一级注册计量师《测量数据处理与计量专业实务》知识点:测量、计量及计量学_第2页
中华考试网  2018/4/3 9:37:31  

  在相当长的历史时期内,计量的对象主要是物理量,后来随着科技进步和社会发展而扩展到工程量、化学量、生理量,甚至心理量。当前普遍开展和比较成熟或传统的有几何量、温度、力学、电磁、无线电、时间频率、光学、电离辐射、声学和化学等,即所谓十大计量。同时,在一些高新技术领域如生物、医学、环保、信息、航天和软件等方面的专业计量测试,也正在逐渐形成和不断加强。例如,在医学和保健方面,不仅需要实验室用的高准确度计量测试仪器,也需要临床实时(甚至在体实时)的计量分析仪器及非采样(非侵入、无损伤)的医用测试分析仪器。在生物和生命工程方面,人们希望从蛋白质的控制中了解生物学、生理学、生物化学、分子遗传学,并且正在对构成蛋白质生产的核糖核酸的15万个标记进行测试和编排。同时,以DNA计算机为首的生物计算机,将为解决当前硅芯片集成器件的数量(集成度)接近极限,因而计算机处理能力也接近极限的难题,提供理想的方案。这里,计量的对象已进入微观领域。

  随着科技、经济和社会的发展,计量的内容也在不断地扩展和充实,通常可概括为6个方面:计量单位与单位制;计量器具(或测量仪器),包括实现或复现计量单位的计量基准、标准与工作计量器具;量值传递与量值溯源,包括检定、校准、测试、检验与检测;物理常量、材料与物质特性的测定;不确定度、数据处理与测量理论及其方法;计量管理,包括计量保证与计量监督等。其中,计量器具是对量的定性分析和定量确认进行管理的最为常用的直接手段。实际上,计量器具起着扩展和延伸人类感官和神经系统的作用,增强了人类认识自然的能力,成为认识自然的有力工具;机器则替代和延伸了人类的体力劳动,成为改造自然的有力工具。而改造自然是以认识自然为前提的,机器配上计量器具才能发挥更大的作用,这正在诸如柔性机床、加工中心等机电一体化的机器中得到体现,并已成为发展趋势。

  计量的特点取决于计量所从事的工作,即为实现单位统一、量值准确可靠而进行的科技、法制和管理活动,概括地说,可归纳为准确性、一致性、溯源性及法制性4个方面。

  准确性是指测量结果与被测量真值的一致程度。由于实际上不存在完全准确无误的测量,因此在给出量值的同时,必须给出适应于应用目的或实际需要的不确定度或误差范围。否则,所进行的测量的质量(品质)就无从判断,量值也就不具备充分的实用价值。所谓量值的准确,即是在一定的不确定度、误差极限或允许误差范围内的准确。

  一致性是指在统一计量单位的基础上,无论在何时、何地,采用何种方法,使用何种计量器具,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。也就是说,测量结果应是可重复、可再现(复现)、可比较的。换言之,量值是确实可靠的,计量的核心实质上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。计量的一致性不仅限于国内,也适用于国际,例如国际关键比对和辅助比对结果应在等效区间或协议区间内一致。

  溯源性是指任何一个测量结果或计量标准的值,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,也就是溯源到同一个计量基准(国家基准或国际基准),从而使准确性和一致性得到技术保证。否则,量值出于多源或多头,必然会在技术上和管理上造成混乱。所谓“量值溯源”,是指自下而上通过不间断的校准而构成溯源体系;而“量值传递”,则是自上而下通过逐级检定而构成检定系统。

  法制性来自于计量的社会性,因为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。特别是对国计民生有明显影响,涉及公众利益和可持续发展或需要特殊信任的领域,必须由政府主导建立起法制保障。否则,量值的准确性、一致性及溯源性就不可能实现,计量的作用也难以发挥。

  由此可见,计量不同于一般的测量。测量是为确定量值而进行的全部操作,一般不具备、也不必具备计量的4个特点。所以,计量属于测量而又严于一般的测量,在这个意义上可以狭义地认为,计量是与测量结果置信度有关的、与不确定度联系在一起的规范化的测量。实际上,科技、经济和社会愈发展,对单位统一、量值准确可靠的要求愈高,计量的作用也就愈显重要。

  三、计量学 metrology

  关于测量的科学

  注:(1)计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面,而不论测量的不确定度如何,也不论测量是在科学技术的哪个领域中进行的。

  (2)计量学有时简称计量。

  (3)计量学曾称度量衡学和权度学。

  从学科发展来看,计量学是物理学的一部分,后来随着领域和内容的扩展而形成了一门研究测量理论与实践的综合性科学。特别是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,在其他学科中是少有的。

  人们从不同的角度,对计量学进行过不同的分类。例如:把涉及计量单位的换算、计量器具基本特性、测量数据处理等共性问题的,称为通用计量学;把涉及长度、温度、硬度等特定量具体应用的,称为应用计量学;把涉及自动测量、在线测量、动态测量等测量技术和测量方法的,称为技术计量学;把涉及量的定义和单位的实现、复现等测量理论的,称为理论计量学;把涉及计量工作中法律、法规和法定要求与法制管理的,称为法制计量学;把涉及计量在国民经济中作用和效益评估的,称为经济计量学或效益计量学;等等。当前,国际上趋向于把计量学分为科学计量、工程计量和法制计量3类,分别代表计量的基础、应用和政府起主导作用的社会事业3个方面。这时,计量学通常简称为计量。

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