1、中国计量学院计量测试工程学院,1,计量技术基础,第二章 物理量和计量单位 主讲教师：郑方燕,中国计量学院计量测试工程学院,2,在研究计量学的过程中，首先遇到的两个最重要的概念是“量”和“单位”。物理量简称为量，用来表征现象、物体或物质所具有的形式，是现象、物体或物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。单位是定量表示同种量大小的特定量。,中国计量学院计量测试工程学院,3,第一节 量制和单位制,一、 量与量值,1、量的定义量是现象、物体和物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。计量学中的量都是有一个数值和一个称为计量单位的特殊约定来组合表示的。量 A 可以表达为： A = A A 式中 A 量 A
2、 所选用的计量单位； A 以单位 A 表示时量 A 的数值。,中国计量学院计量测试工程学院,4,一、 量与量值,2、量值量值：一般由一个数和计量单位之积表示的特定量大小。量的大小与量值的形式无关，是客观存在，不取决于所采用的计量单位。例如棒长5.3m、物重12kg和温度200C等。,第一节 量制和单位制,中国计量学院计量测试工程学院,5,二、 量制与量纲,量制：在科学所有领域或一个领域中，由约定选取的基本量和相应导出量的特定组合。基本量：被约定地认为在函数关系上彼此相互独立的量。导出量：由基本量的函数所定义。,第一节 量制和单位制,中国计量学院计量测试工程学院,6,二、 量制与量纲,量纲定义为
3、：以给定量制中基本量的幂的乘积表示某量的表达式。量纲表达式的符号用dim 。 量纲的一般表达式为：dim Q = ABC,第一节 量制和单位制,例如：力、速度、密度的量纲？,基本量量纲的全部指数均为零的量称为无量纲量或量纲一的量。如：相对密度,中国计量学院计量测试工程学院,7,三、 计量单位,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。是数值等于1的量。基本单位：在给定量制中基本量的测量单位。导出单位：在给定量制中导出量的测量单位。,第一节 量制和单位制,中国计量学院计量测试工程学院,8,几个故事 （计量单位漫谈） 没有单位，就 不可能 比较量值,三、 计量单位,第一节 量制
4、和单位制,中国计量学院计量测试工程学院,9,故事：计量单位,秦始皇（前259年前210年）的历史功绩：,“度”是指长度的计量，所用的工具是尺； “量”是指容量的计量，常见的工具有“斗”、“升”等； “衡”是指质量的计量，常见的工具是天平和秤。 1 丈10 尺100 寸。秦尺 23 厘米。,计量：实现单位统一、量值准确可靠的活动,统一度量衡（前221年前216年）,中国计量学院计量测试工程学院,10,故事：计量单位,权势人物,英寸 inch （in2.54 cm）（荷兰语中inch 为大拇指）10世纪：英王埃德加大拇指的第一个指节的长度。14世纪：爱德华二世：三个大麦粒的总长度。 英尺 foot
5、（ft12 inch0.3048 m）9世纪：英国查理曼大帝的脚板的长度。16世纪：德国：16个人的左脚板的平均长度。 码 yard（yd3 ft91.44 cm）12世纪：英国亨利一世的鼻尖到前伸手臂时中指尖的距离。 丈 古代成年男子的身高，大丈夫。 尺 ,古典阶段：身体,英国的“码”，是英国国王亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离。,中国计量学院计量测试工程学院,11,故事：计量单位,器具与现象计量学的开始,米 metre：1875年5月20日“国际米制公约”1790年：巴黎会议约定：通过巴黎的子午线的四千万分之一。（米原器） 1889年：0 时巴黎国际计量局的截面为X形的铂铱合
6、金尺两端刻线记号间的距离。1960年：86Kr在真空中发射出的橙黄色光波长的1650763.73倍。1983年：光在真空中1/299792458 s的时间间隔内的行程。”（俗称光波米） 千克 kilogram：铂铱合金制造的千克原器根据1立方分米的水在其密度最大时的温度下的质量。 安培 ampere：根据两通电导线之间产生的作用力而定义的电流单位。 秒 second：根据地球围绕太阳的转动周期而确定的时间单位。,经典阶段：实物,中国计量学院计量测试工程学院,12,故事：计量单位,量子（自然）基准（标准）：,时间单位秒基准：微波段铯原子钟：Cs133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的
7、9 192 631 770个周期的持续时间。光频原子喷泉：激光冷却与原子囚禁 长度单位米基准：光在真空中1/299 792 458 s的时间间隔内所经过的距离。 电压单位伏特基准：Josephson常数：KJ483 597.9 (1 0.4 10-6) GHz/V 电阻单位欧姆基准：von Klitzing常数： RK25 812.807 (1 0.2 10-6) ,现代阶段：量子,迄今为止，国际上已正式确立的量子基准有：,中国计量学院计量测试工程学院,13,小事故：计量单位,英国gallon与美国gallon：,U.K. gallon = 4.546 09 L U.S. gallon = 3
8、.785 41 L,Boeing 757300 43 400 L,= 9 547 gallon (U.K.) = 11 466 gallon (U.S.A.),litre, liter (US) metre, meter (US) gram, gramme (UK),中国计量学院计量测试工程学院,14,四、 单位制,单位制：是对给定的量制、由选定的一组基本单位和导出单位所构成的单位体系。因此，单位制是指基本单位与导出单位的组合。基本单位是一个单位制的基础，它可以独立的定义；而导出单位只能通过基本单位的函数或方程式来定义。显然，所选取的基本单位不同，单位制也就不同。,第一节 量制和单位制,中国计
9、量学院计量测试工程学院,15,一、国际单位制的形成和发展,1889年第一届国际计量大会决定，选用英国制成的30支铂铱合金米尺中的No.6作为国际米原器，即米的实物基准。1960年第十一届国际计量大会决定将米的定义改为“米的长度，等于氪-86原子的2p10和5d5能级之间跃迁时，在真空中辐射波长的1650763.73倍”，成为最先量子化的国际单位。1983年第十七届国际计量大会再次把米的定义修改为“一米是光在真空中（1299792458）s时间间隔内所经路径的长度”。,第二节 国际单位制,中国计量学院计量测试工程学院,16,一、国际单位制的形成和发展,在国际单位制的7个基本量中，目前只有质量单位
10、千克还没有建立起量子基准。如何把质量单位从以实物法码定义转变为以不随时间、地点而变的，用某种自然规律或某种物质特性重新定义量子质量单位，成为21世纪计量学的重要课题之一。目前准确度最高的国际单位是秒，可达10-15量级。,第二节 国际单位制,中国计量学院计量测试工程学院,17,二、国际单位制的优越性,世界大多数国家、绝大多数国际组织和学术机构都采用国际单位制，主要原因是它具有突出的优点和广泛的适用范围。1） 通用性；2） 实用性；3） 简明性；4） 准确性。,第二节 国际单位制,中国计量学院计量测试工程学院,18,三、国际单位制的构成,第二节 国际单位制,中国计量学院计量测试工程学院,19,三
11、、国际单位制的构成,1、SI单位1）SI基本单位：7个SI的基本单位，2）SI导出单位；3）SI单位的倍数单位：先了解SI词头 2、国际单位制外的单位1）与SI并用的单位；2）与SI暂时并用的单位。,第二节 国际单位制,中国计量学院计量测试工程学院,20,第三节 我国的法定计量单位,一、我国法定计量单位的构成,中华人民共和国计量法第三条规定“国家采用国际单位制”。我国法定计量单位的构成如下 :(1) SI的基本单位、SI的导出单位和SI的倍数单位；(2) 可与国际单位制单位并用的我国法定计量单位;(3) 由以上单位构成的组合形式的单位。,中国计量学院计量测试工程学院,21,通用计量术语：量与单
12、位,SI基本单位：7个 SI辅助单位：2个 具有专门名称的SI导出单位：19个 国家选定的非SI单位：16个 SI单位的十进倍数和分数单位的词头：20个,中国计量学院计量测试工程学院,22,二、我国法定计量单位的特点,主要特点是：简单明了、完善具体、留有余地。适当考虑了我国人民的习惯，日常生活中把公斤和公里作为法定单位的名称，可与千克和千米等同使用。,第三节 我国的法定计量单位,中国计量学院计量测试工程学院,23,单位的写法与读法,中华人民共和国国家标准：GB 3100系列,GB 3100：国际单位制及其应用 GB 3101：有关量、单位和符号的一般原则,单位的读法：单位符号的中文读法,单位1
13、 单位2 / 单位3 单位4,不读,每,不读,1、依据单位符号的顺序， “ ”：不读；“ / ”：每,2、指数名称在前,3、面积：平方体积：立方,质量热容：,J/(kgK),J/kg/K,焦耳每千克开尔文,Gu Bio,中国计量学院计量测试工程学院,24,单位的写法与读法,1、单位符号一律用正体：除了来源于人名的单位符号首字母要大写外，其余均为小写。,2、单位符号在全部数值之后，与数值间留适当的空隙，例外：角度单位的符号与数值间不留空隙，30，15，20。,单位的写法：单位符号、单位名称,中文符号：即单位名称的简称。只在有必要时用于中、小学教材和普通书刊中。除了C外，必须用中文。中文符号不得与单位符号混用，km/小时,量的符号：必须用斜体，下标用正体，物理量符号的下标用斜体,中国计量学院计量测试工程学院,25,规范化,毫微米 ？ mm ？ nm ？,50 C 摄氏50度 ？ 50 摄氏度 ？,37.0 0.5 C ？ (37.0 0.5) C ？,10 30 nm ？10 nm 30 nm ？ (10 30) nm ？,23,500.674,25 ？ 23 500.674 25 ？,0.5um怎么读？,中国计量学院计量测试工程学院,26,Thank you!,
