普通高等学校仪器科学与技术专业系列教材:计量技术基础 9787302471554

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本书是“普通高等学校仪器科学与技术专业系列教材”之一。

目录

第1章绪论
1.1计量的基本概念及其意义
1.1.1计量的定义与分类
1.1.2国际单位制
1.1.3计量的意义
1.2计量的发展历史、现状与发展趋势
1.2.1计量的发展历史
1.2.2计量的现状与发展趋势
1.3量值的传递与溯源
1.3.1量值传递的基本概念
1.3.2我国的量值传递体系
1.3.3量值溯源的基本概念
1.3.4我国的量值溯源体系
1.3.5量值传递与量值溯源的比较
1.4计量基准与计量标准
1.4.1计量基准的建立
1.4.2计量标准的建立
思考题
第2章长度计量
2.1长度计量的基本概念
2.2长度单位“米”的定义
2.2.1定义“米”的基准
2.2.2长度计量的几项基本原则
2.3长度的量值传递与溯源
2.3.1长度国家基标准仪器
2.3.2长度量值传递标准器
2.3.3长度量值传递方法
2.3.4长度计量的基准、标准、量值传递及计量检定系统表
2.4长度计量设备应用实例
2.4.1测长仪
2.4.2测长机
2.5长度计量技术的发展
2.5.1长度计量技术的发展趋势
2.5.2纳米计量
思考题
第3章质量计量
3.1质量计量的基本概念
3.1.1质量计量在国民经济各部门中的作用
3.1.2质量的物理概念
3.1.3质量单位的发展
3.1.4质量计量的发展动态
3.2质量的量值传递与溯源
3.2.1质量量值传递系统
3.2.2砝码的检定
3.2.3天平的分类与检定
3.3质量计量设备应用实例
思考题
第4章时间计量
4.1时间的基本概念
4.2时间单位“秒”的定义
4.2.1日、月、年的由来和发展
4.2.2世界时及平太阳秒
4.2.3历书时及历书秒
4.2.4原子时与原子秒
4.2.5国际原子时、协调世界时和闰秒
4.3时间的量值传递与溯源
4.3.1时间与频率的关系
4.3.2时间频率量值传递
4.4时间计量设备应用实例
4.4.1原子钟
4.4.2新型时间计量设备
思考题
第5章电流计量
5.1电流单位“安培”的定义
5.1.1电流计量的意义
5.1.2电流单位
5.1.3电流计量的起源
5.1.4电流自然基准的研究进展
5.2电流的量值传递与溯源
5.2.1电流单位的复现
5.2.2电学单位的保持
5.2.3电流的量值传递与溯源
5.3电流计量设备应用实例
5.3.1分流器
5.3.2电流比较仪
思考题
第6章温度计量
6.1温度单位“开尔文”的定义
6.2温度计量的起源与发展
6.2.1温度计的早期研究
6.2.2经验温标的建立
6.2.3温度计量的发展
6.3温度的传递与溯源
6.3.1比对
6.3.2电阻温度计的检定
6.3.3高温区温度传递
6.3.4温度计量器具检定系统
6.4温度计量设备应用实例
6.4.1测温电桥
6.4.2玻璃液体温度计
思考题
第7章物质的量计量
7.1物质的量单位“摩尔”的定义
7.1.1物质的量单位的物理概念
7.1.2物质的量的单位“摩尔”的定义
7.2物质的量的量值传递与溯源
7.2.1摩尔的起源
7.2.2摩尔的复现及发展趋势
7.2.3阿伏伽德罗常数的测量及现有水平
7.3物质的量计量设备应用实例
思考题
第8章发光强度计量
8.1发光强度计量的基本概念
8.1.1“坎德拉”的诞生与演变
8.1.2铂凝固点黑体基准的确立
8.1.3依据Km值重新定义坎德拉
8.1.4我国光度基准的建立
8.1.5坎德拉相关辐射量和光学量的定义
8.2发光强度量值传递与溯源
8.2.1发光强度的传递与溯源
8.2.2国家发光强度基准仪器
8.2.3发光强度单位国际比对
8.3发光强度计量设备应用实例
8.3.1标准灯要求
8.3.2检定过程
思考题
第9章复合物理量计量
9.1电容的计量
9.1.1电容计量的基本概念
9.1.2标准电容器的检定
9.2光照度的计量
9.2.1光照度的量值传递与溯源
9.2.2照度计和其相关要求
9.2.3照度计量设备的应用实例
9.3流量的计量
9.3.1流量的定义
9.3.2流量计量的内容
9.3.3流量的检定
9.4磁感应强度和磁通的计量
9.4.1磁场计量
9.4.2磁通计量
9.4.3磁感应强度和磁通的计量基准与量值传递系统
9.5声压的计量
9.5.1声压的定义
9.5.2声学量值的传递
9.5.3标准传声器的计量
9.6射频与微波功率的计量
9.6.1射频与微波功率常用计量单位
9.6.2射频与微波功率测量工具和检定系统框图
9.7pH(酸度)的计量
9.7.1pH的原理和定义
9.7.2pH计与测量原理
9.7.3pH基准和标准
9.7.4pH计量器具的检定
9.8放射性活度的计量
9.8.1放射性活度的基本概念
9.8.2放射性活度的量值传递与溯源
9.8.3放射性活度测量的主要仪器
9.8.4放射性活度测量的主要方法
思考题
参考文献

序言

计量在国民经济中发挥着不可替代的重要作用,它涵盖了有关测量的理论与实践的各个方面。随着我国经济建设和科技事业的发展,计量在科学研究、工业制造和日常生活中的作用日益突出。但是,计量在社会发展中的重要作用还没有得到应有的重视。其中的一个重要原因,在于没有合适的切合层次不同、专业背景各异的读者需要的教材。本书试图在这一方面做出自己的努力和贡献。
计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动。由这一定义可以看出,计量单位是计量的基石,而国际单位制中的七个基本单位则构成了目前全球计量系统的基础。但是在目前的计量类教材中,对计量单位的重视明显不够,无法体现计量的特色。本书以国际单位制中的七个基本单位为主线,对相关的计量技术进行了系统介绍,尤其注重对作为计量核心环节的量值传递与溯源的介绍,密切联系计量实践,具有较好的先进性和实用性。
本书的编写人员承担中国计量大学计量类特色课程“计量学基础”和“量值传递与溯源”多年,对计量的内涵、应用及发展现状有着全面而系统的理解,这为我们编写本教材提供了重要的经验和思路。
本书由中国计量大学赵军、郭天太、孔明、王道档、刘维五位老师合作编著。其中,赵军编写了第1章、第2章、第9章第1节; 郭天太编写了第4章、第5章、第9章第4节、第7节和第8节; 孔明编写了第6章、第7章、第9章第5节和第6节; 王道档编写了第8章、第9章第2节; 刘维编写了第3章、第9章第3节。
清华大学出版社对本书的出版做了大量的工作,在此深表谢意!中国计量大学计量测试工程学院对本书的编写工作给予了大力支持。在此一并表示感谢!
由于作者水平有限,加之计量涉及的内容广泛,覆盖较多学科,书中存在缺点和不足之处,恳请广大读者批评指正。
作者
2017年1月于杭州

后记

本书内容全面,浅显易懂,适合本科及高职相关专业的学生选用。

文摘

第3章质量计量

3.1质量计量的基本概念
3.1.1质量计量在国民经济各部门中的作用

在我国质量计量历史悠久,远在春秋战国时期就发展到一定的水平。在秦始皇统一中国后,统一了文字,也统一了度量衡制度。以后各封建王朝都建立了这方面的标准器。“衡”是指衡器,就是通常所说的秤。我们的祖先很早就会应用杠杆原理制造秤了。
质量计量发展到今天已较完善,应用非常广泛。它与国民经济各部门都有密切联系,不论是工业生产、国内外贸易、交通运输、医疗卫生,还是科学技术发展以及人民日常生活等各方面都离不开质量计量。例如,在工业生产中,如果炼钢时钢的成分化验过程中称量不准,就可能把好钢错划成为不合格品;在地质探矿中,如果对矿质成分分析不准,就会把贫矿当富矿,这样会给国家的经济建设带来不应有的损失;在对外贸易中,如果质量测试不准,不仅会带来经济损失,还有损国家声誉;在农业中,土壤分析、一年的收成好坏等都是通过大量的质量计量才能得出正确的结论;在医疗卫生中,如果把药品成分化验错了,就会造成医疗事故,甚至造成生命危险;在科学技术中,质量计量越来越成为主要手段之一;在人民生活中,质量计量更是应用广泛。因此,质量计量在人类生产和社会活动中得到广泛的应用。随着生产发展和科学技术的进步,其应用更加普遍,它本身也必将得到更大的发展和完善。
质量计量的基本任务是: 建立各级质量基准和标准,保证各级质量标准准确可靠,确保质量计量精度;分析质量计量中的各种影响因素,研究和改进测量方法,提高工作效率;简化质量量值传递系统,便于质量传递,保证全国质量量值的统一。
3.1.2质量的物理概念
在现代物理学中,质量的概念有两种: 惯性质量和引力质量。惯性质量表示的是物体惯性大小的度量,而引力质量表示的是物质引力相互作用的能力的度量。事实上,大量精确的实验表明,同一物体的这两个质量严格相等,是同一个物理量的不同表征。在日常生活中,质量常常被用来表示重量,但是在科学上,这两个词表示物质不同的属性。
将同样的力施加在两个不同的静止物体上,使它们得到相同的速度就需要各自相应的时间。费时较长的物体表明它具有较大的惯性;费时较短的物体表明它具有较小的惯性。也就是说,物体的加速度与它的惯性成相反的关系。根据牛顿第二定律,在同样的力的作用下,物体的加速度与它的质量成反比。因此,可用物体的质量来度量它的惯性,物体的质量越大,它的惯性就越大。
通过重力确定的质量称为重力质量。实际上,人们用惯性来确定质量,用称重法来测量重量,综合起来就得到某物体质量m与重量W之间的关系式: W=mg。式中,g为地球上某一地点的重力加速度。重量和质量是两个不同的概念。把物体自地球移到其他星球上,其质量不变,而重量改变。同一物体在月球上的重量只有在地球上重量的约六分之一。物体的惯性质量取决于其受力时的加速度。根据牛顿运动第二定律,质量为m的物体受到的力为F,加速度为F/m。物体的质量也决定了其被引力场影响的程度。
3.1.3质量单位的发展
质量是量度物体惯性大小的物理量。质量是决定物体受力时变化难易程度的因素,因此质量是描述物体惯性的物理量。质量是物理学中的基本量之一,符号m。在国际单位制中,质量的基本单位是千克(符号kg)。在实验室中,天平是测量质量的常用工具。
1795年4月7日,克在法国被规定为相等于“容量相等于边长为百分之一米的立方体的水于冰溶温度时的绝对重量”。由于商贸一般涉及的质量远比一克(g)大,又由于以水为标准的质量既不方便又不稳定,于是,人们制造了一个临时的质量标准: 一块金属人工制品,质量为克的1000倍,即千克(kg)。
同时,准确判定一立方分米(1L)的水质量的工作也展开了。虽然千克定义规定的水温0℃是非常稳定的温度点,但是科学家们经过多年的研究,于1799年在定义中改用水最稳定的密度点,也就是水达到最大密度时的温度——4℃。同年,人们制造出一块纯铂的原器,其质量等于4℃时一立方分米的水。该原器于六月被呈上法国国家档案局,并于1799年12月被正式定为“档案局千克”(Kilogramme des Archives),而一千克(1kg)的定义就相等于其质量。这个标准维持了90年。
自1889年以来,“千克”是由保存在法国巴黎国际计量局(BIPM)的一个铂铱合金(90%的铂,10%的铱)圆柱所定义,它的高和直径都是39mm。该圆柱于1879年制成,经仔细调校,符合自18世纪法国大革命以来“千克”的质量,并于10年后被采纳,成为国际千克原器。人们一直认为这一圆柱的质量不会改变。
目前,在国际单位制里的7个基本单位里面,除了质量单位“千克”以外,其余6个基本单位都不是以实物来定义的。也就是说,质量是一个以实物来定义的国际单位。用实物来定义质量单位的一个缺点就是实物的质量会随着时间的流逝而可能发生改变。实际上,到了1992年,经与其他千克原器相比,国际千克原器变化了约50μg。对此,科学家们的基本想法是让千克成为基本的物理学常量,就像今天我们用光在真空中的行进速度来定义米一样。有鉴于此,科学家们正在研究以更稳定的量子力学常数——普朗克常数h取代实物,重新对“千克”进行定义,并尽快达成用基本物理常数来统一计量制度的目标。普朗克常数反映的是量子力学中能量子的大小,每一份能量子等于h·ν,其中,h为普朗克常数,ν为辐射电磁波的频率。将这一等式与更加著名的E=mc2结合在一起,科学家们就可以据此定义质量了。
ISBN9787302471554
出版社清华大学出版社
作者赵军
尺寸16