【正文】 “ 量 ” 是指容量的計(jì)量，常見的工具有 “ 斗 ” 、 “ 升 ”等； “ 衡 ” 是指質(zhì)量的計(jì)量，常見的工具是天平和秤。 1 丈＝ 10 尺＝ 100 寸。秦尺 ～ 23 厘米。 計(jì)量：實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng) 統(tǒng)一度量衡 （ 前 221年～前 216年 ） 書同文、車同軌，統(tǒng)一幣制 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 26 計(jì)量單位 ? 權(quán)勢(shì)人物 英寸 inch （ in＝ cm）（荷蘭語中 inch 為大拇指） 10世紀(jì)：英王埃德加大拇指的第一個(gè)指節(jié)的長度。 14世紀(jì)：愛德華二世：三個(gè)大麥粒的總長度。 英尺 foot（ ft＝ 12 inch＝ m） 9世紀(jì)：英國查理曼大帝的腳板的長度。 16世紀(jì)：德國： 16個(gè)人的左腳板的平均長度。 碼 yard（ yd＝ 3 ft＝ cm） 12世紀(jì)：英國亨利一世的鼻尖到前伸手臂時(shí)中指尖的距離。 丈 ＝ 古代成年男子的身高，大丈夫。 尺 ＝ …… 古典階段：身體 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 27 計(jì)量單位 ? 器具 與 現(xiàn)象 －計(jì)量學(xué)的開始 米 metre： 1875年 5月 20日 “ 國際米制公約 ” ?1790年：巴黎會(huì)議約定：通過巴黎的子午線的四千萬分之一 。 （ 米原器 ） ?1889年： 0℃ 時(shí)巴黎國際計(jì)量局的截面為 X形的鉑銥合金尺兩端刻線記號(hào)間的距離 。 ?1960年： 86Kr在真空中發(fā)射出的橙黃色光波長的 。 ?1983年：光在真空中 1/299792458 s的時(shí)間間隔內(nèi)的行程 。 ” （ 俗稱光波米 ） 千克 kilogram：鉑銥合金制造的千克原器 ?根據(jù) 1立方分米的水在其密度最大時(shí)的溫度下的質(zhì)量。 安培 ampere： ?根據(jù)兩通電導(dǎo)線之間產(chǎn)生的作用力而定義的電流單位。 秒 second： ?根據(jù)地球圍繞太陽的轉(zhuǎn)動(dòng)周期而確定的時(shí)間單位。 經(jīng)典階段：實(shí)物 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 28 計(jì)量單位 ? 量子（自然）基準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)）： 時(shí)間單位－秒基準(zhǔn)： 微波段銫原子鐘： Cs－ 133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)之間躍遷所 對(duì)應(yīng)的輻射的 9 192 631 770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。 光頻標(biāo) ,原子噴泉：激光吸收鎖頻，激光冷卻與原子囚禁誤差可達(dá) 1015 長度單位－米基準(zhǔn)： 光在真空中 1/299 792 458 s的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過的距離。 電壓單位－伏特基準(zhǔn)： Josephson常數(shù)： KJ＝ 483 (1 ? ? 106) GHz/V 電阻單位－歐姆基準(zhǔn)： von Klitzing常數(shù)： RK＝ 25 (1 ? ? 106) ? 現(xiàn)代階段：量子 迄今為止，國際上已正式確立的量子基準(zhǔn)有： 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 29 計(jì)量單位 ? 英國 gallon與美國 gallon： . gallon = 09 L . gallon = 41 L Boeing 757－ 300 43 400 L = 9 547 gallon (.) = 11 466 gallon (.) litre, liter (US) metre, meter (US) gram, gramme (UK) 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 30 計(jì)量單位 火星大氣層的最小安全距離：約 85 公里～ 100 公里預(yù)定的 140 公里～ 150 公里 實(shí)際上，探測(cè)器距火星表面最近僅 57 公里。 探測(cè)器有可能在火星的大氣中被 “ 火葬 ” ， 甚至墜毀在火星表面上 1999年 9月 30日的調(diào)查報(bào)告： 造成飛行高度太低的原因 竟然 是公制和英制的轉(zhuǎn)換問題 。 洛克希德 馬丁公司：英制單位（牛 秒） 美國航宇局（ NASA）噴推實(shí)驗(yàn)室：公制單位（磅 秒）？ 這樣計(jì)算出的沖量值只是實(shí)際值的 22%。 推力器校定表的作用是把遙測(cè)到的推力器點(diǎn)火工作次數(shù)轉(zhuǎn)換成提供給探測(cè)器的沖量，以消除因推力器點(diǎn)火工作造成的彈道計(jì)算中的剩余誤差。 ? 美國火星氣候探測(cè)器（ 1998年）： 1999年 9月 23日： 1998年 12月美國發(fā)射的火星氣候探測(cè)器與地面失去聯(lián)系。 低級(jí)錯(cuò)誤 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 31 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） ? 單位： ? 基本單位： 彼此無關(guān)、分別加以確定的物理量單位。 ? 導(dǎo)出單位： 根據(jù)一些定義、定律或者其他函數(shù)關(guān)系推導(dǎo)、派生出來的各種導(dǎo)出量值。 ? 單位制： ? 為某種量制，按一定的規(guī)則確定的一組基本單位和導(dǎo)出單位。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 32 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） ? 1960年第十一屆國際計(jì)量大會(huì)上正式通過國際單位制 SI。 ? 1984年 2月國務(wù)院頒布了 《 中華人民共和國法定計(jì)量單位 》 ， 決定我國法定計(jì)量單位以國際單位制為基礎(chǔ) 。 ? SI有 7個(gè)基本單位 ? 我國另選定了 16個(gè)非國際單位制單位。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 33 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） （ SI） 的組成 國際單位制基本單位 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 34 1． 2． 2 單位和單位制 （續(xù)） ? 國際單位制 是由 國際單位制單位 、 國際單位制詞頭 和 國際單位制的十進(jìn)倍數(shù)單位 三部分組成 。 ? 國際單位制 詞頭 表示使單位增大或縮小的十進(jìn)倍數(shù) 。 例： = 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 35 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) ? ? 基準(zhǔn)用來復(fù)現(xiàn)某一基本測(cè)量單位的量值 ， 只用于鑒定各種量具的精度 ，不直接參加測(cè)量 。 ? (1)一級(jí)基準(zhǔn) ， 又稱主基準(zhǔn)和國家基準(zhǔn) ? 具有最高水平的基準(zhǔn) 。 一個(gè)國家只有一個(gè) 。 ? (2)二級(jí)基準(zhǔn) ， 又稱副基準(zhǔn) ? 副基準(zhǔn)的量值精度由主基準(zhǔn)確定 ， 用以代替主基準(zhǔn)向下傳遞或代替主基準(zhǔn)參加國際比對(duì) ? (3)三級(jí)基準(zhǔn) ， 又稱工作基準(zhǔn) ? 工作基準(zhǔn)用來直接向下屬標(biāo)準(zhǔn)量具進(jìn)行 量值傳遞 ， 用以檢定下屬計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具的精確度 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 36 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） ? 根據(jù)工作基準(zhǔn) 復(fù)現(xiàn) 出不同等級(jí)的便于經(jīng)常使用的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)量具或儀器 ， 簡稱 標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度等級(jí)在工作基準(zhǔn)之下 ， 工作計(jì)量器具之上 。 ? 按精度高低又分為一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 、 二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和三級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 。 ? 通過這些標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常性地對(duì)日常工作儀器進(jìn)行檢定 ， 確定其量值的精確度大小 。 ? 除標(biāo)準(zhǔn)器具外 ， 還有標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 37 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） （ 1） 計(jì)量器具： 凡是能用以直接或間接測(cè)出被測(cè)對(duì)象量值的量具 、 計(jì)量儀器和計(jì)量裝置都統(tǒng)稱為 計(jì)量器具 。 計(jì)量器具按作用可分為計(jì)量基準(zhǔn) 、 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和工作計(jì)量器具三類 。 （ 2） 計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具： 準(zhǔn)確度低于計(jì)量基準(zhǔn) ， 用于檢定計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器具的計(jì)量器具 。 （ 3） 工作計(jì)量器具： 工作崗位上使用 ， 不用于進(jìn)行量值傳遞 ， 而是直接用來測(cè)量被測(cè)對(duì)象量值的計(jì)量器具 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 38 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） （ 4） 比對(duì)： 在規(guī)定條件下 ， 對(duì) 相同準(zhǔn)確度等級(jí) 的同類基準(zhǔn) 、 標(biāo)準(zhǔn)或工作計(jì)量器之間的量值進(jìn)行比較 ， 其目的是考核量值的一致性 。 （ 5） 檢定： 法定計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu) 用高一等級(jí)準(zhǔn)確度的計(jì)量器具對(duì)低一等級(jí)的計(jì)量器具進(jìn)行比較 ， 以達(dá)到全面評(píng)定被檢計(jì)量器具的計(jì)量性能是否合格的目的 。 一般 要求計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度為被檢者的 1/3到 1/10。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 39 （ 6） 校準(zhǔn)： 校準(zhǔn)是指被校準(zhǔn)的計(jì)量器具與高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)相比較 ， 以確定被校計(jì)量器具的示值誤差 （ 有時(shí)也包括確定被校器具的其他計(jì)量性能 ） 的全部工作 。 （ 7） 量值的傳遞： 指一個(gè)物理量單位通過各級(jí)基準(zhǔn) 、 標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)的輔助手段準(zhǔn)確地傳遞到日常工作中所使用的 測(cè)量儀器 、 量具 ， 以保證 量值統(tǒng)一 的全過程 。 (8)量值的溯源性： 通過一條 具有規(guī)定不確定度 的不間斷的比較鏈 ， 是 測(cè)量結(jié)果 或 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn) 的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn) （ 通常是國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn) ） 聯(lián)系起來的特性 。 1． 2． 3 基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn) （續(xù)） 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 40 測(cè)量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對(duì)性 ? 基準(zhǔn)的理論定義最嚴(yán)格 、 制作工藝技術(shù)最先進(jìn) 。 ? 原器基準(zhǔn)自身也會(huì)隨時(shí)間 、 地點(diǎn) 、 環(huán)境條件而變化 ， 甚至?xí)p壞 、 會(huì)失傳 。 ? 從現(xiàn)代科學(xué)的觀點(diǎn)來看 ， 最好的基準(zhǔn)是 原子基準(zhǔn) 。 一個(gè)時(shí)期的測(cè)量基準(zhǔn)反映當(dāng)時(shí)的人類認(rèn)識(shí)水平和科學(xué)水平 例：以太陽為基準(zhǔn) ， 時(shí)間測(cè)量的精確度 1天內(nèi)可達(dá)到 1秒鐘 。 而目前 銫原子鐘 的計(jì)時(shí)精確度在三百萬年內(nèi)也不超過 1秒 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 41 測(cè)量基準(zhǔn)的權(quán)威性和相對(duì)性 （續(xù)） 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 42 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的傳遞 中國計(jì)量院中國測(cè)試院國家標(biāo)物中心授權(quán)基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室大區(qū)國家計(jì)量中心省級(jí)計(jì)量所市（地）計(jì)量所分站縣（區(qū)）計(jì)量所工礦企業(yè)、商店、研究院所、醫(yī)院、學(xué)校等國防計(jì)量中心行業(yè)計(jì)量中心國家專業(yè)計(jì)量站國家標(biāo)準(zhǔn)Ⅰ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)工作標(biāo)準(zhǔn)自上而下逐級(jí)傳遞 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 43 1． 3 測(cè)量誤差的基本概念 測(cè)量誤差的定義 ? 測(cè)量的目的 : 獲得被測(cè)量的真值。 ? 真值 : 在一定的時(shí)間和空間環(huán)境條件下，被測(cè)量 本身所具有的真實(shí)數(shù)值。 ? 測(cè)量誤差 : ? 所有測(cè)量結(jié)果都帶有誤差 。 Axx ???電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 44 測(cè)量誤差的來源 （ 1） 儀器誤差： 由于測(cè)量儀器及其附件的設(shè)計(jì) 、 制造 、 檢定等不完善 ， 以及儀器使用過程中老化 、 磨損 、 疲勞等因素而使儀器帶有的誤差 。 （ 2） 影響誤差： 由于各種環(huán)境因素 （ 溫度 、 濕度 、 振動(dòng) 、 電源電壓 、 電磁場(chǎng)等 ） 與測(cè)量要求的條件不一致而引起的誤差 。 （ 3） 理論誤差和方法誤差： 由于測(cè)量原理 、 近似公式 、 測(cè)量方法不合理而造成的誤差 。 （ 4） 人身誤差： 由于測(cè)量人員感官的分辨能力 、 反應(yīng)速度 、 視覺疲勞 、 固有習(xí)慣 、 缺乏責(zé)任心等原因 ， 而在測(cè)量中使用操作不當(dāng) 、 現(xiàn)象判斷出錯(cuò)或數(shù)據(jù)讀取疏失等而引起的誤差 。 （ 5） 測(cè)量對(duì)象變化誤差： 測(cè)量過程中由于測(cè)量對(duì)象變化而使得測(cè)量值不準(zhǔn)確 ， 如引起動(dòng)態(tài)誤差等 。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 45 實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)際值 A（高一級(jí)以上的測(cè)量儀器或計(jì)量器具測(cè)量所得之值）來代替真值。 絕對(duì)誤差： 測(cè)量誤差的表示方法 測(cè)量誤差有 絕對(duì)誤差 和 相對(duì)誤差 兩種表示方法 。 （ 1） 定義 ：由測(cè)量所得到的被測(cè)量值與其真值之差 ， 稱為絕對(duì)誤差 。 0Axx ???x x A? ? ? 有大小，又有符號(hào)和量綱 x?電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 46 測(cè)量誤差的表示方法 （續(xù)） ? 真值是一個(gè)理想概念，大多數(shù)測(cè)量對(duì)象真值不可得，一般采用 約定真值 替代。 ? 真值的獲得： 1. 標(biāo)準(zhǔn)量 ，計(jì)量學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)量是已知的，可以使用。 2. 實(shí)際值 ，上一級(jí)測(cè)量儀器或者計(jì)量器具測(cè)量所得值。 3. 修正值 ，多次測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值通過修正后可以使用。 電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)微電子方向 2022/3/13 47 測(cè)量誤差的表示方法 （續(xù)） （ 2） 修正值 與絕對(duì)誤差的絕對(duì)值大小相等 ， 但符號(hào)相反的量值 ， 稱為修正值 測(cè)量儀器的修正值可以通過上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的檢定給出 ，