计量、 测量、 测试三者也是可以转变的。 当测量是为着实现统一, 即旨在使量值 溯源到标准、 基准时, 那这种测量就是计量; 当测试已经具有了确定的方法和途径, 那 这种测试则已转变为测量了; 当要求测试方法及量值进行统一并相应的建立了标准, 那 这种测试就已经转变为计量了。
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光学测量
定义： 对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量
度L=λ2/Δλ=0.78m;氦氖激光器λ=632.8nm，Δλ=6×109nm,L=60km
辅助物理量：平面角rad，球面角 sr
导出物理量 国际200多种，我国120种. 与光学测量有关的光学量导出单位：
光通量 流明 lm 1lm=1cd.sr 辐射能中能引起人眼光刺激的那部分辐通 量
光照度 勒（克斯）lx 1 lx=1 lm/m2单位面积上所接收的光通量大小 辐透（ph）1ph=1 lm/cm2。 计量单位：有明确定义和名称并命其数值为1的固定的量 量值：数值和计量单位的乘积
测量结果也应包含测量误差的说明及其优劣的评价 Y=N±ΔN
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第一节 测量误差与数据处理
真值就是与给定的特定量的定义相一致的量值。客观存在 的、但不可测得的（测量的不完善造成）。
可知的真值： a. 理论真值----理论设计值、理论公式表达值等 如三角形内角和180度； b. 约定(实用)真值-----指定值,最佳值等， 如阿伏加德罗常数, 算术平均值当真值等。
如：测量单摆的振动周期T，用公式 T 2 l /求g 得g
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例：空调机测量控制室温 被测对象： 室内空气 被测物理量： 温度 测量器具： 温度传感器 --- 热电阻、热电偶
操作过程：空气 热敏电阻 电信号 处理 显示
空调机
返回 7
计量、测量、测试的区别 计量：准确一致的测量
国际标准——国家计量局——地区计量站—— 工厂计量室——车间检验组。 测试：具有实验性质的测量。 检测:对产品以及成型仪器的测量。
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先修课
应用光学 误差理论与数据处理 物理光学 Optics 513 Optical Testing 亚利桑那研究生课
程
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光学测量
第一章 光学测量基础
第一章 光学测量基础
第一节 测量误差与数据处理
1.真值和残差 真值：被测量的真实值 残差：测得值和算术平均值之间的差 2.测量误差的原因和分类
铯-133原子基态的一特定辐射光波震动 9,192,631,770次所需要的时间。
电流
安［培］ 安培 A
电流流过自由空间中两条相距1米，其截面积可 忽略的细长直导线，若两导线间单位长度之互 作用力大小为2x10-7N，此电流为标准的1安培。
热力学 温度
开［尔文］克耳文 K
水三相点之热力学温度的 1/273.16
原因：装置、环境、人员、方法 分类：系统误差、随机误差、粗大误差
3.精度
反映测量结果与真值接近程度的量。 (1)正确度：由系统误差引起的测得值真值偏离 (2)精密度：由偶然误差引起的测得值真值偏离。 (3)准确度：由系统误差和偶然误差综合引起测得值和真值的偏 离程度。
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第一节 测量误差与数据处理
主要内容：
❖基本概念——测量误差 ❖误差分类——偶然误差和系统误差 ❖误差计算——测量结果的不确定度 ❖数据格式——有效数字 ❖数据处理——用最二乘法作直线拟合
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第一节 测量误差与数据处理 测量误差 测量就是将待测量与选做标准单位的物理量进
行比较，得到此物理量的测量值。 测量值必须包括:数值和单位，如测量课桌的长
物质的量 摩［尔］ 莫耳
mol
一系统物质的量，其系统所包含的基本单元数 和0.012 kg 碳-12的原子数目相等。
光源发出频率为540x1012Hz的单色辐射，在某 发光强度 坎［德拉］燭光 cd 给定方向上的发光强度，而此方向上每一个球
面的辐射强度为1/683(w/sr.)
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导出物理量
时间：三十万年差一秒 长度：氪86同位素波长λ=605.78nm，Δλ=4.7×10-4nm，相干长
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第一节 测量误差与数据处理
分类: a. 定值系统误差-----其大小和符号恒定不变。
例如，千分尺没有零点修正，天平砝码的标称值不准确等。
b. 变值系统误差----呈现规律性变化。可能随时间,随
位置变化。例如分光计刻度盘中心与望远镜转轴中心
不重合，存在偏心差 发现的方法
规律性变化(一致变大变小) 一定存在着系统误差
光学测量
THE OPTICAL MEASUREMENT
长春理工大学 付跃刚 fuyg@
绪论
一、测量的概念及方法
将被测的物理量与一定的计量单位相比较求其比值的过程， 或为确定被测对象的量值而进行的实验过程。
１．物理量 （１）基本物理量
国际七种
物理量
单位
工具
精度 国际
我国
时间
秒
铯原子钟
1×10-13 1×10-12
长度
米
激光波长
1×10-9
1×10-8
质量 温度 电流 光强
千克 开（尔文） 安（培） 坎（德拉）
砝码 液态氢 标准电池 标准光源
1×10-8 1×10-3 1×10-7 3×10-3
1×10-8 1×10-3 1×10-6 3.3×的七种物理量的定义
仪器、装置误差；
垂直、偏心、零点不准等，如天平不等臂,分 光计读数装置的偏心；附件如导线
测量环境误差；
温度、湿度、光照，电磁场等
测量理论或方法误差；
人员误差---生理或心理特点所造成的误差。
理论公式为近似 或实验条件达不 到理论公式所规 定的要求
特点：同一被测量多次测量中，保持恒定或以可预知的方 式变化（一经查明就应设法消除其影响）
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计量、 测量、 测试之间的关系
计量与测量的相互关系——测量是计量的依托,没有测量就谈不到计量; 计量是使测 量结果真正具有价值的基础, 计量又促进了测量的发展。也可以说计量是测量的一种 特殊形式, 它保证测量统一和量值准确。 计量与测试的相互关系——计量同样是使测试结果真正具有价值的基础。因为测试 数据的准确可靠, 必须以计量技术基础予以保证。 同时, 测试一般都是通过计量手段和 应用计量科学原理进行的, 而且对象都是 “量” , 所以测试又是保证量值统一的重要 环节, 是计量联系生产实际的重要途径, 是计量领域进行探索的重要方面。 测量与测试的相互关系——从本质上讲, 两者是相同的, 测试的实质就是测量, 都是 为了确定其量的数值。 但测试又区别于测量, 测量是一个实验过程, 途径和方法一般都 是已经确定的, 其解决的问题是确定量值的大小; 而测试则包含着试验过程, 具有一定 的探索性, 它主要解决科研生产中的具体实际问题。
度为1.2534m。
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第一节 测量误差与数据处理
按测量精度通常可分为：
等精度测量——对某一物理量进行多次重复测量，而且每次测量的 条件都相同(同一测量者，同一组仪器，同一种实验方法，温度和湿 度等环境也相同)。
不等精度测量——在诸测量条件中，只要有一个发生了变化，所进 行的测量。
由于测量方法、测量环境、测量仪器和测量者的局限性——误差的 不可避免性，待测物理量的真值同测量值之间总会存在某种差异， 这种差异就称为测量误差，定义为 测量误差（δ）= 测量值（X）- 真值（a)
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参考书
D. Malacara, Ed. Optical Shop Testing W. Smith Modern Optical Engineering Kingslake, Thompson, Applied Optics and Optical Engineering, Vols. 1-11 Shannon, and Wyant, Ed. B. K. Johnson Optics and Optical Instruments D. Malacara, Ed. Optical Shop Metrology, SPIE Vol. MS18 P. Hariharan and D. Malacara, Ed. Interference, Interferometry, and
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第一节 测量误差与数据处理
二、偶然误差和系统误差
误差分类 按其性质和原因可分为三类:
系统误差 偶然误差(随机误差) 粗大误差
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第一节 测量误差与数据处理
1．系统误差：在重复测量条件下对同一被测量进行无限
多次测量结果的平均值减去真值 x(n ) a
来源： 标准器误差；仪器安装调整不妥,不水平、不
Interferometric Metrology, SPIE Vol. MS110 P. Hariharan, Ed. Selected Papers on Interferometry, SPIE Vol. MS28 P. Hariharan Optical Interferometry, Second Edition D. Malacara, M. Servin, and Interferogram Analysis for Optical Testing Z. Malacara D. Malacara, Ed. Selected SPIE Papers on CD-ROM, Volume 3. Optical Testing (568 papers) D. O’Shea Optical Engineering G. Boreman Applied Optics-Optical Technology 光电测试技术 范志刚主编 电子工业出版社 光电测试技术 蒲邵邦 赵辉主编 机械工业出版社 光学测试技术 沙定国 主编 北京理工大学出版社 光学测量技术与应用 冯其波主编 清华大学出版社 光学计量 郑克哲主编 原子能出版社