科研院所计量管理务实范天泉 2 014.03.

科研院所计量管理务实 范天泉 2014.03.

编者按： • 计量是关于测量的科学，是实现单位统一，量值准确可靠的活动；现代工业三大支柱：优质的原材料,先进的工艺装备,科学的检测手段. • “计量是工业的眼睛” ，计量无处不在无事不需，涉及国民经济的各个领域和人类生活的方方面面，衣食住行离不了。 • 正谓“上管天下管地中间管空气”

衣服 —规格尺寸，材料成份含量， • 有害物质残留量； • 食品 ---配料及含量，重量，生产日期，保质期； • 住房 —-面积，层高，使用年限； • 出行---打的(里程表计价器)， • 自驾(加油机、行驶速度、电子测速仪)； • 案例：衣食住行与计量的关系

质量、计量、标准化三者之间关系 质量 (核心) • 标准化 • (依据) 标准化 (依据) 计量 (手段)

讲什么？ 5W1H • What ---是什么“事” • Why---为什么“要这样做(目的是什么)” • Where ---在哪做 • When---何时做 • Who ---由谁做 • How ---怎样做

交流内容 1、计量管理概述 2、国家计量法律法规和质量管理相关要求 3、科研院所的计量管理 4、计量测试技术的现状与发展趋势

1、计量管理概述

中国计量的历史 古代：基本内容是“度量衡”。 “度”是“尺”，计量长短。 “量”是“斗”，计量容积。 “衡”是“秤”，计量质量。战国秦商鞅铜方升容量202mL

中国计量的历史 • 秦朝：秦始皇统一六国后，为了发展经济,保证国家的赋税收入，公元前221年，颁布了统一度量衡的诏书，要求在全国统一施行，在我国开始了计量的法制管理。 • 新中国成立后，1953年确认采用“计量”一词，取代使用了几千年的度量衡，并赋予了更广泛的内容。 • 1985年公布了《中国人民共和国计量法》，标志着我国计量工作从行政管理走向法制管理的新阶段。

计量的分类（按学科分类） • 十大计量： 1、几何量计量 2、温度计量 3、力学计量 4、电磁计量 5、无线电计量 6、时间频率计量 7、电离辐射计量 8、光学计量 9、声学计量 10、化学计量 • 国防计量在十大类计量专业的基础上，根据武器装备发展和国防现代化建设的需要，增设了光电子、微电子、火炸药和军事医学四个专业，共有14个计量专业。

计量的分类（按社会功能分类） 追求广度追求高度追求精度

各类计量器具涵盖的内容 ①几何量(长度)：线纹、端度、角度、平面度、粗糙度、齿轮、螺纹 ②温度(热学)：温度、湿度、热量、热流量、热辐射 ③力学：质量(重量)、容量、压力、转速、速度、流量、加速度、密度、真空度、硬度、振动 ④电磁:电压、电流、电阻、电感、电容、电功率(包括电能) ⑤无线电: 电压、功率及能量、阻抗、电容、电感、电阻、噪声系数、调制度、品质因数、驻波、占空系数、损耗、衰减、失真度、脉冲 ⑥时间、频率:时间、频率 ⑦电离辐射: 强度、通量、照射量. ⑧光学:光强、色温、照度、亮度、光辐射、光通量、曝光量 ⑨声学: 声压、声功率、声强. ⑩化学成份分析: 酸碱度、电导、光谱、粘度、标准物质.、成份含量

计量“树”

门捷列夫(1834-1907)： 科学始于测量，没有测量，便没有精密的科学。计量(测量)的地位和作用

计量(测量)的地位和作用 钱学森(1911-2009)：信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，测量技术是信息技术的关键和基础。

计量(测量)的地位和作用 “测量技术是信息技术的源头。” ---王大珩测量技术是信息技术的基础和源头

聂荣臻（1899年12月29日－1992年5月14日）“科学技术发展到今天，可以说，没有计量寸步难行。”聂荣臻（1899年12月29日－1992年5月14日）“科学技术发展到今天，可以说，没有计量寸步难行。” 计量(测量)的地位和作用

计量(测量)的地位和作用 “关于振兴我国仪器仪表产业对策与建议”: 仪器仪表是工业生产的“倍增器”，科学研究的“先行官”，军事上的“战斗力”，以及现代社会活动的“物化法官”。 --- 2000年中国仪器仪表学会王大珩杨家墀金国藩

计量(测量)的地位和作用 • 计量是科学研究的重要手段在自然科学的发展中，计量工作是人们正确认识自然现象、掌握自然规律、验证科学预见不可缺少的手段。例如，美籍华人吴建雄博士就是通过精密测量，用实验方法在美国国家标准技术研究院的实验室里验证了世界著名物理学家诺贝尔奖获得者李政道和杨振宁二位博士所提出的弱相互作用下的宇称不守恒理论。在生命现象、引力波、地球科学、材料学、信息学等研究中，都离不开精密的计量测试。

计量(测量)的地位和作用 计量涉及到工农业生产、国防建设、科学试验、国内外贸易、人民生活等各方面，是国民经济的一项重要的技术基础。在国计民生各个方面有重要的作用科学研究航天测控体温

计量(测量)的地位和作用 保证生产、科研和生活的正常进行，促进国民经济和国防建设的发展，为社会现代化建设提供计量保证；保护广大消费者免受不准确或不诚实测量所造成的危害；保护人民群众的健康和生命、财产的安全，保护国家的权益不受侵犯。在医疗卫生中，计量不准往往会造成误诊，甚至会造成人身事故。例如放射治疗肿瘤， X线和γ射线的剂量大小与治疗效果有着密切关系。如果射线剂量超过标准，患者好的组织就会被烧伤或损坏，如果射线剂量不足，则达不到治疗效果。在食品安全监测中，分光光度计不准，会造成各种成分的分析结果不可靠。

计量管理 -- 与产品质量的关系 计量管理在监控产品质量中的地位计量管理在监控产品质量中，是一项基础性的技术管理工作。计量工作是检验产品质量的技术基础。一方面，为了保证产品质量，计量测试工作贯穿于整个生产过程，如：入厂检验、工序检验、最终检验。另一方面，检测手段大都是由各种性能的计量器具所组成，它们的准确性如何，直接影响着产品质量的检验结果。所以，产品质量的好坏，不但取决于生产工人的操作技术，而且取决于生产过程的检测工作和检测设备的完好状况。产品质量检验实际上是一个测、比、判的过程。要想得到正确的检验结果，必须依靠计量技术。

计量(测量)的地位和作用 • 计量检测 →产品质量计量检测手段的高低在某种程度上反映了一个企业产品质量的水平，产品标准要靠计量检测才能制定出来，产品是否能达到标准的要求，同样要靠计量检测、检验。在生产过程中，产品在每道工序的质量如何，也要靠计量检测来进行判断。从原材料的检验到产品的检验，都离不开计量。可以说，没有先进、科学的计量检测手段，就没有优质的产品质量。

没有望远镜就没有天文学， 没有显微镜就没有细胞学，没有指南针就没有航海事业。计量(测量)的地位和作用

What ---是什么“事” • 什么是计量？计量(metrology):实现单位统一，量值准确可靠的活动。 • 什么是管理？管理(management)：指挥和控制组织的协调的活动。 • 什么是计量管理？在计量方面指挥和控制组织的协调的活动。

What ---是什么“事” 对一个组织而言，计量管理是指计量管理部门对与计量工作相关的5M1E(人、机、料、法、环、测) 进行的管理活动。

监督、 检查、控制决策（第一位职能) 控制 C/A 计划 P 管理管理是为达到目标而进行计划、组织、指导、协调和控制的行为。 ----法约尔协调 D3 组织 D1 指挥、沟通、激励指导 D2

管理之“道” • 管理理念：管理就是管“人”理“事”(通过做人的思想工作达到把事做对做好的目的，让人高效地做正确的事。) 管理就是把复杂问题简单化(学者VS专家) • 管理方法：规定动作不走形，自选动作有创新。计量管理也是否应该如此！

Why---为什么“要这样做(目的是什么)” 确保全国计量单位的统一和量值的准确可靠是计量工作的基本任务和目的。现代计量管理是以法制计量管理为核心。

Why---为什么“要这样做(目的是什么)” 对一个组织而言，计量管理的基本任务和目的必然也是在组织内确保计量单位的统一和量值准确可靠。试想：科研院所的科研报告、学术论文，使用的计量单位不统一，给出的实验数据(测量/ 试验结果)不准确可靠，如何进行交流、对比、复现。

案例： • 瓶装水：388mL=388ML ? • 时间： 10ms =10Ms ? • 电压： 5mV = 5MV ? • 检测结果：60.12mm = 60.120mm ?

计量的特点 科学性准确性（目的）溯源性（量值传递）统一性（本质的特征）计量社会性法制性（保障）

计量的特点 高速铁路两根铁轨之间的标准距离一般为1435mm，允许的范围为1434-1436mm(允许偏差：±1mm)，超出这个范围，就有可能造成列车运行的不平稳，甚至带来脱轨的安全隐患准确性

计量的特点 溯源性

物理量和计量单位 1).量、量制与量纲量：现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。计量学中的量都是指可以测量的量。一般意义的量：如长度、温度、电流。特定的量：如某根木棒的长度、通过某条导线的电流。可相互比较并按大小排序的量称为同种量，若干同种量合在一起可称为同类量如功、热、能。

物理量和计量单位 量制：彼此间存在确定关系的一组量，即在特定科学领域中的基本量和相应导出量的特定组合。一个量制可以有不同的单位制。量纲：以给定量制中基本量的幂的乘积表示该该量制中某量的表达式其数字系数为1。 dimQ= LαMβTγIδΘεNζJη 长度的量纲为L，速度为LT-1，压力为L-1MT-2，动能和功都为L2MT-2。同种量的量纲一定相同，相同量纲的量却不一定是同种量。

物理量和计量单位 2). 计量单位和单位制计量单位：为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量计量单位一经选定，所有同种量便可用单位与纯数之积表示，并称为该量的量值。 5.34m和534cm，显然量的大小和量值的形式无关，量的大小与所选择的单位无关，而量值则因单位不同而形式各异。单位制：为给定量制按给定规则确定的一组基本单位和导出单位。

物理量和计量单位 国际单位制:国际单位制是1960年第十一届国际计量大会CGPM 通过，并用符号“SI”表示。国际单位制的构成：

3). 我国的法定计量单位 SI基本单位（7个） SI单位 SI单位中包括辅助单位在内的具有专门名称的导出单位（21个）法定计量单位国家选用的非SI单位（16个）由以上单位构成的组合单位由SI词头（20个）和以上单位构成的十进倍数和分数单位

表1 国际单位制的基本单位(7个)

表4 法定计量单位词头符号(20个)

4). 法定计量单位的使用规则 • 计量单位符号的书写单位符号以正体字母表示，不管周围文章所用的字体。一般用小写字母表示，当用人名命名时第一个字母大写。不能写英文全称。 • m (metre) 米 s (second) 秒 • mol (mole) 摩尔 Pa (pascal) 帕[斯卡] •  ( ohm) 欧[姆] A ( ampere) 安培 • K (kelvin) 开尔文 Hz (hertz) 赫兹 • C (coulomb) 库仑 • L或 l, ( litre) 升(用大写字母L可以避免小写字母l和数字1之间的混淆) * 力矩单位：kN·m 不宜写成 N·km，也不能写成 m·Kn

* 5点45 ′，“点”不是计量单位，是口头习惯，“′”是角度单位，确切的是“5时45分”； * 速度“Km/h”, “K”小写， “h”不能斜体；km/h * 时间“40~60s”应该为“40s～60s”或“（40～60)s ”； *“摄氏20度”应该为20摄氏度，“℃”可作为中文使用； *体积13.3×104立方米应表示为13.3×104 m3 *允许误差：±0.2～0.5%，应表示为±（0.2%～0.5%） * 12英寸不应写成：12〞

计量单位符号的读法 *kg.m/s2读作：千克米每平方秒，“千克米/平方秒”(X) * 比热容单位J/(kg·K)读作：焦耳每千克开尔文 *m2 读作：平方米℃-1读作：每摄氏度 *km2读作：平方千米 * 速度：120km/h读作:120千米每小时

误差和数据处理 1).测量误差 ① 测量误差的定义测量误差指测量结果与被测量的真值之差。这是绝对误差，表示为： △= X - X0 式中 X --- 测量结果; X0 --- 真值绝对误差有大小和符号,其单位与测量结果的单位相同;如三角形的三个内角和的真值为180°实测结果为179°,则绝对误为-1°, 符号为负,说明测量结果小于真值。不应将绝对误差与误差的绝对值混淆，后者为误差的模。按数学形式分，除绝对误差外还有相对误差、引用误差。

误差和数据处理 ② 测量误差的分类一般将误差分为两类即系统误差和随机误差。系统误差：在重复测量中保持不变或按可预见方式变化的测量误差的分量。(JJ F1001-2011)。理解：是指在重复条件下，对同一被测量进行无限多次测量，所得结果的平均值与被测量的真值之差。系统误差决定测量结果的正确程度。系统误差的产生：装置误差、环境误差、方法误差、人员误差。减小系统误差的方法： a.采用修正的方法 b.尽可能减少或消除产生系统误差的因素 c.选择适当的测量方法：异号法、交换法、替代法对称法半周期偶数法等

误差和数据处理 随机误差：在重复测量中按不可预方式变化的测量误差的分量。(JJ F1001-2011) 理解：是指测量结果与在重复条件下对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。随机误差决定计量结果的精密程度。对于某一次测量而言，随机误差的大小以不可预知的方式变化，但就整体而言，却服从一定的统计规律。因此,可以以数理统计的方法估计随机误差对测量结果的影响。

误差和数据处理 测量准确度(measurement accuracy)：被测量的测得值与其真值之间的一致程度。(JJ F1001-2011)(准确度是一个定性的概念，如：准确度高、低，准确度级别) 测量正确度(measurement trueness)：无穷多次重复测量所得量值的平均值与一个参考量值之间的一致程度。 (JJ F1001-2011) 测量精密度(measurement precision)：在规定条件下，对同一类似被测对象重复测量所得示值或测得值之间的一致程度。(JJ F1001-2011)

科研院所计量管理务实 范天泉 2 014.03.