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目 录1

第一章 绪 论1

1计量学及其分类1

1.1计量学研究的内容1

1.2计量学的分类2

2计量学的发展3

2.1米制的建立、发展和主要国际计量组织3

2.2国际计量局4

2.3国际法制计量组织6

2.4国际计量技术联合会7

3我国计量工作的发展8

3.1度量衡的历史8

3.2中华人民共和国的计量工作14

第二章 计量和单位18

1量和计量18

1.1量的概念18

1.2量的种类20

1.3量值的概念22

1.4计量的概念23

2.1直接计量法和间接计量法24

2计量方法及其分类24

2.2基本计量法和定义计量法25

2.3直接比较计量法和替代计量法26

2.4微差计量法和符合计量法27

2.5补偿计量法和调换计量法27

2.6静态计量和动态计量28

2.7其他计量方法29

3计量的实施30

3.1计量前的准备工作30

3.2计量过程中应遵守的原则31

3.3读数32

3.4记录和数据处理33

3.5计量报告34

4单位和单位制36

4.1单位的概念36

4.2基本单位和导出单位38

4.3倍数单位和分数单位40

4.4量纲40

5国际单位制及其使用方法43

5.1国际单位制的建立和特点43

5.2.2 SI辅助单位及其定义44

5.2.3 SI导出单位44

5.2国际单位制的构成44

5.2.1 SI基本单位及其定义44

5.2.4 SI词头46

5.2.5制外单位48

5.3国际单位制的使用50

6我国的法定计量单位52

第三章 计量误差的性质55

1误差与不确定度的概念55

1.1误差在计量中的意义55

1.2误差的定义、来源和种类55

1.3.1概率57

1.3概率与分布密度57

1.3.2分布58

1.3.3分布特征59

1.4标准偏差、阿仑方差60

1.4.1标准偏差60

1.4.2阿仑方差60

1.5不确定度61

2误差的分布61

2.1正态分布61

2.2正态分布N（0,0）的误差的性质62

2.3.1 χ2分布x2（ν）65

2.3 χ2、t、F分布65

2.3.2 t分布t（ν）66

2.3.3 F分布F（ν1,ν2）66

2.3.4应用67

2.4其它非正态分布72

3平均值原理73

4标准偏差75

4.1标准偏差的传播75

4.2平均值的标准偏差77

4.3计算标准偏差的贝塞尔法78

4.4.1最大残差法79

4.4计算标准偏差的其它简便方法79

4.4.2极差法80

4.4.3最大误差法81

5系统误差的发现和消除82

5.1系统误差的发现82

5.2系统误差的消除82

5.2.1固定误差的消除83

5.2.2规律性变化误差的消除83

6抽样与方差分析83

6.1抽样83

6.2方差分析87

1.2.1 30准则89

1.2粗大误差剔除准则89

1.1粗大误差概念89

1粗大误差89

第四章 计量结果的处理和表示89

1.2.2戈罗贝斯（Grubbs）准则90

2有效数宇与数宇修约91

2.1有效数字91

2.2数字修约规则92

2.3数字运算92

3计量所得值的简单处理93

3.1权93

3.2不等精度计量所得值的处理94

3.3等精度计量所得值的处理步骤95

3.4不等精度计量所得值的处理步骤96

4量小二乘法97

4.1最小二乘法原理97

4.2最小二乘法求直线97

4.3最小二乘法求未知量的一般方法99

4.4最小二乘法求未知量不确定度的一般方法101

4.5滤波概念106

5计量结果不确定度的表示107

5.1 A类与B类不确定度107

5.1.1 A类不确定度107

5.2相关系数与协方差109

5.1.2 B类不确定度109

5.3合成不确定度与总不确定度111

5.4计量结果不确定度的最后表示115

6微小误差117

第五章 计量器具及其特性120

1计量器具的分类和特点120

1.1量具120

1.1.1量具的组合120

1.1.2量具复现的量值及其方式121

1.2计量仪器121

1.2.1计量仪器的分类122

1.2.2计量仪器的命名125

1.2.3计量仪器与量具的关系125

1.3计量装置126

1.3.1计量装置和辅助设备126

1.3.2计量装置的分类126

1.3.3自动化和多参数计量装置127

2计量器具的结构和组成128

2.1计量器具的总体构成及其计量链128

2.1.1计量器具的总体构成128

2.1.2计量链128

2.2.1传感器和计量变换器130

2.2计量器具的输入部分130

2.2.2主要的传感器131

2.2.3主要的计量变换器135

2.3计量器具的中间变换部分135

2.3.1计量信号的滤波135

2.3.2计量信号的放大136

2.3.3计量信号的调制与解调137

2.3.4模-数转换器138

2.3.5数-模转换器139

2.3.6计量信号的传输140

2.4.1指示装置的概况和分类141

2.4计量器具的输出部分141

2.4.2指示装置的标尺和指示器143

2.4.3记录装置的概况和分类146

2.5计量器具的智能化147

3计量器具的特性和选用149

3.1计量器具的静态特性149

3.1.1计量器具的准确度和误差149

3.1.2计量器具的响应特性和线性150

3.1.3计量器具的灵敏度、鉴别率和滞后152

3.1.4计量器具的稳定性和超然性154

3.2.1计量仪器的响应特性和传递函数155

3.2计量器具的动态特性155

3.2.2计量仪器的稳态响应和瞬态响应156

3.3计量器具的选择157

3.3.1计量特性的选择157

3.3.2计量器具的使用条件158

3.3.3计量器具的经济性158

第六章 量 值 传 递160

1概述160

1.1量值传递的概念160

1.2量值传递的必要性160

1.3量值传递与保证量值准确一致的基础161

1.4量值传递体系162

2量值传递的方式163

2.1用实物标准进行逐级传递163

2.2用传递标准全面考核（MAP）进行传递163

2.2.1 MAP的一般步骤163

2.2.2 MAP实施方式164

2.2.3开展MAP的计量项目165

2.2.4 MAP与传统的量值传递方式的差异165

2.3用发放标准物质（CRM）进行传递166

2.3.1用标准物质（CRM）进行传递的特点166

2.3.2用CRM进行传递的一般环节166

2.3.3用CRM传递的优越性167

2.4用发播标准信号进行传递168

3.1计量基准169

3.1.1一般说明169

3计量基准与计量标准169

3.1.2计量基准的分类171

3.1.3计量基准的维护173

3.2计量标准174

3.3计量基准、计量标准的发展趋势174

4计量检定176

4.1检定在计量工作中的地位176

4.2.1整体检定法178

4.2检定方法178

4.2.2单元检定法179

4.3检定的步骤、记录及对检定人员的要求180

4.3.1检定的步骤180

4.3.2检定记录182

4.3.3对检定人员的要求182

4.4检定的分类183

4.4.1按计量器具的管理形式分类183

4.4.2按检定性质分类183

5.1 比对在量值传递中的作用和组织方式184

5比对184

5.2比对方式185

5.3比对的应用187

6国家计量检定系统表及计量检定规程188

6.1国家计量检定系统表概述188

6.2检定系统的主要内容189

6.3计量检定规程概述191

6.4计量检定规程的主要内容及要求191

7.1计量器具新产品的管理193

7.1.1管理的范围和内容193

7计量器具的管理193

7.1.2定型鉴定中须确定的问题194

7.2使用中计量器具的管理195

7.2.1编制周期检定表195

7.2.2精度管理图195

第七章 基本计量单位200

1概述200

1.1基本单位的选择和定义200

1.2 SI基本单位201

1.3基本单位的实现202

1.4基本单位与基本物理常数203

2.1米的定义204

2.2米定义的沿革204

2米204

2.3米的实现206

2.3.1时间法206

2.3.2频率法206

2.3.3辐射波长法207

3千克211

3.1千克的定义211

3.2千克定义的沿革211

3.3千克的实现和复现212

3.3.1千克原器212

3.3.2原器天平214

3.4质量自然基准的探索215

4秒216

4.1秒的定义216

4.2秒定义的沿革216

4.3秒的实现217

4.4时刻、时标和守时219

4.5秒的前景220

5安培221

5.1安培的定义221

5.2安培的沿革221

5.3安培的实现222

5.4安培的保持224

6开尔文225

6.1开尔文的定义225

6.2热力学温标和国际实用温标226

6.3温标的发展226

6.4开尔文定义的沿革228

6.5开尔文的实现229

7摩尔230

7.1摩尔的定义230

7.2物质的量性质231

7.4摩尔的实现232

7.3摩尔定义的沿革232

8坎德拉235

8.1坎德拉的定义235

8.2发光强度和辐射强度的关系235

8.3坎德拉定义的沿革237

8.4坎德拉的实现238

第八章 基本物理常数241

1概述241

1.1宏观物理常数241

1.2微观物理常数244

1.3基本物理常数中的独立常数250

1.4基本物理常数在定义计量单位中的作用250

2.1光速的重要性252

2真空中光速c252

2.2光速计量的历史评述253

2.3光速计量的现代方法255

3阿伏伽德罗常数NA257

3.1计量阿伏伽德罗常数的传统方法和单位257

3.2用传统方法计量所得的数值258

3.3 用X射线干涉仪计量晶格间距和阿伏伽德罗常259

数NA259

4与电学单位有关的基本常数262

4.1质子旋磁比γp262

4.2 2 e/h值266

4.3 h/e2值267

5重力加速度g270

5.1 g值的早期计量和波茨坦系统270

5.2准确计量g值的重要性271

5.3精密计量g值的方法272

5.4重力值的国际比对273

6基本物理常数的最小二乘法平差278

6.1最小二乘法平差的基本思想279

6.2常数平差的历史评述282

6.3 1986年推荐的某些基本常数准确度的进展283

6.4数据间的关系和自洽性284

6.5 1986年基本物理常数平差及推荐值288

第九章 几何量计量300

1概述300

1.1几何量及其单位的特点300

1.2几何量的单位300

2长度计量301

2.1工作波长标准和测长干涉仪301

2.1.1工作波长标准301

2.1.2测长干涉仪303

2.2量块308

2.3线纹尺312

2.4线位移光栅314

2.5感应同步器315

2.6磁尺316

2.7电栅317

2.8直线编码器318

2.9判向和细分318

3角度计置319

3.1多面棱体320

3.2角度块321

3.3刻线度盘322

3.4圆光栅324

3.6磁性度盘325

3.5圆感应同步器325

3.7多齿分度盘326

3.8环行激光器327

3.9小角度计量329

4工程参量计量332

4.1直线度计量及其标准332

4.2平面度计量333

4.3圆度和球面度计量334

4.4表面粗糙度计量335

4.5渐开线样板338

4.6螺旋线样板339

5几何量计量常用的几种方法340

5.1绝对编码法、增量法与小数重合法340

5.2组合定标法341

5.3范成法与坐标计量法341

6几何量计量的发展动向342

6.1提高测长仪器的分辨率342

6.2应用光电和电视技术343

6.3发展新的光干涉与光信息处理技术343

6.4微处理机用于几何量计量仪器344

1基本概念346

1.1温度的基本概念346

第十章 温 度 计 量346

1.2温标347

2温标的内容347

2.1经验温标347

2.1.1华氏温标348

2.1.2摄氏温标348

2.1.3气体温标348

2.2热力学温标349

2.3国际实用温标（IPTS-68）350

2.3.1历史背景350

2.3.2 IPTS-68 （75’)351

2.4.1温标的导出353

2.4 1976年0.5～30 K国际暂行温标（EFT-76）353

2.4.2内插仪器和复现方法354

3温度的直接计量355

3.1电阻温度计355

3.1.1金属电阻温度计355

3.1.2半导体电阻温度计360

3.2热电计量温度的方法361

3.2.1热电计量温度原理361

3.2.2热电偶计量温度的主要误差来源363

3.2.3热电偶的种类及其它364

4.1 间接计量温度方法的特点和种类365

4间接计量温度的方法365

4.2亮度计量温度的方法366

4.2.1亮温法的理论基础366

4.2.2基准光电此较仪369

4.2.3标准光电高温计和其它高温计371

4.3颜色计量温度法373

4.4全辐射计量温度方法376

第十一章 力 学 计 量379

1概述379

1.1力学计量的内容和分类379

1.2力学计量的作用和意义382

1.3力学计量的发展动向385

2质量计量388

2.1质量的概念、单位及其复现388

2.2衡量原理和衡量方法389

2.2.1衡量原理389

2.2.2衡量方法390

2.3天平和砝码391

2.3.1天平391

2.3.2砝码394

2.4空气浮力对衡量结果的影响394

3.1容量的概念、单位和分类397

3容量与密度计量397

3.2容量计量的原理、方法和装置399

3.2.1衡量法399

3.2.2此较法400

3.2.3尺寸计量法401

3.3密度、相对密度、浓度的概念和单位404

3.4密度计量的原理、方法和装置406

3.4.1液体静力衡量法406

3.4.2比重瓶法408

3.4.3浮计法409

4.1力的概念、分类和单位410

4力值计量410

4.2力值计量的原理和方法412

4.2.1利用动力效应计量力值412

4.2.2利用静力效应计量力值414

4.3基（标）准测力机415

4.3.1静重式标准测力机415

4.3.2杠杆式标准测力机416

4.3.3液压式标准测力机416

4.4标准测力计418

4.4.1显微镜式光学标准测力计418

4.4.2百分表式标准测力计419

4.4.3水银箱式标准测力计419

4.4.4传感器式标准测力计与比对422

5.1硬度的概念、原理及表达方法423

5硬度计量423

5.2布氏硬度424

5.2.1布氏硬度的试验方法及适用范围424

5.2.2布氏硬度基准425

5.3洛氏与表面洛氏硬度426

5.3.1 洛氏与表面洛氏硬度的试验方法及适用范围426

5.3.2洛氏与表面洛氏硬度基准427

5.4维氏与显微硬度428

5.4.1维氏与显微硬度的试验方法及适用范围428

5.5.1肖氏硬度的试验方法及适用范围431

5.4.2维氏与显微硬度基准431

5.5肖氏硬度431

5.5.2肖氏硬度基准432

6压力与真空计量432

6.1压力与真空的概念、单位和分类432

6.1.1压力与真空的概念和表示方法432

6.1.2压力与真空的单位434

6.1.3压力与真空的分类435

6.2压力计量的原理、方法和装置436

6.2.1液体压力计436

6.2.2活塞式压力计437

6.2.3压力定点方法439

6.2.4动态压力检定装置439

6.3真空计量的原理、方法和装置440

6.3.1绝对法441

6.3.2相对法和此对443

7流量计置444

7.1流量的概念和单位444

7.2液体流量计量的原理、方法和装置446

7.2.1容积法446

7.2.2称量法447

7.2.3标准体积管法448

7.3气体流量计量的原理、方法和装置449

7.3.1气体钟罩法449

7.3.2音速喷嘴法450

8振动、冲击与转速计量452

8.1振动与冲击计量概述452

8.2振动计量的原理、方法和装置453

8.2.1绝对法453

8.2.2此较法455

8.3冲击计量的原理、方法和装置456

8.3.1绝对法456

8.4转速的概念和单位458

8.3.2比较法458

8.5.1电子计数法459

8.5转速计量的原理、方法和装置459

8.5.2频闪测速法460

8.5.3激光测速法460

8.5.4基准转速装置462

第十二章 电 磁 学 计 量464

1概述464

1.1电磁学计量的内容和分类464

1.2电磁学计量的发展方向465

电流天平、电动力计、质子回旋磁比466

2电学量计量单位的复现和实物计量基准466

2.1电流466

2.2电压467

电压天平、液体静电计、标准电池467

2.3电阻470

计算电容法、计算电感法、标准电阻470

2.4电容与电感474

3直流计量475

3.1直流电阻计量475

电阻比例、电桥、高阻计量475

电位差计、分压器、高压计量478

3.2直流电压计量478

3.3直流电流计量480

分流器、电流比较仪、超导电流比较仪480

3.4 直流功率和电能的计量482

4交流计量482

4.1交流阻抗计量483

4.2交流电流与电压计量485

4.3交流功率和电能的计量487

5磁计量490

5.1磁通计量490

5.2磁感应强度计量492

5.3磁矩计量495

5.4磁性材料磁特性的计量496

5.4.1直流磁特性计量496

5.4.2交流磁特性计量499

第十三章 光 学 计 量503

1概述503

1.1光辐射的波段范围503

1.2光学计量的内容504

2光度计量504

2.1光度学中的量和单位504

2.2光度计量中的两个常用定律507

2.3发光强度计量509

2.4光源的总光通量计量512

2.5照度、亮度计量514

3辐射度计量515

3.1黑体辐射定律516

3.2黑体辐射标准源的具体形式518

3.3辐亮度、辐照度及光谱辐射计量520

4激光计量523

4.1激光功率计量523

4.2激光能量计量525

5.1颜色计量的原理527

5色度和感光计量527

4.3其它激光参数的计量527

5.2色度计量529

5.3感光计量531

6光学材料和光学系统计量532

6.1光学材料计量532

6.2成象系统的计量532

7光学计量的发展动向533

第十四章 声 学 计量536

1概述536

1.1声学计量的内容536

1.2声学计量的几个基础量537

1.3声学计量的研究与发展方向538

2空气声声压计置539

2.1声压单位复现原理、方法和装置539

2.1.1互易？准法539

2.1.2活塞发声器法543

2.1.3静电激励器法545

2.1.4其他恒压声源546

2.2基准器、标准器和工作用仪器549

3.2.1电学法550

3.2超声声强和声功率的计量原理、方法和装置550

3.1概念、单位和研究的范围550

3超声声强和声功率的计量550

3.2.2力学法551

3.2.3热学法（量热法）553

3.2.4光学法（声光法）554

4水声声压的计量555

4.1概念、单位和研究范围555

4.2水声声压单位的复现原理、方法和装置556

4.2.1 互易法？准556

4.2.2压电补偿法560

4.2.3振动液柱法561

5.1听觉计量562

5听觉计量和机械噪声计量562

5.1.1标准仿真耳或标准耦合器564

5.1.2标准仿真乳突（仿真头骨）565

5.1.3标准耳机566

5.2机械噪声声功率和声强的计量与频率分析技术566

5.2.1机械噪声声功率的计量566

5.2.2机械设备噪声声强的计量568

5.2.3噪声频率分析技术570

1.1.1电子计量的频率范围572

1.1电子计量的内容572

1概述572

第十五章 电 子 计 量572

1.1.2电子计量的参量及其分类573

1.2电子计量的特点575

2电子计量中几个主要参量的计量576

2.1电压计量576

2.1.1特点和范围576

2.1.2电压标准577

2.2功率计量581

2.2.1功率计量的重要性581

2.2.2功率标准582

2.3.1衰减计量的意义586

2.3衰减计量586

2.3.2标准衰减器587

2.3.3校准和计量方法588

2.4阻抗计量591

2.4.1阻抗的形式和特点591

2.4.2阻抗标准和阻抗精密计量方法592

2.4.3高频和微波阻抗计量新技术595

2.5噪声计量596

2.5.1噪声计量的本质和常用术语596

2.5.2标准噪声源598

2.5.3辐射计600

2.6.1场强计量的重要性601

2.6场强计量601

2.6.2场强标准602

3电子计量的新技术及发展方向605

第十六章 时间频率计量610

1基本概念610

1.1时间和频率610

1.2时刻610

1.3时标611

1.3.1世界时（UT）611

1.3.4协调世界时（UTC）613

1.3.2历书时（ET）613

1.3.3国际原子时（TAI）613

1.4钟和守时614

1.5时间频率的计量基准和标准617

2时间频率标准617

2.1概述617

2.2晶体振荡器618

2.3铷原子频率标准620

2.3.1气泡型铷原子频率标准（被动型）620

2.3.2铷激射器621

2.4.1氢激射器622

2.4氢原子频率标准622

2.4.2吸收型氢原子频率标准624

2.5商品型铯束频率标准（小铯钟）625

2.6未来的时间频率标准626

3原子时标626

3.1原子时标的构成626

3.2国际原子时的计算628

4时间频率的计量630

4.1时间间隔计量630

4.2频率值计量630

4.2.1直接计量频率法630

4.2.2差频周期法631

4.2.3频差倍增法632

4.2.4相位此较法633

4.2.5时差法和双混频时差法634

5频率稳定度及其计量635

5.1时域和频域的稳定度表征635

5.2幂律谱噪声模型639

6时间频率量值的传递642

6.1概述642

6.2直接检定642

6.3搬运钟比对642

6.4利用电磁波信号的接收比对643

6.4.1利用电视信号的接收比对645

6.4.2利用卫星的接收此对646

6.4.3利用航天飞机传递时间信号的实验649

第十七章 电离辐射计量651

1基本概念651

1.1 电离辐射和电离辐射计量的任务651

1.1.1电离辐射651

1.1.2电离辐射计量的任务652

1.2电离辐射计量中的基本概念652

1.2.1带电粒子与物质的相互作用652

1.2.3其它几个常用术语和概念653

1.2.2 X和r射线与物质的作用653

1.3电离辐射量和单位655

1.3.1放射性核素的活度655

1.3.2粒子的注量和注量率656

1.3.3照射量和照射量率656

1.3.4吸收剂量657

1.3.5此释动能657

2放射性核素计量657

2.1放射性活度计量的基本特征和计量方法的分类657

2.1.1活度计量的基本特征657

2.1.2活度计量方法的分类658

2.2四种基本的直接计量方法659

2.2.1固定立体角方法659

2.2.2 4π计数方法659

2.2.3 4πβ（pc）-r符合法661

2.2.4相加峰符合计量方法665

2.3放射性活度的量值传递667

2.3.1放射性活度标准溶液和标准源667

2.3.2量值传递的标准计量器具667

3 X、γ射线和电子束计量668

3.1照射量的计量668

3.1.1平行板自由空气电离室方法669

3.1.2空腔电离室方法671

3.2吸收剂量计量672

3.2.1量热计法672

3.2.2化学方法673

3.3量值传递674

4中子计量675

4.1中子的分类和探测方法675

4.1.1中子的分类675

4.1.2中子源675

4.1.3中子探测的基本原理676

4.2中子发射率计量678

4.1.4中子计量标准678

4.3中子注量率计量679

4.3.1热中子注量率标准679

4.3.2快中子注量率计量680

4.4中子剂量计量680

第十八章标 准 物 质683

1概述683

1.1标准物质的定义683

1.2标准物质的级别和分类684

1.2.1标准物质的级别684

1.2.2标准物质的品种和分类685

1.3标准物质在国民经济中的作用686

1.4标准物质的发展趋势687

2标准物质制备的一般原理687

2.1标准物质的基本要求687

2.2标准物质制备的一般问题688

2.2.1候选物质的选择688

2.2.2成份量标准物质的基体选择与成份设计689

2.2.3加工或制备689

2.3气体标准物质的制备690

2.3.1称量法690

2.3.2渗透法690

2.5固体标准物质的制备692

2.4液体标准物质的配制692

3标准物质特性鉴定的一般原理693

3.1均匀性检验693

3.1.1均匀性检验的目的693

3.1.2抽样检验693

3.1.3均匀性检验方法的选择694

3.1.4均匀性检验结果的评价694

3.2特性量值的确定695

3.2.1计量方法的选择695

3.2.2特性量值计量的实施途径696

3.2.3计量数据处理与结果的表示697

3.3.1稳定性监测的目的和方法要点699

3.3稳定性监测699

3.3.2稳定性监测的结果评价700

4化学成份标准物质700

4.1化学成份标准物质的量值表示方法701

4.2金属成份分析标准物质701

4.3基准试剂—化学试剂纯度标准物质702

4.3.1基准试剂的分类702

4.3.2基准试剂的纯度计量703

4.4环境分析标准物质704

4.4.1环境分析气体标准物质704

4.4.2环境分行液体标准物质705

4.4.3环境分析固体物标准物质706

5物理化学特性标准物质707

5.1燃烧热标准物质707

5.2粘度标准物质710

5.3 pH（酸度）标准物质713

5.4聚合物分子量和分子量分布标准物质717

6工程技术特性标准物质719

6.1颗粒大小（粒度）标准物质720

6.2橡胶和橡胶配合剂标准物质723

6.3标准光敏褪色纸724

附录727