企业计量及其分类

报告提纲一、法制计量二、科学计量

三、工业计量

2024/11/61

企业计量：

在一个企业中，为了实现单位统一，量值准确可靠，根据计量学特征建立起来的，由相互关联或相互作用的计量要素构成的整体。计量要素包括工业计量、法制计量和科学计量的各个活动，但侧重点是工业计量。

计量：“实现[计量]单位统一，量值(测量数据)准确可靠的活动”。企业计量的含义2024/11/62计量分类法制计量、科学计量和工业计量三者互为关联，相互链接，构成完整的计量体系，它们之间的界限也是难以完全区分的。无论是在一个国家、政府，还是在一个企、事业单位中，其计量体系都包括法制计量、科学计量和工业计量及其相关活动，只是侧重点不同。2024/11/63计量法规行政管理科学计量来自经济、科研、国防、社会发展等需求企业国际比对政府行为社会公众法制计量、科学计量与工业计量的关系计量研究机构法制计量工业计量2024/11/64一、法制计量2024/11/65

法制计量

法制计量：政府通过制定、实施计量法律、法规，对计量单位、计量器具、测量方法、测量数据和实验室实行法定监督管理。

国际法制计量组织将法制计量界定为：“由公证权力机构或按其要求制定并实行的一套法定的、技术的及行政管理的程序，其目的是用法规和合同的方式来规定并保证与社会管理、贸易、健康、安全、环境等有关的测量工作的质量和可靠性”。2024/11/66

1955年10月12日24个国家代表在巴黎签订《国际法制计量组织公约》，决定正式成立国际法制计量组织（OIML）。它是代表“法制计量”的国际组织。目前为止，有60个正式成员国。1985年我国正式参加该组织，秘书处设在国家质检总局计量司。国际法制计量组织近几年召开了一系列关于“21世纪的法制计量”以及“2020年的法制计量”的研讨会。提出了现代法制计量所面临的新问题和新挑战。OIML2024/11/67

21世纪法制计量的热点

面临21世纪世界经济的高速发展，特别是涉及人类健康及资源的计量问题己成为世界关注的焦点和热点。如：医学计量；安全监测；环境监测；食品的化学分析；农产品的成分测量；资源监控；能源及物料交接；其他等。2024/11/68

医疗卫生的准确测量涉及到生命的质量，甚至涉及所有人的生命。很多国家越来越关心医疗领域的可靠、一致和准确测量。认为应迅速广泛的采取立法措施，包括强制的计量要求。在医疗领域，是医生而不是计量人员在使用一些复杂的仪器，他们并不了解如何保证仪器和分析数据的准确，如果缺乏法制计量将会导致损害身体和误诊。这一点已经逐渐被一些国家所认识。

法制计量从血压计、温度计到放射性剂量、心脑电图仪、核磁共振、超声、血液分析等，有条件时还将开展癌症、艾滋病等高难度疾病测试方法和药品的研究，以及涉及法医学的测量问题己成为今后医学计量很重要的方面。计量与医学2024/11/69计量与人身安全

人身安全越来越依赖于准确的测量和监视系统。

汽车雷达测速仪、船舶和飞机上的测量仪表；压力容器用的压力计；化工用的报警液位计；辐射用的剂量计；建筑结构用的压力传感器；眼镜用的光度计；噪声用的声级计；有毒物品用的测量仪器；矿山安全用的亙斯计、防爆装置等均成为今后法制计量关注的问题。2024/11/610计量与环境监测

21世纪，计量作为环境和污染监测手段将日益引起各界重视。如，大气中CO2排放量、空气污染指数、有毒物质的检测；室内装修检测；水中的污染排放、金属含量检测；核电站的监测等都成为立法和执法的依据。

标准物质在环境保护和污染控制的计量中将起着非常重要的作用。

2024/11/611食品含量、农牧产品测量；

如，研究对农产品、食品、药品、环境监测有关的的痕量元素、化学成份、有害物质的准确测量及其标准物质，包括：痕量级农残、药残、二恶英、重金属等标准物质。

计量与食品分析2024/11/612计量与节约资源

地球上很多资源面临枯竭的威胁，特别是水、矿物、石油、天然气以及鱼类等生产用资源和食物用资源。需要通过立法来监测和控制资源。它将成为21世纪法制计量最重的领域之一。在资源控制中，两类计量十分重要：一类是非再生资源，如矿物、煤、油、气等。另一类是再生资源（如水、电、鱼类等）。2024/11/613

在资源的交易中，如，对水、电、气的交接，矿产品、农产品、化工产品等大宗物料的交易，以及石油、天然气进出口的贸易等，对其品质的分析和量的多少都是涉及买卖双方相利益关系的问题，尤其需要法制计量发挥重要作用。

计量与大宗物料及能源的交易2024/11/614计量与其他领域税收—目前通过准确测量来控制税收将是计量部门和财政部门共同研究和发展的方向。税控加油机就是一个典型的例子。诉讼—诉讼是法制计量起预防作用的一个特殊领域。特别是在医疗事故、控制污染和安全方面的诉讼，涉及合同方面诉讼中如何出具公正数据巳成为现代法制计量最关心的问题。以上领域并非所有的国家都能立法，但从其发展来看，都将引起政府对法制计量作用的注意，并将越来越加强对法制计量的重视和支持。2024/11/615

法制计量新挑战

高科技、新技术产业的迅速崛起，对法制计量带来了许多新的问题。

(1)测量设备发展为技术含量很高计量特性往往由软件来决定，如，虚拟仪器的产生；

更高的复杂性增加了检定难度。如，与通信网联在一起的电话收费装置；更大的测量范围；更先进的技术手段。如，X射线断层仪CT技术的发展等。

2024/11/616(2)远程控制测量设备的出现另一个挑战是远程控制测量设备的出现如，电能计量、环境监测等己发展到可实现远程显示，不与用户联系的情况下，将其测量结果作为收取电费或处罚的依据。如何保护用户利益而规范这些数据己成为法制计量研究的新问题。2024/11/617

(3)医学计量需要模拟人的状态来检定

如，

客观式电脑验光机的计量检定需要模拟人的眼睛（简称模拟眼）。我国计量院第三代模拟眼已得国际眼科光学标准化技术委员会的认可，在验光机国际比对中被推荐作为各国实验室之间进行循环测试的专用器具，并被正式写ISO《验光机国际标准》中；

数学血压计的计量检定需要模拟人的血压实际状态。北京市计量测试院研究建立模拟人的血压标准装置可以校准数字血压计；研究手机辐射对人的影响需要模拟人的头部接受多大辐射才会受到伤害等。因此，医学计量往往需要计量部门与医学专家共同参与。2024/11/618(4)测量数据的溯源己成为新的方向只对测量设备的一般性强制检定是不能解决问题的，特别是对偶然的或有意的不正当使用，必须对其带有的软件和测量数据检定，并加以保护措施。欧洲正在研究新的技术-形成一个对测量数据的转移、存储和转换的通用软件要求和测量程序，以实现对软件和测量数据的法制管理。2024/11/619(5)市场监督和用户监督的新方法由于市场使用的计量器具越来越复杂，要求政府计量部门应具有更高的技术监督能力和质量评价方法，并将使用的计量器具的质量信息在各地区、各国之间能够相互交流。欧共体计量部门正在研究市场监督指导手册和信息的有效交换方法。对用户的监督，特别是贸易交接的测量结果，需要连续监控和记录，以便在需要时可以追溯。2024/11/620

企业中的法制计量

企业中涉及的法制计量主要体现在“贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测”四个方面。如，能源及大宗物料的交易；资源的利用和节约；人身安全的测量和监视；环境和污染的监测等。企业中的法制计量日益引起企业和社会各界的重视2024/11/621二、科学计量

2024/11/622

计量学：“测量的科学”。注：计量学涵盖有关测量的理论和实践的各个方面，而不论测量的不确定度如何，也不论测量是在科学技术的哪个领域中进行的。

科学计量运用计量学的理论和实践，通过研制和建立计量基标准装置，研究计量测量技术，保证量值传递和溯源，为维护科技和经济秩序提供计量保障，为法制计量和工业计量提供基本条件。

科学计量

科学计量：“基础性、探索性、先行性的计量科学研究，用最新的科学技术成果精确地定义和实现计量单位，并为科技创新和高科技的发展提供可靠的测量技术基础”。2024/11/623BIPM

1875年5月20日17个国家联合签订《米制公约》，决定成立国际计量委员（CIPM）和国际计量局（BIPM）。它是代表“科学计量”的国际组织。现共有47个国家参加该组织。1977年我国正式参加该组织，以前一直由王大珩院士，目前由高洁院士代表我国参加该组织。中国计量科学研究院对口联系。该组织建立了国际最高计量基准。并着力研究科学计量的发展问题，2024/11/624

1889年国际计量局完成了铂铱合金“米原器”、“千克原器”制造工作，选出“国际原器”，并将同一批的原器分发到各国，作为各国计量基准器。这标志着“实物基准”时代的开始。准确度一般达到10-6和10-9数量级。

1960年第11届国际计量大会通过以米、千克、秒、安培、开尔文、坎德拉六个测量单位作为基本单位的实用计量单位制，后又增加一个摩尔，命名为国际单位制，符号

“SI”。

后陆续出现一系列实物基准，如，标准电池、标准电阻等。但是实物基准会随时间发生缓慢的漂移．损坏、无法完美地复制。

实物基准

2024/11/625国家千克原器2024/11/626

从二十世纪六十年代开始逐步改用一些特定的原子系统中的量子效应来定义计量单位的量值，称为“量子基准”，或称为“自然基准”。

用量子跃迁复现计量单位对于保持计量基准量值的高度稳定性、准确度和连续性有重要的价值。可以从原则上消除各种宏观参数不稳定产生的影响，不再会发生缓慢漂移，更重要的一点是量子跃迁现象可以在任何时间、任何地点用原理相同的装置重复产生。因此，1980年以后，科学家们开始以量子理论为基础，由实物基准过渡到微观“量子基准”。

量子基准2024/11/627(1)时间频率量子基准

1969年，时间秒的定义为：秒是铯-133原子在其基态的两个超精细能级间跃迁幅射的9192631770个周期所持续的时间。从而实现了时间的量子基准。

频率的单位是赫兹。频率与时间在量纲上互为倒数，因此，直接复现秒定义的装置称为时问频率基准（原子钟）。时间频率是当前七个基本物理量中测量准确度最高的物理量。目前，有的国家时间频率基准准确度可以达到10-16～10-18数量级。2024/11/628GPS定位系统

GPS是美国的导航卫星全球定位系统，其核心部分，星载钟和地面测控标准均由原子钟充任。由于美国的时问频率基准10-16

，至使GPS定位系统精度可以提高米级至厘米级。我国时间频率基准准确度以前一直是10-13数量级。目前，我国定位系统使用的是美国的GPS。一旦发生争瑞，我国的定位系统将受制于人。时间频率关系到国家安全命脉。

2004年，我国已研制出10-15量级的铯原子喷泉钟用以建立自己的高准确度的时间频率基准。2005年，我国加入了欧共体组织的卫星导航系统的研制任务。在卫星导航方面不能只限于一条路。2024/11/629(2)长度量子基准

1960年第11届国际计量大会决议，用氪－86原子的2p10和5d5能级之间跃迁所对应的辐射在真空中波长的1650763.73倍为一米的长度，从此，长度单位“米”的定义开始建立在微观粒子能级间跃迁所产生的辐射这一自然现象的基础上。2024/11/630(3)电学量子基准约瑟夫森量子电压标准一我国己经实现10-9

量子化霍尔电阻标准一我国己经实现10-10

2024/11/631(4)温度单位的自然基准

1990年国际温标（ITS-90）已于1990年1月1日起执行。热力学温度单位开尔文的定义本身是符合自然基准含义的，但是真正的热力学温标实现起来十分复杂。因此多年来，一直以一些物质的相变点来作为温度标尺上的定标点。例如水三相点、平衡氢沸点、氧冷凝点、金凝固点等等，从一定意义上说这些点已经符合自然基准的含义。目前所探求的是更好地实现以热力学第二定律导出的与任何特定物质无关的温标。2024/11/632

21世纪，各国都在建立量子物理作为基础的计量基准的基础上，逐步发展依靠基本物理常数来实现计量单位量值。基本物理常数如，真空中的光速c

、普朗克常数h

、基本电荷量e、波尔兹曼常数、阿伏加德罗常数NA等是一些对物理学起基础性重要作用的普适常数。按照目前的物理知识这些常数是恒定不变的。如果能用基本物理常数定义单位和作为计量基准不仅会有极高的准确度和稳定性，还会有很好的普遍适用性。在依靠基本物理常数来实现计量单位量值中，时间频率计量起着十分重要的独特作用。时间频率是一切计量的基础。国际上有把各种物理量转化为时间频率量来进行测量和确定量值单位的趋势，它深刻地影响了其它基本物理量的发展，迄今已有长度单位、电压、电阻单位应用量子物理现象己转换为时间频率量，电流、质量和温度计量单位向频率计量方向的转换正处于研究之中。

基本物理常数

2024/11/633

1983年第十七届国际计量大会对米定义的再一次修改，新的米定义是：光在真空中于1／299792458秒时间间隔内所经路程的长度。新的米定义建立在光速的准确测定上。由于真空中的光速с是一个常数，就可以通过准确测定稳定激光的振动频率值，导出其波长值，从而复现长度单位。

λ=с∕υ

λ：波长

с：光速=299792458m.s-1

υ：频率(1)长度米基准的重大发展2024/11/634

用普朗克常数h和基本电荷量e这两个基本物理常数结合频率标准可以导出电压单位伏特和电阻单位欧姆，采用这种新方法后电压单位和电阻单位的稳定性和复现准确度提高了两到三个数量级。

(2)电压单位和电阻单位的重大发展U=nf∕KJR=h∕(ίe)2

U电压R电阻f

频率KJ

约瑟夫森常数(2e∕h)n、ί整数h普朗克常数e基本电荷量2024/11/635(3)电流基准的重大发展

20世纪90年代兴起的研究单电子隧道效应使得流动的电子可以一个一个地被计数，于是电流安培成为基本电荷量e与单位时间内流过的电子数的乘积，用这一方法，可以直接建立电流的量子自然基准，而不必通过电压和电阻导出。此研究不仅代表着建立电学量子基准的前景，而且可测量精细结构常数，对采用以基本物理常数为基础的新单位制有着促进作用。

2024/11/636

摩尔是SI单位制中七个基本单位之一，是化学计量的基准。但长期以来没能很好地得到复现。根据摩尔的定义，一摩尔的任何物质所包含的粒子数相同，即一个阿伏加德罗常数NA

，因此摩尔mol复现的关键是测量阿伏加德罗常数。NA

=6.0220943×1023mol

温度单位开尔文方面，也正在用波尔兹曼常数k定义温度单位。涉及波长、分子质量等其他物理量和参数。

(4)摩尔和温度基准的重大发展2024/11/637(5)质量基准的重大发展

目前国际单位制的7个基本单位中质量千克单位仍然是由实物基准保存和复现的。不久的将来此定义将作重大改变。方法之一是利用“电功率天平法”确定质量新定义。该方法将电功率转换成机械功率，在二者完全等同转换前提下，利用普朗克常数h由所测电压和电流值及有关长度和时间量子基准给出质量新定义。该方法目前的准确度达到10-8量级。方法之二是用阿伏加德罗常数NA导出质量的单位。准确测量硅晶体的晶格常数，可以知道单位体积内的原子数目，通过测定出这块晶体的宏观质量，就可求出组成该晶体的原子质量,这就使得以原子质量来代替目前的铂依砝码作为质量基准成为可能。但是，目前这一方法的准确度还只达到10-8量级。目前，我国正在利用在电学计量的优势提出创新方案，争取在新的质量基准建立时有我国的发言权和我国的自然基准。

2024/11/638

加快高新技术产业急需的计量标准研究，如信息技术、新材料技术、生物技术等。内容主要涉及纳米测量、生物工程测量、数字高清晰度电视性能测量、光通信偏振膜色散测量、单膜光纤色散测量、电磁兼容测量、激光大功率测量，以及食品安全、环境检测等所需的计量基标准。

高新技术产业的科学计量

2024/11/639(1)信息技术

信息技术是以信息高速公路和多媒体技术为代表的当今最新技术的发展和应用。信息技术包含的领域极为广泛，如:现代通信技术、软件技术、计算机技术、微电子技术等。

数字移动通信是当今经济发展的热点之一。解决计量问题例如，不但需对GSM手机出现的新参数——数字调制质量参数，还需对CDMA数字移动通信技术建立“现代数字移动通信计量标准装置及校准方法。

网络的信息传输速率和网络容量等参数都需建立自己的高准确度的时间频率基准。2024/11/640(2)生物化学计量在生物工程方面，人们希望从蛋白质的控制中了解生命的本质及其生理、生物化学、分子遗传等知识，并且正在对构成蛋白质生产的核糖核酸的15万个标志进行测试和编排。生命科学己经进入了DNA、“克隆”时代，这些技术的发展需要高准确度的计量测试提供保障，国际计量部门已经积极开展生物化学计量工作。国际计量大会向各国提出了研究测定DNA标准物质的问题，并将其确定为国际比对项目。中国也开展和加强建立生命科学计量研究项目，重点发展生物化学、表面化学、微区化学、过程化学、物质特性化学、高新材料的化学计量和测试技术。2024/11/641

纳米(10-9m)科技是八十年代末发展起来的交叉、前沿学科领域。利用纳米技术可以操纵单个原子，制造量子器件或单电子器件以及原子密度的数据存储器提供了可能。在信息时代，纳米技术可使“单位体积物质”储存和处理信息的能力增加百万倍。但纳米技术的利用取决于有效及准确的纳米计量手段。

纳米测量技术要求对被研究和制造的对象在原子尺度和分子尺度上进行准确测量。纳米计量标准和纳米测量技术已经得到了世界主要工业国家的普遍重视，国际计量局已经成立纳米计量工作组。据统计，纳米测量技术在全球市场达到11亿美元。如：建立集成电路工业用的标准测量装置及其校准用的传递标准；建立用于测量纳米材料的标准装置等。

(3)纳米测量2024/11/642(4)光纤通信

光纤通信发展速度相当惊人。我国第一条国产设备建成的速率为2.5Gb/s的同步数字传输光纤通信工程，在此速率下一根光纤同时受话3.02万人的容量。目前国外已安装了一根光纤中同时传输速率达到4OGb/s，同时通话51.2万人。