几何量计量
几何量计量在习惯上又称长度计量。其基本参量是长度和角度。按项目分类，包括：线纹计量、端度计量、线胀系数、大长度计量、角度计量、表面粗糙度、齿轮、螺纹、面积、体积等计量；也包括形位参数：直线度、平面度、圆度、垂直度、同轴度、平行度、对称度等计量；以及空间坐标计量、纳米计量等。几何量计量的应用十分广泛，绝大部分物理量都是以几何量信息的形式进行定量描述的，在计量单位中占有重要地位。（二）热学计量
热学计量主要包括温度计量和材料的热物性计量。温度计量按国际实用温标划分可分为高温计量、中温计量和低温计量。热物性是重要的工程参量，热物性计量包括导热系数、热膨胀、热扩散、比热容和热辐射特性等方面。通常在工业自动化生产过程中，温度、压力、流量是三个常用的热工量参数，为了与实际应用相结合，通常把压力、真空和流量放入热学计量部分，而把这一部分称为“热工计量”，但按专业划分，即按“量和单位”分类划分，压力、真空和流量应属于力学量。有时把热物性计量纳入化学计量中，则热学计量简称为温度计量。（三）力学计量
力学计量作为计量科学的基本分支之一，其内容极为广泛。力学计量涉及的领域包括：质量计量、容量计量、力值计量、压力计量、真空计量、流量计量、密度计量、转速计量、扭矩计量、振动和冲击计量、重力加速度计量等，也包括表征材料力学性能的硬度计量等技术参量。力学计量是计量学中发展最早的分支之一，古代“度量衡”中的“量”和“衡”就是现在所谓的容量计量和质量计量。随着现代工业生产和社会经济的发展，特别是近代物理学和计算技术的发展，力学计量的研究内容和手段在不断地扩充和扩展。（四）电磁学计量
电磁学计量的内容十分广泛，其分类方法也多种多样。按学科可分为电学计量和磁学计量；按工作频率可分为直流电计量和交流电计量两部分。电磁计量所涉及的专业范围包括：直流和1 MHz以下交流的阻抗和电量、精密交直流测量仪器仪表、模数／数模转换技术和交流、直流比例技术、磁学量、磁性材料和磁记录材料、磁测量仪器仪表以及量子计量等。电学计量包括：交直流电压、交直流电流、电能、电阻、电容、电感、电功率等计量。磁学计量包括：磁通、磁矩、磁感应强度等磁学量的计量。电磁计量具有较高的准确度、灵敏度，能够实现连续测量，便于记录和进行数据处理，并可实施远距离测量，人们越来越多地将各种非电量转换为电磁量进行测量。（五）电子学计量
电子学计量习惯上又称为无线电计量。从电子学计量覆盖的频率范围看，包括超低频、低频、高频、微波计量、毫米波和亚毫米波以及整个无线电频段各种参量的计量。无线电计量需要测量的参数众多，大致可以分为两类：表征信号特征的参量，如电压、电流、功率、电场强度、磁场强度、功率通量密度、频率、波长、波形参数、脉冲参量、失真、调制度(调幅、调频、调相)、频谱参量、噪声等；表征网络特性的参量，如集总参数电路参量(电阻、电导、电抗、电纳、电感、电容)、反射参量(阻抗、电压驻波比、反射系数、回波损失)、传
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