计量员培训讲义
第一章 计量基础知识
第一节 计量概述
一、常用的计量名词术语
1．量
什么是量:
量是“现象、物体或物质可定性区别和定量确定的一种属性”。
对量的理解还需要注意的几点：
①、可“数”的量与可“测”的量
可“数”的量是通过“计数”得到的；
可“测”的量则是用一定的测量仪器或工具通过测量才能获得的量，这种量往往带有误差。
②、一个量由数值和计量单位两部分构成。
表示一个量必须在其数值后面注明所用的计量单位，没有计量单位的量是毫无意义的。
③、量作为一个概念，有一般和具体之分。
④、同种量与同类量：
可相互比较大小并进行排序的量称为同种量。
若干同种量合在一起的称为同类量。
⑤、基本量与导出量：*
2．测量
什么叫测量：
“以确定被测对象量值为目的全部操作”就叫测量。
所谓“全部操作”可能是很简单的，如测量油温；也可能是相当复杂的，如测量油罐内油品的质量。
测量的分类：
直接测量是不必测量与被测量有函数关系的其它量，而能直接得到被测量值的测量方法，如用量筒测量液体体积。
间接测量是通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量值的测量方法。（举例分析）
3．计量
什么叫计量:
计量是“实现单位统一、量值准确可靠的活动。”
计量属于测量的范畴，具有社会统一的涵义，即单位统一。量值是可以溯源的。
计量属于测量而又严于测量，计量是与测量结果的置信度有关，与不确定度联系在一起的规范化测量。
计量的特点:
准确性:是指测量结果与被测量真值的一致程度。在现实生活中不存在完全准确无误的测量，因此通过计量不仅要明确给出被测量的数值，还必须给出不确定值或误差范围。否则被测出的量值就不具有充分的实用价值。
一致性:是指在统一计量单位的基础上，无论在不同的时间、地点，采用不同的计量方法，使用不同的计量器具或由不同的人对同一量值进行测量时，只要符合有关要求，其测量结果就应在规定的误差范围内一致。也就是说，测量结果是可重复、再现和比较的。
溯源性:是指任何一个测量结果或计量标准值，都能通过具有规定不确定度（准确度、误差）的连续比较链与计量基准联系起来。通常可以追溯到国家的基准，以至国际的基准，从而使准确性和一致性在技术上得到保证。
工作标准 参考标准 国家标准 国际标准
法制性:计量的社会性，不但要依赖于科学技术手段，而且还必须有由政府主导建立起来的法律保障。特别是对直接影响国计民生、涉及公民利益、需要特殊信任的领域，更要有法律保障。
4．计量学
定义:
计量学是“关于测量的科学。
计量学涵盖有关测量的理论与实践的各个方面。
分类:
分为三类，即科学计量、工程计量和法制计量。
5、测量标准（计量标准）
定义:为了定义、实现、保存或复现量的单位或一个或多个量值，用作参考的实物量具、测量仪器、参考物质或测量系统。”）*
国际测量标准（国际计量基准）：
经国际协议承认的测量标准，在国际上作为对有关的其它测量标准定值的依据。
国家测量标准（国家计量基准）：
经国家决定承认的测量标准。是一个国家科学计量水平的体现；是能以国内最高的准确度复现和（或）保存给定的计量单位；是全国计量单位量值溯源的终点。
参考标准：
在给定地区或给定组织内，通常具有最高计量特性的测量标准，在该处所做的测量均从它导出。
如部门、企业、事业单位的最高计量标准。
企业、事业单位根据需要，可以建立本单位的计量标准，其各项最高计量标准器具经有关人民政府、计量行政部门主持考核合格后使用，作为统一本单位量值的具有最高计量学特性的测量标准。
工作标准：
用于日常校准或核查实物量具、测定仪器或参考物质的测量标准。工作标准通常用参考标准校准。
6、测量仪器及特性
⑴、测量仪器
能用以直接或间接测出被测对象量值的装置、仪器仪表、量具和用于统一量值的标准物质，包括计量基准器具、计量标准器具和工作计量器具。
⑵、测量仪器的特性
①、标称范围
测量仪器的操纵器件调到特定位置时得到的示值范围。通常用它的上下限表明。
②、量程
即标称范围两极限值之差的模。
③、测量范围
指测量仪器的误差处在规定极限内的一组被测量的值。
也可称为工作范围，即这一组被测量值的最大值与最小值之差。
④、测量仪器的示值误差
示值误差指测量仪器示值与对应输入量的真值之差。它的大小反映测量仪器的准确程度。
被测量的真值理论上是存在的，但是很难确定一般可采用约定真值。
测量仪器的示值就是测量仪器所指示的被测的值。
⑤、测量仪器最大允许误差
指对给定的测量仪器，规范、规程（如产品技术标准、检定规程等）等所允许的误差极限值。是判定一个测量测量仪器是否合格的一项规定要求。
⑥、测量仪器的准确度
测量仪器给出接近真值的响应能力。它是一个定性的概念。
⑦、准确度等级
指符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等级、级别。（一般根据仪器引用误差的大小来划分）。
⑧、测量仪器的重复性
指在相同测量条件下，重复测量同一个被测量值，测量仪器提供相近示值的能力。
⑨、稳定性
指测量仪器保持其计量特性随时间恒定的能力。
7、值传递与溯源
⑴、计量器具检定
查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具检定证书。
法定要求：指符合该计量器具的检定规程。
检定后要给出合格与否的结论。
计量检定印、证的规格和式样由国务院计量行政部门规定。
检定证书是对计量器具依法管理的重要凭证。
检定分为：首次检定、后续检定。
首次检定：对未曾检定过的新新计量器具进行的检定。
后续检定：计量器具首次检定后的任何一种检定。
⑵、计量器具校准
在规定的条件下，为确定测量仪器或测量系统所指示的量值或实物量具、或参考物质所代表的量值，与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。
校准结果查给出补测量的示值，又可确定示值的修正值。
校准与检定的相同点与不同点。
相同点：目的相同，均是保障量值的准确可。
不同点：
校准不具有法制性，是企业自愿溯源行为；检定则具有法制性，属计量管理范畴的执法行为。
校准主要确定测量仪器的示值误差；检定则是对其计量特性及技术要求的全面评定。
校准的依据是校准规范、校准方法，通常应作统一规定，有时也可自行制定；检定的依据则是检定规程。
校准通常不判断测量仪器合格与否，必要时可确定其某一性能是否符合预期要求；检定则必须做出合格与否的结论。
校准结果通常是出具校准证书或校准报告；检定结果则是合格的发检定证书，不合格的发不合格通知书。
⑶、溯源性和量值传递
量值传递是通过对计量器具的检定或校准，将国家基准（标准器）所复现的计量单位的量值，通过各等级计量标准传送到工作计量器具，以保证被测对象所测得量值的准确和一致的过程。
溯源性是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能与国家标准或国际标准联系起来的特性要。目的是保证计量单位的统一和实现量值的准确可靠。
溯源和量值传递的比较：
相同点：都是要保证计量单位的统一和实现量值的准确可靠。
不同点：
量值的传递自上而下，体现政府的意志和行为；而溯源是自下而上，体现企业自身的需要。
量值传递强调通过对计量器具的检定和校准两种方式；而溯源性采用连续的“比较链”。
量值传递一般按级逐级传递；而溯源性可以越级。
量值传递强调传递到工作计量器具，强调“器具”的管理特点；而溯源性强调把测量结果与有关标准联系起来，体现“数据”管理特征。
二、计量工作的重要性
计量工作影响整个国民经济。
计量工作直接影响着企业的经济效益。
计量工作直接影响着企业的形象。
三、计量员是重要而光荣的岗位
岗位的重要性：计量是石化企业计量管理工作中最重要的组成部分。计量工作直接影响企业经济效益和企业信誉。
对计量员的要求：有较高的文化素质，要熟悉国家法律、法规和有关的计量交接规程；有熟练、准确的操作技能；热爱本职工作，思想作风正派，有良好的职业道德和风范。
第二节 计量法和法定计量单位
一、法的基本概念及计量法规体系
1．法律
法律的概念有广义和狭义之分。广义地讲，法律是指由国家制定或认可，并由国家强制力保证实施的行为规范的总称；
狭义地讲，法律是指国家立法机关制定的规范性文件，即全国人民代表大会及常务委员会制定的法律。法律分为基本法律和其它法律两类。
基本法律 它规定和调整国家和社会生活中某一方要带根本性、全面性关系的法律，如刑法、民法、诉讼程序法、国务院组织法等。
其它法律 除基本法律以外的法律。它规定和调整的对象一般面窄，内容较具体，偏重经济建设的某个方面，如质量法、标准化法、计量法、商标法。
2.法规
包括行政法规、地方法规和自治法规
如行政法规：是国家最高行政机关,即国务院根据宪法、法律制定和颁布的有关国家行政管理活动中的各种规范。如《中华人民共和国计量法实施细则》等。
3．规章
包括部门规章和地方规章
如部门规章是指国务院各部门根据法律和国务院行政法规决定和命令，在本部门权限内按照规定程序所制定的规定、办法、实施细则等规范性文件。如国家质量技术监督局制定的各种规章，如《计量器具新产品管理办法》。
4·三者的关系及计量法规体系
第一层是法律
第二层是法规
第三层是规章
三个层次审批的权限不同，程序和法律效力也不同。我国针对计量管理也建立了不同层次的法律、法规制度。其计量法规体系见表1—1.
总的要求：知法、懂法、守法。
第三节 计量法和法定计量单位
一、计量法简介
计量法以法律的形式确定了我国计量管理的模式。整个计量法共分六章35条。
计量法的宗旨和目的就是为了“加强计量监督管理，保障国家计量单位制的统一和量值的准确可靠，有利于生产、贸易和科学技术的发展，适应社会主义现代化建设的需要、维护国家、人民的利益”。
为使计量法有效地贯彻执行，经国务院批准，国家计量局发布了《中华人民共和国计量法实施细则》，细则共分十一章65条。
为实现单位统一，确保量值准确可靠，我国还规定使用《中华人民共和国法定计量单位》，
计量法中对企事业单位计量器具的管理提出了具体要求。
1·企事业单位计量标准器具的设置及考核
企事业单位可根据需要，建立本单位使用的计量标准器具，但其各项最高计量标准器具需经有关人民政府计量行政部门主持考核合格后方能使用。
其考核的内容和要求如下：
①计量标准设备配套齐全，技术状况良好，并经主持考核的有关人民政府计量行政部门指定的计量检定机构检定合格；
②具有计量标准正常工作所需要的温度、湿度、防尘、防震、防腐蚀、抗干扰等环境条件和工作场所；
③计量检定人员应取得所从事的检定项目的计量检定证件；
④具有完善的管理制度，包括计量标准的保存、维护、使用制度、周期检定制度和技术规范。
2．强检与非强检计量器具的划分
强制检定和非强制检定的范围：
县级以上人民政府计量行政部门对社会公用计量标准器具，部门和企事业单位使用的最高计量标准器具以及用于贸易结算、安全防护、医药卫生、环境监测等方面，且列入强检目录的工作计量器具属强制检定。
除此以外的其它计量标准器具和工作计量器具则属非强制检定的。
在贸易交接计量中已列入《强检目录》的计量器具有：
①、璃液体温度计；
②、台秤、秤等；
③、轨道衡；
④、计量罐、计量罐车：包括立式计量罐、卧式计量罐、球形计量罐、汽车计量罐车、铁路计量罐车、船舶计量舱；
⑤、密度计；
⑥、流量计：液体流量计、气体流量计等。
3．计量器具检定周期的确定
凡强检计量器具都必须严格按照相应的检定规程进行周期检定，以判定其是否合格。
同样的计量器具由于使用频率高，虽在有效检定期内，但计量器具已失准，应及时送检并重新核定周期；因使用不当造成计量器具不合格的应及时送检或报废。
二、法定计量单位
1.计量单位和单位制
⑴. 计量单位
计量单位（简称单位）
抽象的数值无任何意义，工程上的数值都必须具有单位。
单位有名称、符号和定义，其数值为1。如质量的单位是千克，符号是kg。定义为“千克是质量单位，等于国际千克原器的质量”。
单位的分类：
基本单位：为了确定一种单位制度，人为规定的若干个单位。
导出单位：在一种单位制中，由物理学的基本定律和基本单位导出的单位。
举例: 基本单位:长度单位
; 时间单位
导出单位:速度单位 
； 密度单位
⑵.单位制
由基本单位和导出单位构成的单位制度称为单位制。
举例:如规定基本单位为:时间
、长度
、质量
，则可导出一系列的其它单位。如 速度单位 。这样就形成了一种单位制度。
2.国际单位制（SI制）
SI制单位的构成
①SI基本量及单位名称、符号。表1-3
②SI制的导出单位举例：
速度单位 密度单位
③SI制中具有专门名称的导出单位：表1-4
为了读、写的方便，对上些比较复杂的导出单位定义一个专门的单位符号。
如：力的单位牛顿：kg.m/s2用N表示。
压强的单位帕：N/m2用Pa。
④SI制中的倍数与分数词头：表1-5
注意：106及以上的词头符号要大写。
如：kPa、MPa书写上的区别。
3.我国的法定计量单位
①什么是法定计量单位
法定计量单位就是“国家以法令的形式规定强制使用或允许使用的计量单位”。 我国的法定计量单位，它是以国际单位制单位为基础，并结合我国的具体国情，适当地增加了一些其它单位而构成的。
②法定计量单位的主要特点和推行的重要意义
法定计量单位具有结构简单、科学性强、使用方便和易于推广、交流等特点，同时与国际上所采用的计量单位更加协调与统一。
③法定计量单位的构成
4.法定计量单位的使用
只有真正掌握法定计量单位和词头使用规则，才能确保正确使用法定计量单位。下面仅介绍一些常用的规则以及涉及计量和日常生活方面的一些法定计量单位，并请注意单位书写形式的要求和读法。
⑴法定计量单位和词头名称
区分单位名称、单位符号。
我们所说的法定计量单位名称，均指单位的中文名称。它分为全称和简称两种，如力的单位全称是“牛顿”，简称为“牛”，单位符号为“N”。
词头名称、符号。如“兆”，符号为“M”。
书写时一般都写符号，而不写中文名称。
⑵单位的读法
使用计量单位时，还大量用到组合形式的单位，它的读写已形成一套原则，主要掌握以下两条。
①读的顺序原则上是与该单位的国际符号表示的顺序一致，如功的单位N.m,中文名称就是“牛顿米”，但乘方形式的单位名称，要把指数名称读在指数所表示的单位名称之前。如密度单位，中文名称为“千克每立方米”。
②符号“·” 、“／”怎样读
a、乘号(“·”)不读，如电能量kW·h，中文名称是“千瓦小时”，而非“千瓦乘小时”；
b、除号(“／”)对应读“每”字，无论分母中有几个单位，“每”字仅出现一次。如比热的单位J／(kg·℃)，中文名称是“焦耳每千克摄氏度”；
⑶单位书写
相乘形式构成的组合单位，常用的书写方法(以力矩单位为例)：
①N.m(用居中圆点)；
②Nm(紧排)。
相除形式构成的组合单位，其国际符号则有三种表示形式(以密度单位为例)：
① (用斜线)；
②
③
注：最好不用紧排方式书写
在书写单位和词头符号时还应注意以下几点：
①单位和词头符号所用的字母应一律为正体，且无一例外。
②单位符号无复数形式。
③单位符号的字母一般为小写体，但如果单位名称来源于人名时，符号的第一个字母要求为大写体。如m(米)、s(秒)、A(安培)、Pa(帕斯卡)，而唯一例外的是表示容量的单位“升”，它可用大写字母“L”，以避免用小写字母“l”时与数字1混淆。
④词头符号的字母，当所表示的因数在106以上时为大写体。
⑤词头和符号之间不留间隔，不加表示相乘的任何符号，也不必加圆括号。如面积单位“平方千米”的符号是
。
⑥相除形式的组合单位，在用斜线表示相除时，单位符号的分子与分母都应与斜线处于同一行内，当分母中包含两个以上单位时，整个分母一般应加圆括号。如比热单位为
(4)常用的有关法定计量单位和词头简析
①长度和体积
②质量与重量
质量也是国际单位制中的基本单位，其单位是“千克”，用符号“kg”表示，表示质量的单位还有：克(g)、毫克(mg)、吨(t)等。
重量所表示的是物体所受重力的大小(即地球对物体的吸引力)。是力的一种形式。在数值上它等于该物体的质量与物体所在地点的重力加速度的乘积。
牛顿第二定律：
力的单位在SI制中用牛顿（N）表示。
为避免“重量”一词在使用中出现含混的现象，1901年第三届国际计量大会特别声明：“千克（kg）是质量的单位”。以区别于工程单位制中的千克力(kgf)。
注意质量与重量的区分：
区别：
质量是物体所含物质的多少，单位：SI制中为千克（kg）。
重量是表示物体所受重力的大小，是力的一种形式。单位为：SI制中为牛顿（N）
联系：
重量所表示的是物体所受重力的大小，根据牛顿第二定律，物体所重力的大小与物质质量的大小有关，质量越大，所受的重力也就越大。
由于原来的工程单位制中力的单位为千克力（kgf）,并且定义：
因此，1千克质量的物体在地球的重力场中受到的重力为1千克力。
③密度
密度表示在某一温度下，单位体积物质在真空中的质量。其国际单位制单位是“千克每立方米”，用符号“”表示，常用单位还有“克每立方厘米(
)”。
④压力、压强
定义：垂直作用在单位面积上的力称为压强。
压强的国际单位制单位是“帕[斯卡]（
或
）”，常用的压强单位还有“千帕(kPa)”、“兆帕(MPa)”、标准大气压（atm）。
压强的单位换算：
5.常用单位的换算
采用换算因子进行换算。
例：某流体的密度为0.78g/cm3。试将其换算为国际单位kg/m3。
解：因为1g=10-3kg；1cm3=10-6m3
故 
例：一标准大气压等于
，将其换算成SI制单位。
解：由于
；
故 
第四节 误差理论基础
学习误差理论就是要通过对误差的认识和研究，采取相应的措施以达到减小或消除某些误差的目的，从而提高计量准确度。
一、误差定义及表示方法
误差的存在的必然性
在计量工作中，当我们进行测量的时候，必然有误差，这是由于测量设备、环境、人员、方法等不理想造成的。
1．误差公理
测量结果都有误差，误差自始至终存在于一切科学实验和测量的过程中，这就是误差公理。
2．误差定义
误差为测量结果减去被测量的真值。
即：误差=测量结果一真值
测量结果：由测量所得到的赋予被测量的值即为测量结果。
真值：与给定的特定量的定义一致的值即为真值，真值也可以解释为“在一定的时间、空间和环境状态下，某量的客观实际值”。真值是理想的概念。
真值的确定：理论真值、约定真值。P24
3．误差表示方法
(1) 绝对误差
绝对误差=测量结果一真值
注意：绝对误差不要与误差的绝对值相混淆。
(2)相对误差
例如：用量油尺测量液位的高度是1 m油高，得值1.001 m，则误差为0.001 m；用同一把尺测量液位高度是10m的油高，得值10.001 m，则误差亦为0.001 m(不考虑尺本身的误差)。从两个测量结果来看，它们的绝对误差是相同的，但相对误差是不同的。
前者的相对误差为:
后者的相对误差为:
与绝对误差比相对误差能更好地描述测量的准确程度。显然，后者的测量准确度要比前者高。
(3)引用误差
引用误差为测量仪器的绝对误差除以仪器的特定值。
特定值例如可以是测量仪器的量程。这里量程是指标称范围两极限之差的模。
例：测量上限为98 N(牛顿)的工作用测力计，在示值为49 N的实际作用力为48N，则此测力计在这一点的引用误差为：
仪表的准确度等级：
对于电工仪表，把用百分比表示的最大引用误差去掉百分号(％)后的值即为仪表的准确度等级。准确度等级分别规定为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0级，它表示仪表的引用误差不能超过的界限。
若实际最大引用误差在两级之间，则该仪表归属到最相近的较低的那一级，如最大引用误差为0.3％的仪表，应属0.5级。
仪表等级与相对误差的关系：
如果仪表的准确度等级为s级，仅说明仪表的最大引用误差不会超过s％。假定仪表的量程为0～
，测量点为x，则该仪表在x点邻近处的示值误差应为：
绝对误差
相对误差≤
显然，
。，故当
时，其相对误差最小，即准确度最高；反之，X离
越远，其准确度越低。这就要求我们在使用这类仪表测量时，尽可能在仪表邻近上限值处或2／3量程以上测量。不能单纯地追求等级。
例:某待测电压约为100V，现有0．5级0—300V和1．0级O—100V两个电压表，问用哪一个电压表测量较好?
解：用0.5级0—300 V电压表测量100 V电压时的最大相对误差为：
用1.0级0—100V电压表测量100V电压时的最大相对误差为：
比较两者的最大相对误差不难发现，只要量程选择合理，用1.0级仪表测量比用0.5级仪表测量时的最大相对误差还要小。因此，在选用仪表进行测量时，应根据被测量值大小，并兼顾仪表的等级和量程，合理地选择仪表。
(4)修正值与偏差
定义：修正值=真值一未修正测量结果
真值=未修正测量结果+修正值
=未修正测量结果一误差
修正值与误差的符号相反。在准确的计量中，通常都采用加修正值的办法来保证量值的准确一致。
计量标准器或工作计量器具送上级计量机构检定，其目的之一就是为了获得一个准确的修正值。
例：用一支经检定合格的密度计，测得汽油的密度为0.7350 
，而该密度计在O.7350分度上的修正值是-0.0002。，则汽油的实际密度是：
0.7350+(-0．0002)=0.7348
一般情况下，检定部门给出的计量器具合格证书都附有该器具的分段修正值表。温度计是每隔10℃给出一个修正值，密度计则是每隔0.01给一个修正值。
线性插值法求修正值：
测液高、温度、密度时，在计量器具上显示的读数不可能恰好落在有修正值的那个刻度上。此时如何计算修正值呢?
对于温度计和密度计，我们采用比例内插法(线性插值法)求被测量的修正值，其计算公式
如下：
式中:
、
——测量示值和其对应的修正值；
、
——测量示值的下、上邻近被检分度值；
、
——分度值、的修正值。
例题分析
对于量油尺则一般按就近原则进行修正，这是因为量油尺每米误差不会大于+1 mm(检定合格要求)。
例题分析
二、产生误差的原因
要做到减少或消除误差，就必须了解产生误差的原因。一般误差主要有以下四个方面的来源。
1.装置误差
计量装置是指为确定被测量值所必须的计量器具和辅助设备的总称。由于计量装置本身不完善和不稳定所引起的计量误差称为装置误差。
2.环境误差
由于各种环境因素与测量所要求的标准状态不一致，以及随时间和空间位置的变化引起的测量装置和被测量本身的变化而造成的误差，称为环境误差。
3．人员误差
测量人员由于受分辨能力、反应速度、固有习惯和操作熟练程度的限制以及疲劳或一时疏忽的生理、心理上的原因所造成的误差，称为人员误差，简称为“人差”。如视差、观察误差、估读误差等。
4.方法误差
采用近似的或不合理的测量方法和计算方法而引起的误差叫做方法误差。
三、误差表现形式及其分类
在误差理论中，按照误差表现的特性可分为系统误差、随机误差和粗大误差。下面分别介绍它们的特性。
1．系统误差
定义:系统误差是指在重复条件下，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。
系统误差分类：（举例）
①恒定系统误差，又称定值系统误差。（举例）
②可变系统误差，又称变值系统误差。
事实上，实验或测量条件一经确定，系统误差就获得了一个客观上的恒定值，多次测量的平均值也不能减弱它的影响。
按对系统误差掌握的程度又可将系统误差分为已定系统误差和未定系统误差。已定系统误差能够修正，其余误差不能修正，但有的可以在测量中消除。
2．随机误差
定义:随机误差是指测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值之差。
产生原因:随机误差是由许多微小的、难以控制的或尚未掌握规律的变化因素所造成的。
特点:就单次测量而言，其误差值的出现纯属偶然，不具有任何确定的规律。但若反复测量的次数足够多，则可发现随机误差具有统计的规律性（举例）。
随机误差的这种统计规律常称为误差分布率。
在测量误差理论中，最重要的一种分布是正态分布率，因为通常的测量误差是服从正态分布的。
正态分布的特点：
随机误差具有如下三个特征(随机误差公理)
①在一定测量条件下(指一定的计量器具、环境、被测对象和人员等)，随机误差的绝对值不会超过一定的界限(有界性).
②小误差出现的机会比大误差出现的机会要多(单峰性)；
③测量次数足够多时，绝对值相等、符号相反的随机误差出现的机会相等，或者说它们出现的概率相等(对称性)。
④当测量次数无限增加时，相应的随机误差的算术平均值将趋于零(相消性)。
3．粗大误差
定义:粗大误差是指明显超出规定条件下预期的误差，粗大误差又称过失误差或疏忽误差。
产生原因:这种误差主要是人为造成的，如测量者的粗心或疲劳。此外在测量过程中受环境条件的变化影响，或在实验中实验状况未达到预想的指标，以及使用有严重缺陷的仪器等，都有可能造成这种误差。
粗大误差处理：含有粗大误差的测得值会歪曲客观现象，严重影响测量结果的准确性。这些值必须设法从测量值中找出来并加以剔除，以保证测量结果的正确性。
4．误差的相互转换和分类P29
四、消除误差的方法
研究误差最终是为了达到减少或消除误差的目的，以提高测量准确度。
1．系统误差的消除
消除系统误差的基本方法有：以修正值的方法对测量结果进行修正；在实验过程中消除一切产生系统误差的因素；在测量过程中，选择适当的测量方法，使系统误差抵消而不致带入测量结果中。
恒定系统误差的消除：检定修正法、异号法、交换法、替代法。
2．随机误差的消除
根据随机误差的对称性和抵偿性可知，当无限次的增加测量次数时，就会发现测量误差的算术平均值的极限为零。这就告诉我们只要测量次数无限多，其测量结果的算术平均值就不存在随机误差。
在实际工作中，应尽可能地多测几次，并取其多次测量结果的算术平均值作为最终测得值。
3．粗大误差的剔除
测量数据中的粗大误差应在做数据处理之前将其剔除。这样剩下的测得值才会更符合客观情况。
简单的处理方法：尽量消除产生粗大误差的人为因素，对测量数据进行观察和处理。
第五节 计量数据处理
计量数据处理是计量工作的一个重要环节，只有科学的数据处理，才能得到合理的测量结果。
一、测量结果的评价
1、测量的准确度
指测量结果与被测量真值之间一致的程度。
2、测量结果的重复性
指在相同的测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。
3、测量结果的复现性
指在改变了的测量条件下，同一被测量的测量结果之间的一致性。
4、测量的不确定度
指表征合理赋予被测量之值的分散性。
二、确定测量结果的方法
1、算术平均值与随机误差的消除
设对某量X进行一系列测量，其测量值分别为:
、
、…、
则该测量列的算术平均值为：
设被测量的真值为
，并且各测量值
与的偏差
、
、…、
为随机误差，将各偏差相加并除以测量次数
，则有
根据随机误差的基本性质，当测量次数”足够多时，偏差的算术平均值的极限为零，即：
于是便有
因此，当测量次数足够多时，系统测量值的算术平均值趋近于真值。
2．最小二乘原理的结论
表示多次测量的算术平均值，a表示对某量测量的最可依赖值。经过推导可得：a=
3．标准误差（
）
标准误差亦称均方根误差，其定义为：
在有限测量次数中，标准误差常用下式：
式中：
标准误差是表示准确度较好的方法。但在石油成品油计量数据处理时很少用。
3．加权平均值X
4．中位值
中位值是指将一组测量值按一定大小顺序排列时的中间值。当测量值的数目为偶数时，中位值则为正中间两个测量值的算术平均值；当测量值的数目为奇数时，正中间的那个测量值即为中位值。
在测量值的分布情况为正态分布时，中位值能代表一组测量值的最佳值，它的绝对偏差最小。
三、测量结果的数字处理
1、（例）油计量中散装成品油重量计算时的数据处理：
①若质量单位为吨(t)时，则有效数字应保留至小数点后第三位；若质量单位为千克(kg)时，则有效数字仅为整数。
②若油品体积单位为立方米(
)时，则有效数字应保留至小数点后第三位；若体积单位为升(L)时，则有效数字仅为整数；但燃油加油机计量体积单位为升时，数字应保留至小数点后第二位。
③若油温单位为摄氏度(℃)时，则有效数字应保留至小数点后一位，即精确至0.1。
④若油品密度单位为
时，则有效数字应保留至小数点后第四位；若油品密度单位为
，则有效数字应保留至小数点后一位。
2．数字修约规则
数字的有效位数确定后，便应对多余的部分进行取舍。
以前人们经常采用“四舍五入”规则。采用这个规则，因为进1的机会大于舍去的机会，取舍的概率便不相同。。
数字修约规则为：
五下舍去五上入，单进双弃系整五。
当舍去部分的数值大于5时，则末位进1。
当舍去部分的数值小于5时，就舍去。
当舍去部分恰好等于5时，若末位足奇数，就进1而成偶数，末位是偶数时，仍保持原末位数字，末位总是变成或保持偶数。
当尾数为5，而尾数“5”的后面还有任何不是0的数字时，无论前一位在此时为奇数还是偶数，也无论“5”后面不为0的数字在哪一位上，都应向前进一位。
但必须注意的是，在数字修约时，只能一次修约，而不能逐次修约。
例题分析。P37
思 考题
(1)什么叫量、测量和计量?
(2)计量工作有哪些特性?
(3)计量立法的目的是什么?
(4)什么叫法定计量单位?
(5)法定计量单位有哪些主要特性?
(6)我国法定计量单位由哪几部分组成?
(7)什么是误差公理?
(8)哪几种真值是可知的?
(9)误差有哪些表示方法?
(10)请写出用线性插值法计算量具修正值的公式，并说明误差与修正值的关系。
(11)说说误差主要有哪几方面的来源?
(12)按误差理论可将误差分成几类?
(13)系统误差和随机误差是如何定义的?
(14)呈正态分布的随机误差有哪些特性?
(15)消除恒定系统误差主要可采用哪些方法?
(16)消除粗大误差通常采用什么方法?并请列出用莱依达准则剔除粗差的步骤。
第二章 油品基础知识
第一节 石油的组成及物化特性
石油是原油及其加工产品的总称。
一、石油的组成
经过勘探、开采未经过炼制前的石油就叫原油。
常温下，原油大多呈流动或半流动的粘稠状态的液体，其颜色多是黑色或深棕色，且有特殊气味。
原油的密度一般都小于1，而其中绝大多数介于O.80～O.98之间。
经过炼制后的原油的成品叫做石油产品。
石油的化学组成：
1．石油的元素组成
石油主要由碳(C)、氢(H)、硫(S)、氧(0)、氮(N)五种元素组成。
此外还有微量的金属元素。其中V、Ni对石油加工过程危害性最大。
在五种主要元素中，碳(C)和氢(H)所占的比例约为96%～99.5％。其中碳占83％～87％；氢占11%到14%。
在大部分石油中，硫、氧、氮及其它的微量元素的总量不超过1％。
2．石油的烃类组成
石油中的化合物主要是碳和氢组成的化合物，即碳氢化合物，又简称烃。
石油中的烃类按其结构不同，大体可分为烷烃、环烷烃、芳香烃等。
(1)烷烃
分子结构:
它是开链的饱和烃，又分为正构体和异构体两类。
以直链相连接的烷烃称为正构烷烃。
而带有支链的烷烃则称为异构烷烃。
烷烃的性质：化学稳定性较好
(2)环烷烃
结构：是环状结构的饱和烃，又分为单环烷烃和多环烷烃两类。
性质：
环烷烃的化学稳定性良好，与烷烃近似。
(3)芳香烃
结构：是具有苯核结构的烃类。
性质：它的化学稳定性良好。
(4)不饱和烃
结构：不饱和烃主要指的是烯烃。它是具有双链结构的烃类。
性质：石油中一般不含这类烃，主要是在二次加工过程中产生的。它的化学稳定性最差，易氧化。含有烯烃的产品均不宜长期储存。
二、石油产品常用理化指标
1．密度
定义：单位体积的物质在真空中的质量称为密度。即：
单位为、
标准密度 我国将在20℃、101.325 kPa下物质的密度定为标准密度，表示为
。
视密度 在试验温度下，玻璃密度计在液体试样中的读数。
相对密度 在一定条件下，一种物质的密度与另一种参考物质密度之比。油的相对密度常以4℃的水为参考物质，t℃时油品的相对密度为
。
由于4℃水的密度为1000。(
)所以油品在t℃下的相对密度值与密度的关系如下:
影响密度的因素:
化学组成的影响:含芳烃多的，含胶质和沥青多的密度最大；而含环烷烃多的居中；含烷烃多的最小。
温度的影响:同一油品，温度越高，密度越小；反之则温度越低，密度越高。
密度的测定主要用于油品计量和对某些油品的质量控制。
欧美各国常用比重指数,各种油品的比重指数见表。
2．粘性与粘度
粘性：流体流动时质点之间产生内摩擦力的性质称为流体的粘性。（举例比较不同流体之间粘性的大小）。
粘度：衡量流体粘性大小的物理量称为粘度。
影响粘度的因素：液体粘度值随温度的升高而降低。大多数润滑油是根据粘度来划分牌号的。
粘度一般表示方式：有五种，即动力粘度、运动粘度、恩氏粘度、雷氏粘度和赛氏粘度。
动力粘度
：单位:SI:
；其它单位:厘泊
。
换算关系：1=
运动粘度：是动力粘度与相同温度、压力下该流体密度的比值：
。单位SI：
其它单位制：厘斯：
换算关系：1
=106cSt
恩氏粘度、雷氏粘度、赛式粘度都是用特定仪器在规定条件下测定的粘度值，所以也称为条件粘度。
3．馏程
在一定的外压下纯物质在一定的温度下沸腾，称为沸点。
石油为混合物，在一定的温度范围内沸腾，我们把在标准条件下，蒸馏石油所得的沸腾温度范围称为“馏程”。
①初馏点和干点 在加热蒸馏的过程中，其第一滴冷凝液从冷凝器末端落下的一瞬间所记录的气相温度称为“初馏点”。其最后阶段所记录的最高气相温度称为“终馏点”，也称为干点。
②馏程：初馏点与干点之间的温度范围就称为馏程。
馏程的意义在于可用沸点范围来区别不同的燃料，同时还可用来表示燃料中轻重组分的相对含量。
如汽油的馏程为40—200℃；轻柴油的馏程为250—350℃。
4．凝点
在规定条件下，被冷却的油品停止移动时的最高温度称为凝点，以℃表示。柴油的牌号用凝点来划分。
5．闪点
在规定的条件下，加热油品所逸出的蒸气和空气组成的混合物与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度称为闪点，以℃表示。
6．饱和蒸气压
在规定的条件下，油品在适当的试验装置中，气液两相达到平衡时，液面蒸气所显示的最大压力称为饱和蒸气压。
7．辛烷值
作用：它是表示汽油抗爆性的项目。
什么是爆震：爆震(俗称敲缸)是汽油发动机中一种不正常的燃烧现象。发生这种现象时发动机会强烈震动，并发出金属敲击声，随即功率下降，排气管冒黑烟，且耗油量增加，严重的甚至会毁坏发动机零件。
什么是抗爆性：指汽油在发动机内燃烧时不发生爆震的能力。
抗爆振指标：辛烷值。辛烷值越高汽油的抗爆性越好。
辛烷值的测定方法：马达法、研究法。
目前我国车用汽油已全部采用研究法辛烷值来确定产品牌号。
三、石油及成品油的特性
1．易燃
石油和石油产品具有容易燃烧的特点，其危险程度由油的闪点的高低来评定的。
闪点与危险性的关系:闪点越低，燃烧起火的可能性越大。
成品油的闪点:在成品中，汽油的闪点最低，煤油次之，柴油又较煤油为高。
汽油的闪点在-50～28℃之间，着火的危险性最大；
煤油和轻柴油(闪点在40～55℃和55～90'C)如被加热或外部有热源，也较容易产生“闪火”，但危险程度低于汽油。
油库防火的主要措施:
⑴控制可燃物
可燃物是燃烧的三个要素之一。
①过程中发生的跑、冒、漏、滴油，应随时清除；
②清罐中清出的油污、废油等，应集中在统一地点并及时处理；
③罐区、泵房等建筑物四周的杂草、树叶应组织力量及时清除；
④积聚的油蒸气可用蒸汽驱除。
⑵控制着火源
它也是燃烧三要素之一。
①控制明火。
②控制电火花。
③防止金属敲击产生火花。
2．易爆
爆炸极限的概念：
当石油蒸气和空气混合到一定比例时，遇火就会发生爆炸，这一比例范围称作爆炸极限。产生爆炸的最低混合比叫爆炸下限(低限)，最高混合比叫爆炸上限(高限)。
举例分析：某油品蒸气爆炸下限为1．7％(指油蒸气在空气中的最低含量)，上限为7．2％(指油蒸气在空气中的最高含量)，那么当该油品的油蒸气在空气中的含量达到上述范围时，遇火将会引起爆炸。
是燃烧还是爆炸就主要取决于混合气中氧的含量，有时先燃后爆，有时先爆后燃。
汽油、煤油、柴油的爆炸范围见表
防止爆炸的措施，与防火的措施相同。
3．易蒸发
什么是蒸发 蒸发是液体表面分子气化(运动)的现象。轻质油品蒸发速度快，可被完全蒸发掉。
蒸发的危害：
使油品在数量上发生短缺。
使油品质量降低。
产生的油蒸气为燃烧、爆炸和使工作人员中毒提供了必要的条件，同时还造成了环境污染。
防止油品蒸发的措施：
具体措施可针对产生蒸发的原因制订相应的方法，如降低温度以减少温差，饱和储存以减少气体空间，减少不必要的倒装和减少与空气的接触，做到尽可能地密封储存等。
4．易产生静电
静电的产生：摩擦产生静电。石油是导电率极低的绝缘非极性物质。在油品流动时与管壁摩擦和在运输过程中与车、船上的罐、舱壁冲撞以及油流的喷射．冲击都会产生静电。
静电危害：静电电压随摩擦的加剧而增大，当静电电位高于4V时，所产生的静电火花就达到了汽油蒸气点燃能量，足以使汽油蒸气着火、爆炸。
影响静电积聚程度的主要因素：
①与油品在管线中的流速有关。其流速越快，摩擦越剧烈，产生的静电电压也越高。
②与油品的灌装方式有关。
进出油管与油面距离越大，油品与空气摩擦越剧烈，油流对油面的搅动和冲击越厉害，产生的静电电压也较高。
③与管道的材质有关。非金属管道，如橡胶、塑料、水泥等管道比金属管道更容易产生静电。
④与大气温度与湿度有关。大气温度较高时，空气就显得干燥，相对湿度则较低，此时较易产生静电。
⑤与油的含水量和导电性有关。
含水油料比不含水的纯净油料产生的电压要高几到几十倍，也就是说油的导电性越好，产生的静电电压就越高。
⑥管道内壁越粗糙，油流经的弯头、阀门及过滤网越多，产生静电电压越高。
⑦同等条件下，轻质油料又比润滑类油料易产生静电。
防止静电的措施：
①设备、管线接地装置，并应定期检定静电接地装置技术状况。
②向油罐、油罐汽车、铁路罐车等容器装油时，输油管的出口必须接近容器底部。装船时需用导线将管线出油口与油船进油口连接起来，以保持金属接触状态。
卸油时，油品的初速度不得大于1 m／s，当进油口被浸没后可提高流速，但最高也不得超过7m／s；
③不得穿化纤服装(除经鉴定为防静电的工作服外)上罐和从事装卸作业，且不允许以化纤布擦拭工具设备，不准用压缩空气清扫易燃油品的管线；
④严禁在库内向塑料桶里灌注易燃油品。
5．具有一定的毒性
油品具有一定的毒性，且毒性随其化学结构、蒸发速度和所含添加剂性质及加入量的不同而不同。
石油中的有毒成分：
芳香烃、环烷烃及添加剂中的抗爆剂、防锈剂、防腐剂等毒性较大。
轻质油特别是汽油较易蒸发，使有毒气体的成分（如
）和空气混合在一起易于传播。
防止中毒的主要措施是：
①尽量降低油品蒸气浓度，减少蒸气吸入量。
对于室外作业，操作者一定要站在上风口位置，尽量减少油蒸气吸入；对室内作业，要求作业场所保持良好的通风状态，使油气尽量散逸开，以减少油气的浓度。
要保持油罐、管线及加油设备等的密封性。
进入轻油罐、油舱作业时，必须先打开人孔(光孔)进行通风，并采取有效的安全措施。
清扫装轻质油料的汽车罐车、铁路罐车的余油，严格禁止进入罐内作业。
②避免口腔和皮肤与油品直接接触
第二节 石油产品的质量要求及管理
一、几种常用石油产品的质量要求及管理
1．汽油
用途是作为汽油汽车和汽油机的燃料，并按辛烷值划分牌号。
质量要求是：
①良好的蒸发性，以保证发动机在冬季易于启动；在夏季不易产生气阻，并能较完全燃。
②足够的抗爆性，以保证发动机运转正常，不发生爆震，充分发挥功率。
③有一定的化学稳定性。
④对发动机没有腐蚀和磨损作用。
2．煤油
用途：主要用于照明和各种喷灯、气化炉和煤油炉等的燃料，也可用作机械零件的洗涤剂、橡胶和制药工业的溶剂等。
其质量要求是：
①燃烧性良好。；
②吸油性良好。
③含硫量少。
④闪点不低于40℃，以保证使用时的安全，否则常温下着火危险性大。
3．柴油
柴油分为轻柴油和重柴油两种。
柴油的用途：轻柴油可用作柴油机汽车、拖拉机和各种高速(1000 r／min以上)柴油机的燃料，重柴油则是中速(300—1000 r／min)、低速(300 r／min以下)柴油机的燃料。
轻柴油的质量要求是：
①燃烧性好。即十六烷值适宜、自燃点低、燃烧充分，发动机工作稳定，不产生爆震现象；
②蒸发性好。蒸发速度要合适，馏分应轻些，否则会使发动机油耗增大，磨损加剧，功率下降；
③有合适的粘度。以保证高压油泵的润滑和雾化的质量；
④含硫量小。以保证不腐蚀发动机。
⑤稳定性好。
对重柴油的质量要求则是要有适宜的粘度和含硫量小。
二.油品的质量管理
石油产品在储运和保管中，经常发生质量变化。因此，应采取措施保证油品质量。
具体措施：
⑴减少轻组分蒸发和延缓氧化变质
要尽可能密封储存，以减少对空气的接触，
⑵防止混入水和杂质造成油品变质
⑶防止混油和容器污染油品。
第三节 安全防护
一、安全生产的基本方针
安全生产的基本方针是：“安全第一、预防为主，全员动手，综合管理”。
安全生产基本方针的实质是预防。把事故消灭在萌芽状态。
二、安全管理的基本原则
“四全原则’’即实行“全员，全过程，全方位，全天候”管理。
三、计量员应具备的安全防护基本知识
1．自身安全防护
①认真遵守进入危险工作区的各项安全规则；
②进入工作区要求穿防静电工作服，不穿能引起火花的鞋，在干燥地带不推荐穿胶鞋；
③计量员所用工具仪器应装在包内，以便空手攀扶梯子。
2．设备安全防护
①在工作区域内所使用的照明灯和手电应是防爆的；
②通路梯、油罐梯、平台和栏杆在结构上要处于安全状态，应有良好的照明；
③在工作区域所使用的热电阻温度计必须有防爆合格证；
④便携式金属取样器应采用不打火花的材料制造，降落取样器的绳子应是导电体，不得完全用人造纤维，最好用天然纤维，如剑麻。
3．操作时的安全防护
①当用金属量油尺进行测量时，在降落和提升操作期间，应始终保持与检尺口的金属相接触；
②为了使人体的静电接地，在进行检尺前人体应接触金属结构上的某个部件；
③在室外作业时，操作者一定要在上风口位置，以减少油蒸气的吸入；在室内作业时，要求作业场所保持良好的通风状态，使油气尽量散开；
④当对盛装可燃性液态烃的容器进行检尺时，如果液态烃的储存温度高于其闪点温度时，为避免发生静电危险，应再次检查容器的静电接地状况。检尺时需在正确安装的计量管进行测量；
⑤在雷电、冰雹、暴风雨期间，不应进行室外检尺、采样、测温等项操作；
⑥计量员在锥形或拱形罐顶走动时，应小心随时会遇到的特别危险，如霜、雪、滴落的油、大风、腐蚀了的钢板等；
⑦工作场所如有非挥发性油品散落在容器顶上，应立即擦拭干净。
⑧取样时注意避免吸入石油蒸气，戴上不溶于烃类的防护手套，在有飞溅危险的地方，应戴上眼罩或面罩；
⑨因特殊需要，计量员需下浮顶油罐罐顶进行计量时，应有另一名计量员在罐顶平台上监护。