测量学的应用例1

电学计量就是按照国家有关计量的法律法规，应用电测量器具，依据相应的检定规程对被测电参量进行定量分析的一门科学;是人们掌握电学知识，发展电学理论和电学技术的重要手段。电学计量技术具有测量灵敏度高、准确度高，易于实现直接、连续和远距离测量等特点。然而在电学测量的过程中对其的影响因素也很多，而且不易被察觉。在对电学仪器计量的实验中，测量的结果并不是被测产品的真实值，最早引用“误差”的概念引起了不小的争论，直到1927年，德国物理学家海森泊基于量子力学理论提出了不确定度关系。随后，不确定度评定理论被广泛地引用在对电学的计量中。

1.测量不确定度评定方法

不确定度是一个合理表征测量结果的分散性参数，它是一个容易定量、便于操作的质量指标。目前国内常用的不确定度评定主要分为基于统计理论的静态不确定度评定和基于新模型、新理论的动态测量不确定度两种评定方法。

不确定度评定过程如图1所示。

图1 不确定度评定过程

（1）静态不确定度评定

刘智敏提出的采用最大方差法来对测量结果的标准不确定度进行评定;宋明顺等人给出了测量值为一种最小二乘测量结果扩展的不确定度评定公式，此测量结果服从正态分布且相互独立，并在实际应用中得以验证，弥补了GUM在该问题表述上的不足。张海滨等人对测量不确定度评定模型进行了验证，用埃奇沃思级数展开形式来表示测量数据的分布函数，然后由蒙特卡罗模拟法产生大量符合此分布函数的测量数据的模拟值，把计算出的模拟值的标准差作为不确定度评定的验证值，从而能实现对各种不确定度评定模型的验证。

（2）动态不确定度评定

动态测量不确定度的理论是现代误差理论的精髓，也代表了当代误差理论的研究方向及进展。在理论上告别了以统计理论为基础的传统方法，弥补了基于统计理论的传统评定方法的不足。但由于动态不确定度评定起步较晚，它不能适用所有统计理论中的不确定度问题，如果把动态静态不确定度结合使用，会受到显著的效果。

2.影响电学计量检定和校准过程误差的因素

（1）测量人员

①人员误差

每个人的操作手法不同、对检定规程的理解不同、自身电学知识的掌握程度不同都可能会形成一定的系统误差。这些人为的误差可以通过对测量人员培训和勤练习的方式来使误差减少。

②读数误差

测量过程中读数应从垂直于仪表表面的固定角度观察指针进行读数，如从不同角度读数或者个人习惯性的估读方式即会造成系统误差。

③操作误差

在检定和校准的实际操作过程中，不同的操作方法也可以带来一定的误差，如转换机械式开关在转换过程中所用力度不同等方式。

（2）测量仪器

①标准量具

我们日常检定和校准过程中的标准量具如电阻表就有一定的级别，这就是它的系统误差，它是需要按电阻表生产设计的性能和相关的检定规程来规定的，并且具有有效期，但是如果标准量具已经超过有效期，系统误差就必须重新确定。在测量仪器生产中，使用的生产标准因应用而不同，规定的范围也不同，导致电子计量过程中的精准度和准确度也不同，测量出的这些数据也会产生系统误差。

②仪器仪表显示特性

每种仪器的灵敏度、准确度不尽相同，显示的有效数字位数也不同，如仪器显示的有效位数不够也会造成误差。此外还有刻线不清晰、光点不够亮、刻度不均匀等也会造成误差。

③数字仪表间隔采样

数字仪表是用间隔采样后通过A/D转换的方法把被测值变成数字量，这样的间隔采样就可能漏掉一些被测量的波动信息，从而产生误差。

（3）测量方法

①检定规程

测量仪器检定和校准规程是严谨的，需要严格按照该仪器的检定规程操作，测试人员如在检定和校准过程中脱离了检定规程，这样就会产生误差，这种误差是可以通过严谨的检测过程避免的。

②非标方法

在校准实验室中都会严格按照检定规程进行仪器的检定和校准，但在一些企业中会用到一些非标方法，因此由于校准方法的不一致，结果就可能会有差异，误差也就会随即产生。

（4）测量环境

测量环境属于检定和校准过程中影响不确定度的一大外部因素，很多外部环境的变化都会引起误差，其中包括空间外磁场和电路元件间产生的磁场、电场、静电、不符合检定规程的外部环境条件、湿度、压强和振动等条件都可以引起元件参数的变化而导致误差的产生。

（5）电路元件

①元件的稳定性

电路元件随着时间的推移会发生老化，它的数值也会随时间产生变化，而且这种变化是不易察觉的，更需要我们谨慎对待，要严格按照电路元件的使用期进行更换，这样才能避免电路元件对检定结果造成误差。

②元件的线性与非线性

我们根据元件的线性与非线性选择不同的处理方法，电流和电压的不同也会导致非线性元件的测量结果差异很大，例如灯泡的电阻等。

电学计量检定和校准过程中存在系统误差是不可避免的，本文就是通过分析测量不确定评定来了解影响测量过程产生系统误差的因素，从而尽可能的避免这些因素，使我们在日常检定和校准过程中测量仪器的测试值无限接近于它的“真实值”。这也是对我们校准实验室的考验，需要我们检定人员在准确度要求较高的电学测量和电学计量检定时万不可掉以轻心，要以认真的科学态度、严谨的工作方式对待电学计量工作。

参考文献

[1]刘智敏.不确定度评定的一种方法-最大方差法[J].宇航计测技术，1998（1）：24-35.

[2]宋明顺，顾龙芳，陈意华.最小二乘测量结果不确定度的评定及案例[J].计量技术，2000（1）：43-45.

测量学的应用例2

例1 如图1所示为悬球式风力测定仪的原图，P为金属球，悬挂在一细长金属丝下面，O为悬挂点，R0是保护电阻，CD是水平放置的光滑电阻丝，与细金属丝始终保持良好接触。无风时细金属丝与电阻丝在C点接触，此时电路中电流表读数为I0，有风时金属丝将偏转一角度，角θ与风力大小有关。已知风力方向水平向左，OC=h,CD=L,球的质量为m，电阻丝单位长度的阻值为K，电源内阻及金属丝电阻均不计，金属丝偏转θ角时，电流表示数为I′，此时风力大小为F，试写出：

（1） 风力大小F与θ的关系式；

（2） 风力大小F与电流表示数I′的关系式。

解析 （1）有风时，对于金属球P受重力G = mg,风力F，金属丝拉力T（如图2）保持平衡，由平衡条件：F = T・sinθ①

2 测量加速度大小

例2 如图3所示是一种悬球式加速仪，它可以用来测定沿水平轨道运动的列车的加速度，m是一个金属球，它系在金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为L的电阻丝，其阻值为R。金属丝和电阻丝接触良好，摩擦不计，电阻丝的中点C焊接一根导线；从O点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 （金属丝和导线电阻不计），图中虚线OC与AB垂直，且OC=h，电阻AB接在电压为U的稳压电源上，整个装置固定在列车中，使AB沿着车前进的方向，列车静止时金属丝呈竖直状态，当列车加速或减速前进时，金属丝将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小。

（1） 当列车向右作匀加速运动时，试写出加速度a与电压表的读数U0的对应关系式，以便重新刻制电压表表面，使它成为能够直接读加速度数值的加速度计；

（2） 这个装置能测得的最大加速度为多大？

（3） 为什么C点设置在电阻丝AB的中间？

解析 我们知道，加速度是不易直接测量的力学量，但可通过小球的偏移转化成变阻器触点的移动，而使电压表的读数变化，达到测量加速度的目的。

解决此问题的关键是金属丝与电阻丝接触点D的水平位移跟加速度之间的定量关系。找到了这个关系，也就随之得到加速度跟电压之间的变化关系。

（1）设列车加速度为a时，小球偏离竖直方向θ角，解法同例1，如图4所示：

tanθ=ΣFmg ①，且ΣF=ma ②，

tanθ=DCh③

联立①、②、③可得：a=gDCh④

从电路部分来分析，设此时电压表的读数为U0，根据分压原理和对“均匀电阻丝区间电压与电阻线长度成正比”的关系，有：

U0RDC=UR=DCL ⑤

联立④、⑤两式可得：a=glhU0/U⑥

从上式进行分析 a∝U0 ，由此根据上式，可将电压表的电压读数一一对应地改写成加速度的数值，电压表便改制成了加速度计。

（2）这上装置测得最大加速度的情况是D点移到A点时，这时:U0=U/2 ,故amax=g・L/2h ⑦

（3）C点设置在电阻丝AB的中间的好处是，利用这个装置还可以测列车作匀减速运动时的负加速度大小，这时小球将偏移向OC线的右方。

3 测量速度的大小

例3 如图5是一测速计原理图，滑动触头P与某运动的物体相连，当P匀速滑动时，灵敏电流计中有一定的电流通过，从灵敏电流计示数可得运动物体的速度。已知电源电动势ε＝4V，内阻r＝10Ω，AB为粗细均匀的电阻丝，阻值R＝30Ω，长度L＝30cm，电容器的电容C＝50μF。观测得灵敏电流计的示数为I＝0.05mA，方向由N流向M。试求：运动物体速度的大小和方向？

解析 此题较一般问题新颖，有一定的难度，这就要求学生有一定的分析和处理问题能力。解答此题的关键是找到电流和速度的关系，只有这样，问题才能迎刃而解。

电阻丝两端的电压，由分压原理可知：

εR+r=UABRUAB=ε・RR+r①

而电阻丝每单位长度的电压：ΔU=UABL ②

单位时间内电容器两极积的电压变化量：

ΔUc=ΔU・v③

单位时间内电容器电荷的变化量：

ΔQ=ΔUc・C ④

电容器（通过G）的充电或放电电流在数值上等于单位时间内电容器电荷的变化量：I=ΔQΔt ⑤

联立 ①～⑤ 式可得：v=Ic・(R+r)・L・Δtε・R・C ⑥

将已知条件代入上式可得：

v=0.05×10-3×(30×10)×0.3×14×30×50×10-6=0.1m/s

由于此题所给电流方向是NM，此过程为电容器充电，即运动物体由B向A运动。

4 测量质量的大小

例4 （2001年上海市高考试题）某学生为了测量一物体的质量m，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力（其比例系数为k），如图6所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为零；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体质量成正比的输出电压U。

现有下列器材：力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个，开关及导线若干、待测物体（可置于力电转换器的受压面上）。请在如图6所示的方框内完成对物体质量的测量。

（1） 没计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，在方框中画出完整的测量电路图。

（2） 简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m。

（3） 请设想实验中可能会出现的一个问题。

解析 在当年，力电转换器对学生来讲是一个全新的仪器，要求学生通过考题所给的信息，学会如何正确使用该议器，并完成对未知质量的测量。力电转换器作为测量质量的工具，应与其它测量仪器一样，（1）使用前必调零：即当受压面上未放物体时，通过对输入电路的输入电压的调节，从而使输出电压为零，这就是力电转换器的调零工作。为了使输入电路的电压调节范围尽可能的大些，因而必须用滑动变阻器组成如图7所示的分压电路；（2）然后根据此题所提供的"被测物体质量与输出电压成正比"的信息，先在受压面上放一质量已知为m0的砝码，测出输出电压U0的值；（3）再将被测物体放在受压面上，测出输出电压U的值。

第（3）问为开放性试题，让学生对这一测量过程提出一、两个可能出现的问题。

（1）因电源电压不够而输出电压调不到零；

测量学的应用例3

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0168-01

一、研究背景

随着工业化的大力发展，测量技术的应用也越来越广泛，并有了更高、更好的发展空间。现代化工业要快速地发展，就离不开测量技术，社会对测量人才的需求不断提高，测量是一切工业发展的尖头兵。高等职业院校培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的全面高等技术应用性专门人才，而如何提高学生的基本能力和基本技能是高等职业院校一直探索的一个重要的现实性课题。

过去，学院实训、多媒体设备有限，老师主要靠一支粉笔+一张嘴授课，学生参与实践的机会少，从而产生了对该门课程的厌学情绪。自从我院测量实训室硬件设备不断完善、实训基地不断增加，为任务驱动教学法在测量学课程中的实施提供了条件。

二、任务驱动法

“任务驱动”就是在学习信息技术的过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。

任务驱动教学法，核心内容是一种以往以传授知识为主的传统教学理念，转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学理念；将再现式教学转变为探究式学习，使学生处于积极的学习状态，每一位学生都能根据自己对当前问题的理解，运用自己掌握的知识和技能提出问题、解决问题。

三、任务驱动法在高职《测量学》课中的应用

《测量学》课程是一门理实一体化很强的课程，其主要任务是将理论教学和实践教学有机地结合起来，培养学生动手操作能力，激发学生潜能。如：水准仪、全站仪、GPS接收机等的操作原理、操作技能及内业数据处理，其目的是培养学生发现问题、解决问题的能力。下面通过一个实例加以说明：

课题题目：基于榆职神院校园测图数字化的研究和应用

实施过程：（一）第一阶段：资料收集、分组

收集水准测量、导线测量、数字测图的文献资料，准备相关测量规程。

导线测量、水准测量内容各分成2大组，数字测图分成7人一组，共6组（前三小组工作对象是图书馆以北，后三小组工作对象是图书馆以南包括图书馆）。（二）第二阶段：任务实施

第一步：三级导线测量内、外业（如图1、图2）；第二步：四等水准测量内、外业（如图1、图2）；第三步：校园数字测图；第四步：南方CASS成图（如图3）；第五步：添加校园管网图及属性（如图4）；第六步：复核（参照施工设计图）。（三）第三阶段：总结。

四、教学效果与教学反思

通过任务教学法在《测量学》课中的应用，我深刻地体会到了，学生们对测量技术的学习热忱、对实践教学的喜欢和肯定，对所测成果表现出的自豪感，真正意义上喜欢上了这门课程、这一领域，体现了自己的社会价值，能进行准备的自我定位，实现了高职教育的贯彻的宗旨。

当然，这种方法在实施过程中还不尽完美，我还将继续探索，不断成长，使课堂更加生动、活泼，使孩子们更加满意。

测量学的应用例4

测绘学古老而现代，绘学现在正在向一门刚兴起的学科―地球空间科学发展。测绘学是一门古老的学科，有着悠久的历史。测绘学的发展在世界上古史时代，就有利用测绘学治理尼罗河泛滥后农田边界整理的传说。公元前7世纪，管仲在其所著《管子》一书中已收集了早期的地图27幅。公元前5世界至3世纪，我国已有利用磁石制成最早的指南工具“司南”的记载。公元前130年，西汉初期便有了《地形图》和《驻军图》，为目前所发现我国最早的地图。随着人类社会的进步和科学技术的不断发展，测绘学科的理论、技术、方法及其学科内涵也随之发生了很大的变化。尤其是在当代，由于空间技术、计算机技术、通信技术和地理信息技术的发展，测绘学的理论基础、工程技术体系、研究领域和科学目标与传统意义上的测绘学有了很大的不同。

测绘学的主要研究对象是地球（当然再未来将发展到外太空，研究其他的星球）。人类对地球形状认识的逐步深化，要求精确测定地球的形状和大小，从而促进了测绘学发展。因此，测绘学可以说是地球科学的一个分支。测绘学的研究成果是以地图为代表的信息产品，地图的演变及其制作过程、方法是测绘学进步的一个主要标志。测绘学获取观测数据的工具是测量仪器，测量学的发展很大程度上取决于测绘方法和测绘仪器的创造和改革。测绘仪器的发展经历了早期的游标经纬仪到小平板、大平板仪、水准仪、航空摄影机、摆仪、重力仪、全站仪，测量机器人，数字绘图机。成果也从原来的手绘地图到数字地图，由原来的二维地图到现在的三维地图，四维地图，最近由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研制的“天地图”这一伟大成果就是一个很好的代表。

测绘学的科学地位和作用意义重大。在科学研究中的作用：测绘学在探索地球奥秘和规律、深入认识和研究地球的各种问题中发挥着重要的作用。现在的测量技术可以提供几乎任意时区域分辨率系列，具有检测瞬时地理事件如地壳运动，重力场的时空变化，地球的潮汐和自转等问题，这些观测成果可以用于地球内部物质的研究，尤其在解决地球物理方面可以起到辅助作用。测绘学在国民经济上的作用是广泛。丰富的地理信息是国民经济和社会信息化的重要基础，为构建“数字城市”“数字中国”提供了重要的资源。在现代化战争的今天，测绘学在武器的定位、发射、精确制导等方面发挥着不可代替的作用。另外在防灾减灾方面，测绘做出了不可磨灭的作用，2008年汶川特大地震中，测量所的的地图在救灾中起指导作用，减少了灾难等带来的重大损失。在以后的发展中，测绘在防灾、减灾上仍然将发挥它的作用。

测绘学的分类。随着测绘科技的发展和时间的推移，在发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。大地测量学研究和测定地球的形状、大小和地球重力场，以及地面点的几何位置的理论和方法。普通测量学 研究地球表面局部区域内控制测量和地形图测绘的理论和方法。局部区域是指在该区域内进行测绘时，可以不顾及地球曲率，把它当作平面处理，而不影响测图精度。摄影测量学 研究利用摄影机或其他传感器采集被测物体的图像信息，经过加工处理和分析，以确定被测物体的形状、大小和位置，并判断其性质的理论和方法。测绘大面积的地表形态，主要用航空摄影测量。工程测量学 研究工程建设中设计、施工和管理各阶段测量工作的理论、技术和方法。为工程建设提供精确的测量数据和大比例尺地图，保障工程选址合理，按设计施工和进行有效管理。海洋测绘 研究对海洋水体和海底进行测量与制图的理论和技术。为舰船航行安全、海洋工程建设提供保障。地图制图学 研究地图及其编制的理论和方法。

测量学的应用例5

相关工作人员需要清醒的认识到一个方面的问题：在实际化学检测工作当中，工作人员往往需要将所得出的检测结果与既定的限定值参数相比较，并作出相应的测定结果符合性声明，以此对测定结果的真实性与精确性作出客观说明。然而我们知道，所有测量结果在一定程度上均带有显著的不确定度特征。换句话来说，如果在化学检测过程当中不考虑不确定度因素的影响，我们就无法针对化学检测测量结果作出精确的说明与解释，从而导致评价与决策带有不可避免的高风险特征。特别值得注意的一点在于：对于化学检测测量结果极其接近既定限定值参数的情况而言，若未针对测量不确定度相关问题引起关注或是考虑测量不确定度的方式存在问题，整个化学检测结果作用之下的结论可能与事实结论背道而驰。相关规范性标准针对这一问题做出了系统说明：对于化学检测而言，在检测的目的是将检测结果与既定限制参数相比较的情况下，有关测量不确定度的研究是必要且必须的。据此，笔者现针对测量不确定度在化学检测符合性评定中的应用问题做详细分析与说明。

1.测量不确定度与测量结果不相关分析

在当前技术条件支持下，部分标准在测量结果与限定值参数的过程当中直接针对测量结果的合格性加以判定的。一般来说，低于规定限定值参数的测量结果判定为有效，等于或是高于规定限定值参数的测量结果判定为无限。从这一角度上来说，此种判定方式对于化学检测过程当中测量不确定度的大小有着间接或是直接的约束行为。换言之，此种测定方式势必会导致决策风险水平的提高。基于此，在做符合性判定的过程当中，大多数产品标准并为就如何应用不确定度的相关内容加以阐述。而从化学检测试验室角度上来会所，在考虑不确定度对测量结构影响并进行符合性评定的过程当中，测量结果的合格性情况可以判定为3种，即不合格、合格以及不确定是否合格。这也就意味着：在对测量结果符合与否指标进行判定的过程当中需要扩展不确定度（扩展不确定度在GUM原则作用之下进行评定，由合成标准不确定度以及包含因子这两部分构成）。更为关键的一点在于：包含因子在选择过程当中应当依照置信水平、有效自由度以及被测量概率分布这几方面因素综合考量（一般来说，置信水平参数应当考虑设定在90％以上）。

在部分情况下，我们在获取测量结果并针对其做复合型评定的过程当中首先需要明确一个相对精确的置信水平。在正态分布作用之下，化学检测测量结果与上限值参数比较之间的计算方式是既定的。相关实践研究结果表明：尽管基于不同分布假设情况中针对同一测量结果所得到的置信水平存在一定的差异性，进而导致测量分布无法被有效且精确的估计。

2.测量不确定度与测量结果相关分析

针对上文有关不确定度与测量结果不相关状态下如何应用测量不确定进行化学检测符合性评定的相关分析，我们还应当重视另外一种有关测量结果与既定限制的关系情况，即不确定度与测量结果的相关性。以有关果蔬粉中总抗坏血酸含量测定数据分析为例，化学检测作用之下，测定结果示意表中应当列出的指标包括了质量分数，扩展不确定度参数以及相对扩展不确定度参数。并有着以下结论：在高质量分数区域范围当中，测定结果与扩展不确定度之间存在一定比例的相关性关系。与此同时，在低浓度质量分数区域范围当中，扩展不确定度参数的变化波动是比较稳定的。基于此，在针对化学检测结果进行符合性评定的过程当中应当依照：常数2+（比例常数?测量结果）2的平方根方式加以计算。特别值得注意的一点在于：无论合成标准的不确定度是应用何种方式所获取的，扩展不确定度计算均需要纳入基于被测量的分布范围当中加以考量。

3.测量不确定度报告及表示分析

在一般情况下，有关测量不确定度的报告与表示应当在GUM统一性原则的作用之下加以完成，并以“测量结果±扩展不确定度”的方式加以列示。特别值得注意的一点在于：对于那部分化学检测测量结果极其接近与该质量特性自然限量（此处的自然限量多指质量分数100％或是自然数0），还有另一种情况在于化学检测结果已无限接近与检出限参数。在此种状态之下，测量不确定度的报告及表示就需要考虑一个方面的问题：因为此时检测结果所涉及到的包含区间存在可能超出合理范围的部分，为此可考虑直接将包含区间内部超出合理范围的部分直接剔除，这也是当前技术条件支持下解决此类问题的最普遍方式。

4.结束语

总而言之，化学检测所涉及到的符合性评定从本质上来说就是一种以测定结果为中心，对所估计真值与限定值进行衡量与比较的方式，其同样也是分布数学期望同数值的比较方式。本文针对测量不确定度在化学检测符合性评定中的应用问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。　[科]

【参考文献】

［1］赵则祥,蒋庄德,王海容等.纳米压入法微机械材料力学性能测量不确定度的影响因素分类及评价[J].稀有金属材料与工程.2002.31.（05）:363-366.

［2］祝连庆,陈青山,董明利等.基于双频激光干涉的坐标测量机测量不确定度检定系统[J].仪器仪表学报.2006.27.（Z1）:108-109.119.

测量学的应用例6

中图分类号：O651 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）19-0143-01

现阶段，在目前的化学工业生产领域当中，为了能够更好的确保产品的质量，就需要我们通过运用各种检测手段，来进行产品原材料、成品或半成品进行检测，质量检验部门常常需要通过获得的检测结果来判定产品的各项质量指标是否符合规定的技术指标的要求；其次自我国加入WTO以来，我国和其他国家的贸易往来日渐频繁，对于化学分析结果的用户，特别是涉及到国际贸易领域，正在受到越来越大的压力减少取得化学分析结果重复性劳动，增强对自身测量结果的信心，不可避免会应用到测量不确定度。

一、基本概述

通常情况下，在化学检测工作中，要求工作人员必须要针对于所得出的检测结果与既定的限定值参数相比较，并作出相应的测定结果符合性声明，以此对测定结果的真实性与精确性作出客观说明。然而我们知道，所有测量结果在一定程度上均带有显著的不确定度特征。换句话来说，如果在化学检测过程当中不考虑不确定度因素的影响，我们就无法针对化学检测测量结果作出精确的说明与解释，从而导致评价与决策带有不可避免的高风险特征。特别值得注意的一点在于：对于化学检测测量结果极其接近既定限定值参数的情况而言，若未针对测量不确定度相关问题引起关注或是考虑测量不确定度的方式存在问题，整个化学检测结果作用之下的结论可能与事实结论背道而驰。相关规范性标准针对这一问题做出了系统说明：对于化学检测而言，在检测的目的是将检测结果与既定限制参数相比较的情况下，有关测量不确定度的研究是必要且必须的。据此，笔者现针对测量不确定度在化学检测符合性评定中的应用问题做详细分析与说明。

二、化学检测符合性评定中对测量不确定度的应用分析

现阶段，在社会的长期发展中，人们对于测量不确定度的认识也慢慢的加深，开始有越多越多的化学检测实验室开始意识到测量不确定在衡量检测结果的质量上的重要性。测量不确定在测量结果报告和符合性判定时的重要性，尤其对于化学检测领域，由于人员操作的操作误差，取样的代表性，测量仪器的不稳定性，以及所用到的标准品的值的不准，测量方法的近似性，以及重复测量观测值的变化等等诸多因素都会影响到最终结果的准确性，因此在结果表示时引入测量不确定度有着极其重要的影响。

（一）测量不确定度与测量结果不相关分析

就针对于目前的技术条件来说，部分标准在测量结果与限定值参数的过程当中直接针对测量结果的合格性加以判定的。一般来说，低于规定限定值参数的测量结果判定为有效，等于或是高于规定限定值参数的测量结果判定为无限。从这一角度上来说，此种判定方式对于化学检测过程当中测量不确定度的大小有着间接或是直接的约束行为。换言之，此种测定方式势必会导致决策风险水平的提高。基于此，在做符合性判定的过程当中，大多数产品标准并为就如何应用不确定度的相关内容加以阐述。而从化学检测试验室角度上来会所，在考虑不确定度对测量结构影响并进行符合性评定的过程当中，测量结果的合格性情况可以判定为3种，即不合格、合格以及不确定是否合格。这也就意味着：在对测量结果符合与否指标进行判定的过程当中需要扩展不确定度（扩展不确定度在GUM原则作用之下进行评定，由合成标准不确定度以及包含因子这两部分构成）。更为关键的一点在于：包含因子在选择过程当中应当依照置信水平、有效自由度以及被测量概率分布这几方面因素综合考量（一般来说，置信水平参数应当考虑设定在90%以上）。在部分情况下，我们在获取测量结果并针对其做复合型评定的过程当中首先需要明确一个相对精确的置信水平。在正态分布作用之下，化学检测测量结果与上限值参数比较之间的计算方式是既定的。相关实践研究结果表明：尽管基于不同分布假设情况中针对同一测量结果所得到的置信水平存在一定的差异性，进而导致测量分布无法被有效且精确的估计。

（二）测量不确定度与测量结果相关分析

我们就以有关果蔬粉中总抗坏血酸含量测定数据分析为例，化学检测作用之下，测定结果示意表中应当列出的指标包括了质量分数，扩展不确定度参数以及相对扩展不确定度参数。并有着以下结论：在高质量分数区域范围当中，测定结果与扩展不确定度之间存在一定比例的相关性关系。与此同时，在低浓度质量分数区域范围当中，扩展不确定度参数的变化波动是比较稳定的。基于此，在针对化学检测结果进行符合性评定的过程当中应当依照：常数2+（比例常数/测量结果）2的平方根方式加以计算。特别值得注意的一点在于：无论合成标准的不确定度是应用何种方式所获取的，扩展不确定度计算均需要纳入基于被测量的分布范围当中加以考量。

（三）测量不确定度报告及表示分析

通常来说，有关测量不确定度的报告与表示应当在GUM统一性原则的作用之下加以完成，并以“测量结果±扩展不确定度”的方式加以列示。特别值得注意的一点在于：对于那部分化学检测测量结果极其接近与该质量特性自然限量（此处的自然限量多指质量分数100%或是自然数0），还有另一种情况在于化学检测结果已无限接近与检出限参数。在此种状态之下，测量不确定度的报告及表示就需要考虑一个方面的问题：因为此时检测结果所涉及到的包含区间存在可能超出合理范围的部分，为此可考虑直接将包含区间内部超出合理范围的部分直接剔除，这也是当前技术条件支持下解决此类问题的最普遍方式。

三、结语

总而言之，从本质上来讲，化学检测本身所涉及到的符合性评定，其实就是一种以测定结果为中心，对所估计真值与限定值进行衡量与比较的方式，其同样也是分布数学期望同数值的比较方式。本文针对测量不确定度在化学检测符合性评定中的应用问题做出了简要分析与说明，希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

测量学的应用例7

Mechanics

2005, 354pp.

HardcoverUSD85.00

ISBN 978-0-521-81518-5

S.塔沃拉里斯 著

本书全面阐述流体力学中的各种测量方法，既有经典的方法，又有最新的技术，内容包括流量、压力、速度、温度和壁的切应力等参数的测量，以及流动可视化。书中涉及大量有关系统响应、测量的不确定性、信号分析、光学、流体力学仪器和实验室实践等基本素材，还有丰富的插图，大量的参考文献和100多个练习，是流体力学研究的有用工具。

全书分为两部分含15章。第一部分一般概念，含第1~7章。第1章流动的性质和基本原理，论述流体力学的基本原理；第2章测量系统，介绍各种测量系统中所用的定义和概念；第3章测量的不确定性，讨论测量的不确定性的定义和估计的方法；第4章信号调节、识别和分析，叙述信号调节、识别和统计处理所需的仪器操作和程序方面的基础知识；第5章光学实验的基础，介绍光学测量所需的概念和基本知识；第6章流体力学的设备，汇集流体力学测量设备的基本元素，供读者在设计时选择参考；第7章走近完美的试验，讨论进行完美的试验所需的一些因素。第二部分测量技术，含第8~15章。第8章流动压力的测量，介绍在流体动力学试验室测量压力所用的相关设备；第9章流量的测量，阐述测量流量所用的一般仪器和技术；第10章流动的可视化技术，简单介绍流动显示技术的通用方法；第11章局部流动速度的测量，讨论流动速度测量的几种方法；第12章温度的测量，阐述一般的温度计和在流体力学研究中使用的其他测量温度方法；第13章成分的测量，叙述混合流体中识别成分和相对比例的方法；第14章壁切应力的测量，简述流体流动时，与流体接触的表面上流体的切向力；第15章展望，指出实验流体力学发展的方向。

本书自成一体，通俗易懂，可作为流体力学测量相关领域的大学生和研究生的教科书，也可供流体力学测量技术的工程师和科学家参考和阅读。

吴永礼，研究员

测量学的应用例8

一、工程概况

以贵（阳）广（州）高铁GGTJ-10标一工区为例，该工区桥梁39座，总长18.96km；路基38段，总长7.024 km，涵洞11座，梁场1处。起始于怀集县蓝钟镇葵扇大桥，前行进入马宁镇、经梁村镇后穿越汕昆高速公路跨、马宁河与S349省道后横跨二广高速公路至大沙大桥。沿线位于丘陵区边缘地带，地形起伏较大，地面高程40～110m。其中测量的主要任务是：复核精密控制网（CPⅠ、CPⅡ、CPⅢ）及加密控制点；路基、桥涵的沉降变形观测；测量资料的整理归档；竣工测量的移交等工作。

二、客运专线控制网的建立

1铁路客运专线精密测量

客运专线铁路精密工程测量是为了保证客运专线铁路非常高的平顺性，轨道测量精度要达到毫米级。观测的主要内容是路基、桥涵沉降观测和梁体徐变。沉降观测应测定路基、桥涵地基的沉降量、沉降差及沉降速度。对于无砟轨道，这就要求对施工精度有着更严格的要求，务必建立一套与之相适应的精密工程测量体系，精密工程测量体系应包括勘测、施工、运营维护测量控制网，即“三网合一”。

2精测网的建立

精密工程测量的内容：CPⅠ基础平面工程控制点（网）；CPⅡ 线路平面控制点（网）；CPⅢ 无碴轨道平面控制点（网）；运营维护测量控制网；精密二等水准测量。目前主要接触和使用的是CPⅠ、CPⅡ及相关的加密水准控制点。加密控制点153个由我单位陆续完成，线下工程测量的复测工作由测量队在工程开工前完成，完成后的成果报测量专业工程师签字后方可运用于现场施工测量，平差结果都满足铁路工程测量规范及二等水准精度的要求。

3坐标高程系统

我单位施工所需的平面加密控制网的坐标系统与设计提供的控制网相同，即：平面坐标系统采用施工坐标系，形成为任意带高斯投影平面直角坐标系，参考椭球为WGS-84椭球，参数为：长半轴a=6378137m,扁率f=1/298.257223563.投影带情况如下：WGS-84坐标系统，中央子午线精度取111°50′00″，投影面大地高取60m,高程异常取-10m.高程系统采用1985国家基准高程。

4投入人员及设备

投入的测量人员：共计56人，工程师5人，助理工程师10人，技师5人，测量员36人；设备投入：南方S82-2008（双频）GPS接收机8台套（精度：5mm+1ppm,鉴定合格）；天宝Dini03型电子水准仪6台套（中误差：0.3mm/km,读数精度：0.01mm,鉴定合格）。

二、全球定位系统（GPS）的使用

1测量原理

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统,是由美国建立的一个卫星导航定位系统,利用该系统,用户可以进行铁路施工的高精度测量和精密定位。它由三大部分组成:空间部分—GPS卫星、地面控制部分—地面监控系统、用户设备部分—GPS信号接收机；在GPS定位中,空间部分的GPS卫星发射测距信号和导航电文,用户用GPS接收机在某一时刻同时接收4颗以上的GPS卫星信号,测量出测站点至4颗以上GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标,据此利用距离交会法解算出测站的位置。2GPS测量技术的优点测站之间无需通视，GPS这一独特的特点,使得选点更加灵活方便，但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受外界电磁波的干扰。GPS静态定位技术和动态定位技术相结合的方法可以高效、高精度地完成铁路平面控制测量；定位精度高，一般双频GPS接收机基线解精度为5mm +1ppm,而红外仪标称精度为5mm +5ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出；观测时间短，采集数据方便，采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在40～60min左右,采用快速静态定位方法,观测时间更短。

3GPS系统在实际测量工作中的应用实时动态定位（RTK）系统是由基准站和流动站组成,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置一台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测,流动站上的接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电蓝牙传输设备接收基准站上的观测数据,随机计算根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。实时动态（RTK）定位的精度可以达到厘米甚至毫米级。可以完成点放样、线放样、地籍地形等相关的测量工作。测量2～3S,平面精度达到5mm,高程控制达到1～2cm,且整个测量过程不需通视,有着常规测量仪器不可比拟的优点，具有节省时间和人力，提高效率和精度的特点。

4内业数据平差计算方法

平面加密控制网的平差，首先要对所需的基线解进行选择，形成基线向量文件，即三维向量网平差所需的基线向量；然后输入一个CPⅠ点的WGS-84三维空间坐标为起算数据，导入基线文件进行基线向量闭合环闭合差及重复基线校差的检查，检查符合要求后，进行三维无约束平差和二维约束平差。平差结果完成后，根据平面加密控制网的闭合环差，重复基线差，坐标点位精度的统计，在确认满足精度的前提下，基线边相对误差达到≤1/100000、方位角中误差≤1.7″的精度时，加密网精度可靠，可以进行施工测量工作。

5GPS测量作业技术指标

1) 各等级GPS测量控制网的主要技术指标

2) GPS静态测量各等级测量控制网的主要技术要求

天宝（Trimble）Dini0.3电子水准仪是美国天宝公司研制的目前世界上高精度的电子水准仪之一，其各项指标都明显优于其他电子水准仪。性能卓越、操作方便，使水准测量进入了数字时代，大大提高了生产效率。广泛应用于高等测绘、大型水电设施、高速公路、港口机场等诸多领域，尤其是近几年，在高速铁路突飞猛进的发展与使用过程（如控制网的精测、沉降变形观测、轨道的安装等）中发挥着强大的作用，为高速铁路的发展提供了测量技术上的保障。

测量学的应用例9

关键词：英语测试；效度；信度 

1 引言

据全国大学英语四、六级考试委员会与英国文化委员会的合作研究结果认为：CET4和CET6(简称)是一项信度极高的考试，每次考试客观题的内部信度都达0.9以上;效度相当高，回收问卷中有92%的教师认为CET能反映学生的实际英语水平。笔者以为这里所指的信度和效度的界定很模糊，就某次具体的测试而言，信度和效度是受特定条件限制的，不可能是绝对的。迄今为止，我国的高考、研究生入学考试、公共英语等级考试(PET)，包括CET等大规模英语测试还是以客观性题型为主，主观题只占10%或20%左右。就评分方法而言，因客观性试题答案的唯一性，可用机器阅卷，从而保证了测试结果的客观性和一致性，无疑具有相对较高的信度，但不足之处就是效度难以保证。同时大量采用主观性、直接性试题的测试在阅卷信度上也令人怀疑。这样的困惑总是或多或少存地在于考试的开发、设计和评估过程中。

我们能否使信度和效度同时最大化呢？信度和效度又应如何整合而达到适当的(appropriate)平衡？Bachman和Palmer在其测试理论中认为可设置“可接受的最低程度”(minimumacceptablelevel)的效度或信度等质量指标从而使得语言测试的“效用性”(usefulness)原则中各特征之间达到适度平衡。由于测试总是在一定的价值判断、测试目标、社会环境等约束条件下进行的，本文尝试探索在可行性条件下，测试的总效用(overallusefulness)最大化时效度和信度之间可能存在的关系。

2 效度和信度的基本概念及特点

如果我们想阐释一次特定的考试成绩是否正确反映了学生的语言能力，那么在设计和使用测试时，信度和效度是我们首要关注的特征。Bachman把信度定义为“测试的一致性”(consistencyofmeasurement)。简言之，就是测试结果的可信度、可靠度。例如，我们可以这样来检验测试的信度：使用同样一份试卷，在两种不同的场合、环境中，在较短的时间间隔内，施与同样的学生，如果测试结果基本吻合，那么证明该测试是有信度的。一份试卷的测试结果如果缺乏信度，就没有使用价值，同时也减弱了考试的公正性。当然，要完全消除不一致性(inconsistency)也是不可能的，我们能做的是尽量把影响不一致性的不利因素控制在最低程度，以便于提高测试信度。

信度所涉及的问题是个体测试成绩在多大程度上是由测试误差或其它因素所影响的。效度所关注的问题是个体测试成绩在多大程度上和个体语言能力相关。因而，我们研究信度的目的是使测试误差造成的影响最小化，研究效度旨在使我们想要检测的语言能力的效果最大化，它们是两个相互补充的目标。一项测试若没有信度，也就无所谓效度。信度是效度的前提或必要条件。权衡信度和效度，效度是首要的。然而Underhill和Heaton指出信度和效度特征在本质上是互相冲突的。测试效度较高的试题有时测试信度较低。反之，测试信度较高的试题有时测试效度较低。Morrow也认为想把测试任务设计得既具有可信性又具有真实性不可能的。Hughes却说虽然测试的各种特征相互排斥，但是这并不意味着我们可以完全放弃这些特征。

3 对信度和效度在理论上能达到适当平衡的可行性研究

评价英语测试最重要的原则是总效用性(overallusefulness)。Bachman和Palmer(1996:18)把某一特定测试的“总效用性”看作是由六个因素构成的，即效用性(Usefulness)=信度(Reliability)+构想效度(Constructvalidity)+真实性(Authenticity)+互动性(Interactiveness)+冲击力(Impact)+适用性(Practicality)。这里需要说明的是：Bachman和Palmer之所以把“构想效度”作为“效用性”六大特征之一，是因为构想效度(上节已提到)关系到我们根据测试成绩所作的解释的意义性和适切性。前五者均与测试成绩的使用有关，而“适用性”与测试的方法有关，能够在很大程度上决定测试的可行性。评价一次考试是否有效用需要综合考察这些因素，在它们之间寻求最佳的平衡点，而这一平衡能否实现取决于适用性的大小。对于大规模考试，考试策划者需在试卷设计和考试任务设置时重点考虑信度和效度，而对于一般学校考试，教师就应多考虑考试任务的真实性、互动性和对教学的冲击力(或称后效作用)。

4 在英语测试实践中把握好信度和效度的平衡关系

以上已经大致证明：信度和效度作为评估测试质量的两个基本特性，两者虽然在一定程度上是相互矛盾的，但完全可以通过相互协调使之达到适切的平衡，以保证测试的总效用性最大化。这一结论给我们的启示是：在英语测试的设计和命题过程中，不能绝对、片面、盲目地追求或强调某一方面而以失去另一方面为代价，只有综合平衡二者的关系才能获得最大的总效用。

4.1 考试内容能否体现新的语言教学观

测量学的应用例10

近年来，在《国务院关于大力推进职业教育改革与发展的决定》方针的指引下，探索具有职业教育特点的教学方法和教学模式成为深化教学改革的重要方面。北京市教育委员会于2008年初启动了北京市中等职业院校以工作过程为导向的课程开发实验项目研究，“项目教学法”便是各中等职业学校在专业教学中探索创新出的一种新的教学模式。“项目教学法”是将传统学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，并围绕项目组织和开展教学，使学生直接参与完成项目过程的一种教学方法。

一、项目教学法简介

项目教学法与传统的教学法相比，有很大的区别，主要表现在改变传统的三个“中心”：由以教师为中心转变为以学生为中心，由以课本为中心转变为以“项目”为中心，由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。所以在运用项目教学法进行教学的时候，学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者。根据项目教学的教法思路和教学设计原则，我设计了项目教学法的教学步骤。

1.情境设置。创设学生当前学习的内容与现实情况基本相接近的情境，也就是说，把学生引入需要通过某知识点来解决现实问题的情境中。

2.操作示范。围绕当前学习的知识点，基于学生“知识迁移”的要求，选择合适的小项目，并示范解决项目的过程。

3.独立探索。让学生独立思考，对知识点进行理解，消化示范项目的解决要点，为解决练习项目打好基础。

4.确定项目。小组通过调查，研究讨论，在教师的指导下确定具体的项目。

5.协作学习。开展小组交流、讨论，组员分工协作，共同完成工程项目。

6.学习评价。学生学习的效果直接由完成工程项目的情况衡量，包括教师评价、学习小组评价和自评三部分。

二、项目教学法在《建筑工程测量》中的应用

《建筑工程测量》的主要教学任务是使学生了解测量的基本原理、基本方法，掌握测量仪器操作的基本技能，具有从事建筑工程测量的能力，是一门实践性和应用性很强的课程。

针对现在职校学生和工程测量课程的特点，采用项目教学法，以工程任务的完成为导向，将教学内容模块化，分解为各单元项目模块、综合项目模块和提高项目模块。每一个模块都有明确的应知、应会内容，目标是技能的习得和综合能力的提高。

其中，单元模块以基本技能的形成为主，如水准的测量、水平角的测量、竖直角的测量、钢尺量距等，每个单元项目对应一项基本技能。综合项目模块是对单项知识和技能的综合运用，如导线测量、地形图的测绘，通过综合模块的设计，使学生在完成任务的过程中将各单项知识和技能融会贯通，学会积累经验和归纳总结，独立或在教师有限的指点下分析和解决一般工程测量问题。综合项目任务完成的过程既是单项知识和技能巩固的过程，又是综合能力锻炼与提高的过程。提高模块是引入目前流行的新技术、新内容、新方法、新设备等，并渗透其他相关课程的知识，使课程紧贴时代前沿，既解决学生为什么要学的疑惑，有利于提高学生学习兴趣，又使学习能力强的学生在同样的学时内接受或完成更多的的任务。

以钢尺量距这个单元模块为例，在教学中设计工程测量实例。首先在校园内选定两点A、B（A、B两点应通视，并且距离大于100m），根据工程需要要求施工测量人员准确测定A、B两点之间的距离，由具体实例引出解决问题的途径和方法。

量距的主要工具―――钢尺;

量具的辅助工具―――测钎、标杆、垂球;

当所量距离超过钢尺本身长度（30m或50m）时，为量距准确，需要进行直线定线：①目估定线;②精纬仪定线。在掌握以上知识后，结合以前所学，就可着手完成此项工程任务。工作程序：①计划准备工作，包括仪器工具准备和人员的组织安排。②工程任务开展，包括仪器检验安置、定线、量距。③检查测量成果，包括数据记录、计算、成果检核等。④评价，包括自评、互评、教师评。⑤归纳总结。

整个任务的完成由各实习小组四五人合作进行，每个实习小组安排一名组长。在项目任务进行过程中，每一个小组成员的工作都会影响最后的测量成果，哪怕是其中一个很细微的环节出现差错，也可能导致所有的工作功亏一篑。完成这样一个项目任务，需要的不仅是知识的综合应用，而且是活学活用，依据实施方案的思路和有关数据，针对出现的问题，细致分析查找原因，更需要队员的互相配合与协作。

“工程测量”课程引入项目教学后，受到学生的普遍欢迎，取得较好的教学效果。学生反映，比较难以理解的教材内容，通过“项目”实践教学，变得易于了解和掌握。今后将注意“项目”教学的测量实训基地的“环境”建设，使测量项目教学更接近于生产实际;同时，将项目教学法延伸到为期两周的综合性测量实习，使学生对测量工作有完整的认识，提高分析问题和解决问题的能力，并进一步树立团队合作观念，全面提高“工程测量”课程的教学质量。

参考文献：

[1]侯文顺，胡英杰.关于项目化教学改革的考核评价探索[J].辽宁教育行政学院学报，2008，25（10）：12-13.