计量基础知识

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。它们形成一种基于所谓自然不变的米制,并成为国际单位制的基础。但是这类宏观实物基准随着时间的推移或地点的变动,其量值不可避免的受物理或化学性能缓慢变化的影响而发生漂移,从而影响了复现、保存,并限制了准确度的提高。实际上英国物理学家、数学家J. C麦克斯韦在1870年曾指出,长度、质量和时间应当建立在原子波长、频率和原子质量中,而不是在运动着的星体或物体上。
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现代阶段
量子理论为基础,由宏观实物基准过渡到微观量子基准。国际上已正式确立的量子基准有长度单位米基准、时间单位秒基准、电压单位伏特基准和 电阻单位欧姆基准。从经典理论来看,物质世界在做连续、渐进的宏观运动;而在微观量子体系中,事物的发展是不连续的、跳跃的,也是量子化的。由于原子的能级非常稳定,跃迁时辐射信号的周期自然也非常稳定,因此,跃迁所对应的量值是固定不变的。这类微观量子基准,包括 1960 年用
氪 86 原子的特定能级跃迁所定义的米、1967 年用铯 133 原子特定能级跃迁所定义的秒等,提高了SI基本单位实现的准确性、稳定性和可靠性。但是他们仍与某种原子的特定量子跃迁过程有关,因而尚不具备普适性。显然,最好的方案莫过于用基本物理常量 (普适常量)来定义计量单位。例如,1983年将米定义为光在真空中在1 /299792458秒的时间间隔内所行进的长度,即认为真空中光速作为一个定义值恒为299792458米/秒(约为 30 万公里/秒);而长度事实上变成了时间(频率)的导出量。这种定义通过不变的光速给出了空间和时间的联系,使得新定义的米只依赖于目前测量不确定度最小(10-15量级)的频率,从而具有准确性、稳定性、可靠性和普适性。
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计量的意义(从质量、安全、社会、企业、成本等方面考虑)。悬浮床
 
①保证产品质量:没有准确一致的计量器具来保证,产品就实现不了标准化、通用化、系
列化的要求,既影响生产效率,又影响产品质量。
 
②保障安全生产:工业生产中使用计量仪表准确与,不仅关系到产品质量,而且有的计量仪表失准会危及人们的生命安全。
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③对整个社会来说:计量在保障人民生活和身体健康中有非常大的作用,计量渗透到社会的各个方面,如医疗卫生、社会服务、环保等方面都离不开它。
 
④计量在企业中也有非常重要的作用:随着企业生产技术水平的不断提高,则对计量技术的要求也就越来越高计量在企业中就是生产力。线材生产

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