内容简介
全书围绕计量保证方案（MAP）展开深入探讨，系统且全面地介绍了MAP的相关原理和知识，从MAP的基本概念入手，逐步深入剖析其理论内核，让读者对这一重要体系有清晰且透彻的认知。全书共分为7章，着重对计量保证方案的基本原理进行了深入研究，从理论根源上阐述其运作机制和关键要点，使读者能够把握MAP的本质；对相关的误差和不确定度评定展开细致分析，通过大量实际案例和严谨的数学推导，帮助读者掌握科学准确的评定方法，从而有效控制测量误差，提高测量结果的可信度。
《装备计量保证技术与应用》在内容编排上始终秉持注重工程实际的原则，对复杂的理论和技术进行精心梳理，为从事装备计量技术工作和管理工作的人员提供了极具价值的参考，无论是技术人员在实际操作中遇到的难题，还是管理人员在计量体系建设和质量把控方面的困惑，都能在《装备计量保证技术与应用》中找到切实可行的解决方案和指导建议。
精彩书摘
第1章 绪论
1.1 计量在导弹装备全寿命中的地位和作用
在装备全寿命周期管理体系中，计量作为贯穿始终的核心要素，以其系统性、精准性和前瞻性，成为保障装备性能、质量与可靠性的关键技术支柱。计量工作并非孤立的技术环节，而是深度嵌人装备论证、设计、制造、使用维护直至退役处置的全链条流程，通过数据驱动与技术赋能，为装备全生命周期管理构建起坚实的技术保障体系。
在装备论证阶段，计量通过科学的数据采集与分析，为装备技术指标体系的构建提供量化依据，确保装备性能需求与实际应用场景相契合；设计环节中，计量凭借精确的参数测量与分析模型，指导设计人员完成关键部件选型与系统参数优化，从源头上保障装备性能的精准实现；生产制造过程中，计量技术通过对原材料性能检测、零部件加工精度控制及成品质量检验的全流程介人，建立起严密的质量管控防线，杜绝不合格品的流转；在装备使用维护阶段，计量以持续的状态监测与性能评估，为装备健康管理提供数据支撑，确保其运行的安全性与可靠性；即便在装备退役阶段，计量依然通过残余性能评估与环保参数检测，为装备剩余价值开发和无害化处理提供科学依据。
计量的核心价值主要体现在以下维度：
第一，计量是实现装备性能指标的基石。装备的精度、可靠性、稳定性等核心性能参数的达成，均依赖于高精度的计量技术支撑。以导弹武器系统为例，为实现精准打击目标，必须借助高精密的计量仪器与先进测量技术，对导弹飞行姿态、速度、射程等关键参数进行实时监测与精确控制，确保装备性能达到设计预期，充分发挥作战效能。
第二，计量是装备质量管控的核心手段。在装备制造全流程中，计量通过对原材料成分分析、零部件尺寸检测及成品性能验证等关键环节的严格把控，构建起多层次质量监控体系。在航空航天装备制造领域，对关键零部件的尺寸精度、材料力学性能等参数的计量检测要求近乎严苛，任何细微偏差都可能引发严重质量事故。通过标准化、高精度的计量检测，可有效保障产品质量的一致性与稳定性，显著提升装备整体质量水平。
第三，计量是装备安全可靠运行的技术屏障。在装备服役过程中，定期的计量器具校准与测量设备检定是保障装备安全运行的必要前提。尤其在核电站、化工等高风险行业，精确的计量数据直接关系到生产工艺参数监测、过程控制及事故预警。一旦计量失准，极有可能引发装备故障、生产事故，甚至威胁人员生命安全与生态环境稳定。
第四，计量是推动装备技术创新的重要引擎。随着科技发展，计量技术与装备技术呈现协同创新的态势。新型计量原理、方法与技术的突破，不仅为装备性能提升与功能拓展开辟新路径，更为装备研发、试验验证提供更先进的技术手段。例如，纳米计量技术的发展，为微纳电子、生物医学等前沿装备领域的创新突破提供了关键技术支撑，加速了装备技术的迭代升级与产业化应用。
1.1.1 论证阶段
论证是导弹武器装备全寿命中的第一个阶段，其任务是提出研制装备总要求。论证阶段对导弹武器装备的计量需求应提出明确要求，使武器装备的可计量性达到较高水平，以增加计量保障的方便性，降低计量保障的成本和技术难度，对于后续的计量技术保障具有重要意义。
论证项目组由负责装备总体和各分系统的人员组成，有的项目组也吸纳负责装备保障的人员参加。论证不仅要关注装备的功能和主要技战术指标的实现，还要对装备的保障加以要求，如各级保养、维修及计量等。加强导弹装备可计量性研究，对装备可计量性提出明确要求，以期满足信息化条件下导弹装备的计量需求。
在具体提出计量保障要求时，论证项目组中负责装备保障的人为第一责任人。该人员应该对组成装备的各系统、分系统和设备比较了解，熟悉影响装备功能和性能的主要参数，熟悉装备的测试性，熟悉部队保障对装备检测和校准的需求，这样才能指导和监督承制方落实计量保障要求。
1.1.2 研制阶段
装备研制阶段充分考虑装备的检测和校准，不仅使装备研制科学合理，保证装备研制的优良性能，还可以提高装备的可保障性，节省保障时间和资源。在装备研制阶段，计量工作主要体现在以下两个方面：
（1）落实论证方提出的装备计量保障要求。
凡影响装备功能、性能的项目或参数都应进行检测或校准，以确保装备具有准确执行预定任务的能力。装备的检测应满足性能测量、状态监测和故障诊断等要求。检测和校准应符合测量溯源性要求。承制方应论证和确定装备需要检测或校准的项目和参数。对于需要校准的参数、机内测试设备及内嵌式校准设备，应编制校准方法。
承制方应对编制的《装备检测需求明细表》进行评审。评审内容应该包括：检测项目和参数是否必要、齐全；系统、分系统和设备之间技术指标是否协调、合理；检测是否能够实现；等等。评审在装备研制阶段的计量中起着监督作
目录
第1章 绪论 1
1.1 计量在导弹装备全寿命中的地位和作用 1
1.1.1 论证阶段 2
1.1.2 研制阶段 2
1.1.3 试验阶段 3
1.1.4 生产阶段 3
1.1.5 使用阶段 4
1.2 导弹装备对计量保障的需求 4
1.3 传统计量方法及其存在的问题 5
1.4 计量质量保证技术途径 6
第2章 计量保证方案 8
2.1 计量保证方案简介 8
2.1.1 发起与渊源 8
2.1.2 基本原理 10
2.1.3 优越性 12
2.1.4 与其他量值传递方式的区别和联系 14
2.2 传递标准与核查标准 15
2.2.1 传递标准 15
2.2.2 核查标准 16
2.3 主持实验室与参加实验室 18
2.3.1 主持实验室 18
2.3.2 参加实验室 19
第3章 误差分析与数据处理 22
3.1 误差的基本知识 22
3.1.1 基本概念 22
3.1.2 误差的表示方法 24
3.1.3 误差的来源 25
3.1.4 误差的分类 26
3.1.5 研究误差的意义 28
3.2 随机误差的处理 28
3.2.1 随机误差的产生原因 28
3.2.2 随机误差的分布 29
3.2.3 有限次测量的算术平均值 36
3.2.4 有限次测量的标准差 37
3.2.5 测量的极限误差 42
3.2.6 不等精度测量 45
3.3 系统误差的处理 49
3.3.1 系统误差的产生原因 49
3.3.2 系统误差的特征 50
3.3.3 系统误差的发现 51
3.3.4 系统误差的减小与消除 56
3.4 粗大误差的判别 58
3.4.1 粗大误差产生的原因 58
3.4.2 防止与消除粗大误差的方法 58
3.4.3 粗大误差的判别准则 58
第4章 误差合成与测量不确定度概述 64
4.1 误差合成 64
4.1.1 函数误差 64
4.1.2 随机误差的合成 70
4.1.3 系统误差的合成 72
4.1.4 系统误差与随机误差的合成 74
4.1.5 微小误差取舍准则 76
4.2 测量不确定度概述 77
4.2.1 测量不确定度概念的由来和发展 77
4.2.2 测量不确定度的内涵 78
4.2.3 误差与测量不确定度的区别与联系 79
第5章 测量不确定度评定 83
5.1 产生测量不确定度的因素和测量模型 83
5.1.1 产生测量不确定度的因素 83
5.1.2 测量不确定度及其数学模型的建立 84
5.2 标准不确定度的A类评定 85
5.2.1 单次测量结果及平均值实验标准差 85
5.2.2 合并样本标准差 87
5.2.3 极差法 88
5.2.4 基于最小二乘法估计量的标准不确定度评定 90
5.3 标准不确定度的B类评定 92
5.3.1 标准不确定度B类评定的信息来源 92
5.3.2 B类标准不确定度的评定方法 93
5.4 自由度 95
5.4.1 自由度的定义与含义 95
5.4.2 A类评定标准不确定度的自由度 96
5.4.3 B类评定标准不确定度的自由度 97
5.5 合成标准不确定度 97
5.5.1 合成标准不确定度的计算方法 97
5.5.2 合成标准不确定度的有效自由度 100
5.5.3 合成标准不确定度的分配及最佳测量方案的选择 100
5.6 扩展不确定度 101
5.7 测量不确定度的评定步骤 103
第6章 计量质量统计控制 107
第7章 某控制系统低频电压新型计量方案 123
参考文献 132
试读
第1章 绪论
1.1 计量在导弹装备全寿命中的地位和作用
在装备全寿命周期管理体系中，计量作为贯穿始终的核心要素，以其系统性、精准性和前瞻性，成为保障装备性能、质量与可靠性的关键技术支柱。计量工作并非孤立的技术环节，而是深度嵌人装备论证、设计、制造、使用维护直至退役处置的全链条流程，通过数据驱动与技术赋能，为装备全生命周期管理构建起坚实的技术保障体系。
在装备论证阶段，计量通过科学的数据采集与分析，为装备技术指标体系的构建提供量化依据，确保装备性能需求与实际应用场景相契合；设计环节中，计量凭借精确的参数测量与分析模型，指导设计人员完成关键部件选型与系统参数优化，从源头上保障装备性能的精准实现；生产制造过程中，计量技术通过对原材料性能检测、零部件加工精度控制及成品质量检验的全流程介人，建立起严密的质量管控防线，杜绝不合格品的流转；在装备使用维护阶段，计量以持续的状态监测与性能评估，为装备健康管理提供数据支撑，确保其运行的安全性与可靠性；即便在装备退役阶段，计量依然通过残余性能评估与环保参数检测，为装备剩余价值开发和无害化处理提供科学依据。
计量的核心价值主要体现在以下维度：
第一，计量是实现装备性能指标的基石。装备的精度、可靠性、稳定性等核心性能参数的达成，均依赖于高精度的计量技术支撑。以导弹武器系统为例，为实现精准打击目标，必须借助高精密的计量仪器与先进测量技术，对导弹飞行姿态、速度、射程等关键参数进行实时监测与精确控制，确保装备性能达到设计预期，充分发挥作战效能。
第二，计量是装备质量管控的核心手段。在装备制造全流程中，计量通过对原材料成分分析、零部件尺寸检测及成品性能验证等关键环节的严格把控，构建起多层次质量监控体系。在航空航天装备制造领域，对关键零部件的尺寸精度、材料力学性能等参数的计量检测要求近乎严苛，任何细微偏差都可能引发严重质量事故。通过标准化、高精度的计量检测，可有效保障产品质量的一致性与稳定性，显著提升装备整体质量水平。
第三，计量是装备安全可靠运行的技术屏障。在装备服役过程中，定期的计量器具校准与测量设备检定是保障装备安全运行的必要前提。尤其在核电站、化工等高风险行业，精确的计量数据直接关系到生产工艺参数监测、过程控制及事故预警。一旦计量失准，极有可能引发装备故障、生产事故，甚至威胁人员生命安全与生态环境稳定。
第四，计量是推动装备技术创新的重要引擎。随着科技发展，计量技术与装备技术呈现协同创新的态势。新型计量原理、方法与技术的突破，不仅为装备性能提升与功能拓展开辟新路径，更为装备研发、试验验证提供更先进的技术手段。例如，纳米计量技术的发展，为微纳电子、生物医学等前沿装备领域的创新突破提供了关键技术支撑，加速了装备技术的迭代升级与产业化应用。
1.1.1 论证阶段
论证是导弹武器装备全寿命中的第一个阶段，其任务是提出研制装备总要求。论证阶段对导弹武器装备的计量需求应提出明确要求，使武器装备的可计量性达到较高水平，以增加计量保障的方便性，降低计量保障的成本和技术难度，对于后续的计量技术保障具有重要意义。
论证项目组由负责装备总体和各分系统的人员组成，有的项目组也吸纳负责装备保障的人员参加。论证不仅要关注装备的功能和主要技战术指标的实现，还要对装备的保障加以要求，如各级保养、维修及计量等。加强导弹装备可计量性研究，对装备可计量性提出明确要求，以期满足信息化条件下导弹装备的计量需求。
在具体提出计量保障要求时，论证项目组中负责装备保障的人为第一责任人。该人员应该对组成装备的各系统、分系统和设备比较了解，熟悉影响装备功能和性能的主要参数，熟悉装备的测试性，熟悉部队保障对装备检测和校准的需求，这样才能指导和监督承制方落实计量保障要求。
1.1.2 研制阶段
装备研制阶段充分考虑装备的检测和校准，不仅使装备研制科学合理，保证装备研制的优良性能，还可以提高装备的可保障性，节省保障时间和资源。在装备研制阶段，计量工作主要体现在以下两个方面：
（1）落实论证方提出的装备计量保障要求。
凡影响装备功能、性能的项目或参数都应进行检测或校准，以确保装备具有准确执行预定任务的能力。装备的检测应满足性能测量、状态监测和故障诊断等要求。检测和校准应符合测量溯源性要求。承制方应论证和确定装备需要检测或校准的项目和参数。对于需要校准的参数、机内测试设备及内嵌式校准设备，应编制校准方法。
承制方应对编制的《装备检测需求明细表》进行评审。评审内容应该包括：检测项目和参数是否必要、齐全；系统、分系统和设备之间技术指标是否协调、合理；检测是否能够实现；等等。评审在装备研制阶段的计量中起着监督作
前言/序言
计量是保证量值准确统一的重要技术手段，直接决定装备的技术性能和应用决策。计量保障是装备应用中的一项重要工作，其中控制系统有关设备的计量不仅要求高，而且量大面广，是用户计量工作的重点。传统计量存在的一些问题不能满足现实要求，比如采用定期检定和视情检定的方法，在检定周期内无法保证装备的技术性能满足规定要求；仅仅针对仪器设备自身的技术性能和量值统一，不考核仪器设备使用现场的环境条件和使用人员；只利用计量数据，用户大量的训练数据不予理会，计量工作独立进行，与用户训练脱节，计量效率低等。现实情况下，计量工作必须满足全面性、不间断性、现场性和高效性。虽然需要计量的设备多，但其参数集中在电学、时频和电子量上，立足用户计量保障现状和计量技术的发展成果，研究满足全面性、不间断性、现场性、高效性等要求的新型计量技术和计量方案是非常迫切的。
计量保证方案（MAP）具有综合考核实验室的计量能力、实现现场校准、实现对参加实验室测量过程的长期连续的质量控制等突出优点，非常值得借鉴应用于装备的计量方案设计中。基于新型计量方案设计的需要，编著本书，综合介绍、研究MAP的基本原理和相关技术，设计新型实用的装备计量方案。本书一共7章，包括计量在导弹装备全寿命中的地位和作用、计量保证方案、误差分析与数据处理、误差合成与测量不确定度概述、测量不确定度评定、计量质量统计控制、某控制系统低频电压新型计量方案。全书注重工程实际，删繁就简，重点突出，条理清晰，实用性强，可供从事装备计量技术工作和管理工作的人员参考使用。
本书第1章、第2章和第3章由徐中英主笔完成；第4章、第5章和第7章由岳瑞华主笔完成；第6章由吴玉彬主笔完成。本次出版，主要由徐中英、吴玉彬、岳瑞华、李小锋完成全书的修订编写工作，吴玉彬完成了全书的校对工作。成书过程得到了导弹工程学院、测试教研室领导与同事的关心、支持和帮助，在此一并感谢。
由于我们水平有限，加之时间仓促，书中难免存在不妥之处，诚挚欢迎广大读者批评指正！
编著者
二〇二五年三月
