计量学基础——时间频率计量

秒定义及时频计量单位第一次科学的定义秒长是1820年从地球自转周期导出的平太阳秒，一直使用到1960年。

随后是从地球公转周期导出的历书秒，仅仅使用到1967年就被原子秒取代了。

每次定义的变迁，都是由于找到了更稳定的周期性运动。

本节重点介绍原子秒。

一、平太阳秒平太阳秒是以地球自转周期为基础导出的时间基本单位。

其准确性取决于地球自转的稳定性。

以真太阳为参照物观测地球的转动得出的秒称为真太阳秒。

地球上的观测者所在点与地球自转轴所在的平面称为子午面。

地球自转期间真太阳穿过子午面的时刻称为太阳对该观测者的中天。

显然，地球每自转一周，中天将出现两次。

观测者上方的中天称为上中天，下方（在地球的另一面）的中天称为下中天。

真太阳连续两次上(下)中天的间隔称为一个真太阳日。

由此得：86400真太阳日真太阳秒=如果地球除自转外，再无其他运动，则一个真太阳日就等于地球自转的周期。

但实际上，地球在自转的同时还绕太阳公转，这样在第一次上中天开始地球自转一周后，第二次上中天尚未到来，地球还需继续转一个角度才到达第二次上中天。

由此造成下列结果：真太阳日=地球自转周期+ΔT （θ）其中θ即为多转的角度，近似等于地球在公转轨道上在地球自转周期内相对太阳扫过的圆心角，ΔT (θ)为转过此圆心角所用的时间。

如图2-1所示。

图1-1真太阳日与地球自转周期的关系地球公转的轨道是一椭圆，故其公转的角速度是不断变化的，这就造成每一真太阳日内的ΔT (θ)值均不一样，在近日点处最大，远日点最小，两者之差约51秒。

由此得出的真太阳秒也就不够均匀，即不够稳定。

1820年，法国科学院决定用一年内真太阳秒的平均值作为时间基本单位，称为平太阳秒，即平太阳日=一年内所有真太阳日的平均值=地球自转周期+)(θT ∆)θT ∆为ΔT (θ)在一年内的平均值86400平太阳日平太阳秒=这是历史上第一次给秒进行科学定义。

显然，平太阳秒比真太阳秒稳定，且取决于地球自转周期的稳定性。

一二三四五计量领域的“十大计量”简介 计量是指实现单位统一、量值准确可靠的活动，是当代经济发展必须支撑的条件，是信息化的基础。

根据被测物理量的分类，可以分为长度计量、热工计量、力学计量、电磁计量、无线电计量、时间频率计量、声学计量、光学计量、化学计量、电磁辐射计量十大计量。

十大计量之长度计量 长度计量是对物体几何量的测量技术，包括：线纹、端度、平面度、角度、粗糙度、渐开线样板等。

生活中常用到直尺、钢卷尺，在军事和交通中广泛应用的卫星定位系统等，都是长度计量的研究成果。

十大计量之热工计量(温度计量) 热工计量利用各种物质的热效应来测量温度的计量技术。

包括：热电偶、热电阻、水银温度计、红外温度计、温度灯、温度仪表及自动测控装置、温度巡检仪、热象仪等。

十大计量之力学计量 力学计量是涉及质量、力值、密度、容量、力矩、机械功率、压力、真空、流量以及位移、速度、加速度、硬度等量的测量。

包括：质量、容量、流量、粘度、密度、真空、力值、硬度、重力、力矩、压力、转速、振动、冲击等。

如市场上的公平秤、电子计价秤、水表、燃气表、出租车计价器等准确与否都是由力学计量来保证的。

十大计量之电磁计量 电磁计量是根据电磁基本原理，应用各种电磁标准器和电磁仪表，对各种电磁物理量进行测量。

包括直流和交流的阻抗和电量、精密交直流测量仪器仪表、模数/数模转换技术、磁通量、磁性材料和磁记录材料、磁测量仪器仪表以及量子计量等。

近年来，变频调速技术的快速发展，变频测量仪器仪表的计量达到新的要求，变频测量仪器仪表的计量法规以及法定单位滞后于变频调速技术的发展，导致变频计量混乱的局面。

随着《JJF 1559-2016变频电量分析仪校准规范》、《JJF 1558-2016测量用变频电量变送器校准规范》的发布以及国家变频电量计量站正式挂牌成立，变频测量仪器仪表的计量得以规范。

十大计量之无线电计量 无线电计量指无线电技术所用全部频率范围及电气特性的测量。

新教科版科学五年级上册知识点整理第三单元计量时间3.1.时间在流逝1.在没有任何计时工具的情况下，我们可以根据一些自然现象，比如太阳东升西落去判断时间。

2.在远古时代，人类用天上的太阳来计时，日出而作，日落而息，昼夜交替，太阳自然而然成了人类最早使用的时间单位。

3.圭表圭表，是古代科学家发明的度量日影长度的一种天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成。

圭表和日晷一样，也是利用日影进行测量的古代天文仪器。

所谓高表测影法，通俗的说，就是垂直于地面立一根杆，通过观察记录它正午时影子的长短变化来确定季节的变化。

垂直于地面的直杆叫“表”，水平放置于地面上刻有刻度以测量影长的标尺叫“圭”。

4.日晷日晷，本义是指太阳的影子。

现代的“日晷”指的是人类古代利用日影测得时刻的一种计时仪器，又称“日规”。

其原理就是利用太阳的投影方向来测定并划分时刻，通常由晷针（表）和晷面（带刻度的表座）组成。

利用日晷计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久。

5.实验一：观察研究“一炷香”的时间实验材料：一根香、插香的盘子、打火机、秒表等等。

实验要求以及方法：①取一支香分别在香的1/4、1/2、3/4处做标记。

②点燃这根香并记录香燃烧到每个标记的时间。

③填写燃香时间记录表。

实验现象：一根香平均分成了4部分，每一部分燃烧所花的时间基本相同。

实验结论：一炷香燃烧的时间为半个小时。

通常情况下，一炷香燃烧的时间都是均匀的，因此在古时候没有钟表的时代里，大多数时候人们都可以用香燃烧的时间长短来大概计量时间。

除了可以用香燃烧的时间来记录时间，我们还可以用蜡烛燃烧的时间来记录时间。

6.研讨问题1：古人曾用过哪些方法计时？这些方法为什么能够帮助古人计时？方法一，利用太阳计时，日出而作，日落而息。

因为太阳每天东升西落，时间变化是有规律的。

方法二，利用太阳投射在地上的影子制作成日晷来计时。

因为太阳投射在地上的影子也是有规律可循的，因此人们可以利用这一规律制作成可以计量时间的日晷。

时间的计量与单位换算时间，作为一种物理量，是用来衡量事件发生过程中所用的持续时间。

虽然时间在日常生活中无处不在，但对于时间的计量和单位换算可能并不为人所熟知。

本文将介绍关于时间的计量方法和常用单位换算。

一、时间的计量方法1. 时钟计时法时钟是我们最常见的计量时间的工具。

根据时钟的刻度，我们可以测量过去或将来某个事件所持续的时间。

时钟计时法适用于日常生活中的时间计量，例如测量日常活动所花费的时间，掌握工作进度等。

2. 铯原子钟计时法铯原子钟是目前最准确的计时工具之一，它利用铯原子在特定条件下的辐射频率恒定不变的特性来计量时间。

铯原子钟被广泛应用于科学实验、天文学、导航系统等领域，它具备高精度和稳定性，并被作为国际计量单位“秒”的定义基准。

3. 天文现象计时法天文现象如日食、月食、星体运动等也可作为计量时间的方法。

通过观察这些天文现象的起始和终止时间，可以推算出一段时间的长度。

为了提高计量准确性，科学家们进行了大量观测和研究，积累了丰富的天文观测数据。

二、时间的常用单位换算1. 秒（s）秒是国际标准单位，它定义为铯原子一种特定跃迁的辐射所对应的时间，即“秒”是以铯原子的转变为基础来定义的，也是物理学上的基本单位之一。

2. 分钟（min）分钟是一种时间单位，它等于60秒，常用于表示较短时间的间隔。

例如，我们经常使用分钟来衡量会议、课程和电影的时长。

3. 小时（h）小时是时间单位中常见的一个，它等于60分钟或3600秒。

小时常用于表示较长时间的间隔，如工作时间、旅行时间等。

4. 天（d）天是一种时间单位，它等于24小时或86400秒。

天常用于表示较长时间跨度，如一个月的天数、旅行计划等。

5. 周（week）周是时间单位中较大的一种，它等于七天。

周常用于表示周期性事件或安排，如每周一次的会议、每周的学习计划等。

6. 月（month）月是一种时间单位，常用于表示较长的时间跨度。

然而，需要注意的是，月的长度并不固定，因为月亮围绕地球的轨道是椭圆形，导致月亮到达相同相位所需的时间略有不同。

1.计量基础知识1．1计量学分类目前，在我国按专业可分为：长度（几何量）计量、力学计量、热工计量、电磁计量、无线电（电子学）计量、时间频率计量、声学计量、光学计量、化学计量和电离辐射计量。

即所谓的十大计量。

1．2计量的定义及特点1．2．1计量的定义为实现单位统一、量值准确可靠的活动。

国际上没有对计量的定义，只有“测量（measurment）”的定义。

（测量－通过实验获得并合理赋予某量一个或多个量值的过程。

）（计量在企业的作用以及和检测的区别）1．2．2计量的特点1．2．2．1准确性准确性是计量的基本特点。

只有量值，而没有准确程度的结果不是计量（测量）结果。

也就是说，计量（测量）结果不但要给出被测量的量值，还应给出测量准确度（和测量不确定度），否则，计量（测量）结果是没有意义的。

1．2．2．2一致性无论在任何时间、任何地点、采用任何方法、任何器具，以及任何人进行测量只要符合计量要求的条件，计量结果就应在给定的误差范围内一致。

这样就可以实现国际互认，免去大量的重复测量，从而节约大量的人力物力和时间。

1．2．2．3法制性计量的社会性（涉及各行各业，方方面面）要求法制保障。

确保量值统一，不仅要靠技术手段，而且要有法律手段。

不但要有法律法规，还要有相应的机构来保证法律法规的执行。

国际上有国际法制计量组织（OIML）各国一般有相应的行政管理机构和法制实验室，美国有国家标准局和55个法制实验室，我国的政府计量行政部门是各级质量技术监督局（国家叫质量监督检验检疫总局），法制实验室叫做“法定计量检定机构”是由政府计量行政部门依法设臵或依法授权的。

1．2．2．4溯源性溯源性的定义：通过一条有规定不确定度的不间断得比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准，通常是以国家测量标准或国际测量标准联系起来的特征。

为了保证测量结果的准确可靠，任何量值都必须溯源到国家基准或国际基准或自然常数。

具有溯源性的测量才是有意义的。

试卷]计量人员计量基础知识试题计量人员计量基础知识试题单位姓名分数一、填空题（30分每空1.5分）1.《计量法》立法宗旨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。

2.我国《计量法》规定，国家采用国际单位制。

国际单位制计量单位和国家选定的其他计量单位，为国家法定计量单位。

3.我国《计量法》规定，计量检定必须按照国家计量检定系统表进行。

计量检定必须执行计量检定规程。

4.计量标准考核申请的初审时间一般不超过1个月。

《计量标准考核证书》有效期前6个月，建标单位应当向主持考核的计量行政部门申请计量标准考核复查。

5.我国选定的非国际单位制单位中，体积的计量单位是升，计量单位的符号是L。

6.我国选定的非国际单位制单位中，流量的计量单位是升每分，计量单位的符号是L/min。

7.某测量值为2000，真值为1997，则测量误差为3，修正值为-3。

8.精度0.5级量程0-10的计量仪表，其允许最大示值误差0.05，量程0-50的计量仪表，其允许最大示值误差0.25。

9.标准不确定度A类评定的基本方法是采用贝塞尔公式法。

10.某标准直流电压源输出电压1.000V,被检数字电压表指示为0.998 V,则数字电压表的示值误差为0.998-1.000 =-0.002 V。

二、判断题（40分每题2分）1.计量行政部门必须设置计量检定机构。

（×）2.使用无检定合格印、证的计量器具视为使用不合格的计量器具。

（√）3.国际单位制的简称符号是ISO。

（×）4.国际单位制的基本单位中，质量单位的符号是g。

（×）5.凡列入《中华人民共和国强制检定的工作计量器具目录》的工作计量器具都应实行强制检定。

（×）6.国家计量检定系统表和计量检定规程是计量检定所必须依据的技术规范。

（√）7．下列计量单位符号都是法定计量单位符号m、A、L、min。

计量基础知识计量起源计量起源于古代各国，沿用已久的各不相同的计量单位和有关的制度不可能自发地统一。

即使是一国范围内统一计量制度，也只有借助于政府的作用才可能实现。

公元前221年，中国的秦始皇曾下诏全国统一度量衡就是一个明显的例证。

早期的计量相当于所指的法制计量，只是范围较窄，主要限于与贸易和税收有关的测量而已。

计量管理工作的主要部分——法制计量，历来是由政府所主导的一项社会事业。

大致 18 世纪开始，由于国际贸易和科学技术的发展，欧洲国家之间出现统一计量制度的需求。

1867年举行的巴黎博览会上专门成立了“度量衡和货币委员会”，以处理因计量单位不同而产生的问题。

1875 年和 1955 年签订的《米制公约》和《国际法制计量组织公约》，都属于政府间的多边协议，相应成立的两个国际组织也都是政府间的组织。

计量的发展具有悠久的历史，大体上可以分为原始、经典和现代三个阶段。

原始阶段以经验和权力为主，大多利用人、动物或自然物作为计量基准。

例如，中国古代的布手知足、掬手为升、十发为程、黄钟律管等；相传在大禹治水时，就用了“准绳”和“规”、“矩”等计量器具体；公元前 221 年，秦始皇统一中国后即颁布诏书，建立了全国统一的度量衡制度，其中度制和量制的大部分采用了十进制，并实行定期检定计量器具的法制管理(见中国古代度量衡史)。

古埃及的尺度是以人的胳膊到指尖的距离为依据的，称之为“腕尺”(约 46 厘米)。

英国的码是亨利一世将其手臂向前平伸，从其鼻尖到指尖的距离(1yd =0.9144m)；英尺是查理曼大帝的脚长(1ft =0. 3038m)；英寸是英王埃德加的手指关节的长度(lin =25. 4mm)；而英亩则是两牛同轭，一日翻耕土地的面积(1英亩=4.05X103平方米)。

经典阶段一个以宏观现象与人工实物为科学基础的阶段。

标志是 1875 年签订的《米制公约》。

包括根据地球子午线 1 /4 长度的一千万分之一建立了铂铱合金制的米源器；根据1m3水在规定温度下的质量建立了铂铱合金制的千克源器；根据地球绕太阳公转周期确定了时间(历书时)单位秒等。

计量基础知识第一节量和计量一、量的定义量的定义：现象、物体和物质的可以定性区别和定量确定的一种属性。

由定义可知：被研究的对象可以是自然现象，也可以是物质本身。

同时，应该注意到这个概念的两种含义：一方面是量的定量确定，如人们通常所理解的那样，指量的大小、轻重和长短等概念即量的具体意义；另一方面是指现象、物体和物质的定性区别，把量区别为长度、质量、时间、温度电流和电阻等即量的广义含义。

量总是由数值和计量单位组合表示。

在使用相同计量单位的条件下，较大的数值表示较大的量；较小的数值表示较小的量。

用没有计量单位表示的纯数值表示量的大小是没有意义的。

即量的表示都必须在其数值后面注时计量单位。

量的大小并不随所用计量单位而变，可变的只是单位和数值。

二、量的分类量的分类：在我们的实际工作中，将量按学科划分为十大类：几何量、力学、温度、电磁、电子、时间频率、电离辐射、声学、光学和化学。

1．几何量计量：对物体几何形状所涉及的物理量进行的测量。

主要包括：端度、线纹、角度、表面粗糙度、平面度、直线度、表面几何尺寸的精密测量。

2．力学计量：包括质量、容量、密度、压力、真空、流量、力矩、速度、加速度、硬度、冲击、转速、振动等。

3．温度计量：利用各种物质的热效应，研究测量温度的技术。

按测量范围划分有：超低温、低温、中温、高温、超高温计量。

4．电磁计量：根据电磁学原理，应用各种电磁基、标准器和仪器、仪表，对各种电磁物理现象进行测量，按电、磁特性分为电学计量和磁学计量；直流计量和交流计量；5．电子计量：无线电技术所用全部频率范围内的一切电气特性的测量；6．时间频率计量：时间和频率的计量，时间和频率在数学上互为倒数关系；7．电离辐射计量：计量放射性物质本身有多少的量和计量辐射、被照介质相互作用的量；8．声学计量：专门研究物质中声波的产生、传播、接收和影响特性中有关计量的知识领域；9．光学计量：光辐射在传播过程中功率、能量的转换和变化；在传播过程中光线的行踪；10．化学计量：对种物质的成分和物理特性，基本物理常数的分析、测定。