計量基礎(chǔ)知識-概述

計量在我國已有近5千年的歷史。過去，計量在我國稱為"度量衡"，其原義是關(guān)于長度、容量和質(zhì)量的測量，其主要的計量器具是尺、斗、秤。隨著社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步，它的概念和內(nèi)容也在不斷擴展和充實，遠遠超出"度量衡"的范疇。計量原本是物理學(xué)的一部分，或者說是物理學(xué)的一個分支，現(xiàn)已發(fā)展形成一門研究測量理論和實踐的綜合性學(xué)科--計量學(xué)。
　　 一、計量學(xué)及其分類
　　（一）計量學(xué)的定義及研究的內(nèi)容
　　根據(jù) JJG 1001-91通用計量名詞及定義，計量學(xué)是有關(guān)測量知識領(lǐng)域的一門學(xué)科。然而它又不同于其它學(xué)科，具有雙重屬性，既屬于自然科學(xué)，又屬于社會科學(xué)。作為自然屬性，它屬于生產(chǎn)力的范疇，不是某種社會制度的產(chǎn)物，也不因某種社會制度的消亡而消亡；而作為社會屬性，它又屬于上層建筑，伴隨著經(jīng)濟基礎(chǔ)的發(fā)展而發(fā)展，與社會制度緊緊相連，不能脫離社會制度而單獨存在。
　　計量學(xué)研究的內(nèi)容包括：
　　（l）計量單位及其基準、標(biāo)準的建立、復(fù)制、保存和使用；
　　（2）量值傳遞、計量原理、計量方法、計量不確定度以及計量器具的計量特性；
　　（3）計量人員進行計量的能力；
　　（4）計量法制和管理；
　　（5）有關(guān)計量的一切理論和實際問題。
　　此外，計量學(xué)也研究物理常量、常數(shù)和標(biāo)準物質(zhì)、材料特性的準確測定。可以預(yù)料，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計量學(xué)的內(nèi)容還會更加豐富。
　　（二）計量學(xué)的分類
　　計量學(xué)包括的專業(yè)很多，應(yīng)用十分廣泛。
　　目前我國按專業(yè)把計量學(xué)劃分為幾何量、溫度、力學(xué)、電磁學(xué)、電子、時間頻率、電離輻射、光學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)（含標(biāo)準物'質(zhì)）等10大類。
　　就學(xué)科而言，根據(jù)任務(wù)性質(zhì)，計量學(xué)又可分為法制計量學(xué)、普通計量學(xué)、技術(shù)計量學(xué)、質(zhì)量計量學(xué)、理論計量學(xué)等。
　　國際法制計量組織（OIML）根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒂嬃繉W(xué)分為工業(yè)計量學(xué)、商業(yè)計量學(xué)、天文計量學(xué)、醫(yī)用計量學(xué)等。
　　當(dāng)然，上述劃分并不是絕對的。在實際研究和具體計量中，往往并不、也沒有必要去嚴格區(qū)分。

　　二、計量的發(fā)展及特點
　　 （一）計量的定義
　　根據(jù)JJG 1001-91通用計量名詞及定義，計量是實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準確可靠的測量。從定義中可以看出，它屬于測量，源于測量，而又嚴于一般測量，是測量的一種特定形式。
　　計量與其它測量一樣，是人們理論聯(lián)系實際，認識自然、改造自然的方法和手段。它是科技、經(jīng)濟和社會發(fā)展中必不可少的一項重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　計量與測試是含義完全不同的兩個概念。測試是具有試驗性質(zhì)的測量，也可理解為測量和試驗的綜合。它具有探索、分析、研究和試驗的特征。
　　計量的對象，在相當(dāng)長的歷史時期內(nèi)，主要是各種物理量。隨著科技的進步和經(jīng)濟、社會的發(fā)展，計量的對象已突破了傳統(tǒng)物理量的范疇，不僅擴展到化學(xué)量、工程量，而且擴展到生物方面的生理、心理量，甚至一些微觀領(lǐng)域的統(tǒng)計計數(shù)量，如質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、血球個數(shù)等計數(shù)量也可通過一定的物理技術(shù)手段轉(zhuǎn)換成物理量來計量。因此，可以說，一切可測量的量，皆屬于計量的對象。
　　計量根據(jù)其對象主要可分為物理計量、化學(xué)計量、工程計量、生物計量等。
　　（二）計量的發(fā)展
　　計量的歷史淵遠流長。計量的發(fā)展與社會進步聯(lián)系在一起，它是人類文明的重要組成部分。
　　計量的發(fā)展大體可分為3個階段。
　　 1．古典階段
　　計量起源于量的概念。量的概念在人類產(chǎn)生的過程中就開始形成。人類從利用工具到制造工具，包含著對事物大小、多少、長短、輕重、軟硬等的思維過程，逐漸產(chǎn)生了形與量的概念。在同自然界漫長的斗爭中，人們首先學(xué)會了用感覺器官耳聽、眼觀、手量來進行計量。作為最高依據(jù)的 "計量基準"，也多用人體的某一部分，或其它天然物如動物絲毛、植物果實或樂器等。例如，我國古代的"布手知尺"、"掬手為?quot;、"取權(quán)定重"、"邁步定畝"、"滴水計時"；英王亨利一世將其手臂向前平伸，從其鼻尖到指尖的距離定為"碼"；英王查理曼大帝以自己的腳長為標(biāo)準，把它定為"英尺"等。可見，計量的古典階段是以經(jīng)驗為主的初級階段。
　　我國計量工作具有悠久的歷史，在計量古典階段中為人類作出了突出的貢獻。早在公元前26世紀，傳說黃帝就設(shè)置了 "衡、量、度、畝、數(shù)"五量。尤其在秦朝，秦始皇不僅統(tǒng)一了六國，主張車同軌、書同文，而且發(fā)了詔書，統(tǒng)一了全國度量衡，為我國古代計量史寫下光輝的一頁。
　　 2.經(jīng)典階段（近代階段）
　　從世界范圍看，1875年 "米制公?quot;的簽訂，標(biāo)志著計量經(jīng)典階段的開始。這階段的主要特征是計量擺脫了利用人體、自然物體作為"計量基準"的原始狀態(tài)，進入以科學(xué)為基礎(chǔ)的發(fā)展時期。由于科技水平的限制，這個時期的計量基準大都是經(jīng)典理論指導(dǎo)下的宏觀實物基準。例如，根據(jù)地球子午線四分之一的一千萬分之一長度制成長度基準米原器；根據(jù)1立方分米的純水在密度最大時的質(zhì)量制成了質(zhì)量基準千克原器等。
　　這類實物基準，隨著時間的推移，由于腐蝕、磨損，量值難免發(fā)生微小變化；由于原理和技術(shù)的限制，準確度也難以大幅度提高，以致不能適應(yīng)日益發(fā)展的社會、經(jīng)濟的需要。于是不可避免地提出了建立更準確、更穩(wěn)定的新型計量基準的要求。
　　 3. 現(xiàn)代階段
　　現(xiàn)代計量的標(biāo)志是由以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)為以量子理論為基礎(chǔ)，由宏觀實物基準轉(zhuǎn)為微觀自然基準。也就是說，現(xiàn)代計量以當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的最高水平，使基本單位計量基準建立在微觀自然現(xiàn)象或物理效應(yīng)的基礎(chǔ)之上。迄今為止，國際單位制中7個SI基本單位，已有5個實現(xiàn)了微觀自然基準，即量子基準。量子基準的穩(wěn)定性和統(tǒng)一性為現(xiàn)代計量的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　（三）計量的特點
　　計量不管處于那一階段，均與社會經(jīng)濟的各個部門，人民生活的各個方面有著密切的關(guān)系。隨著社會的進步，經(jīng)濟的發(fā)展，加上計量的廣泛性、社會性，必然對單位統(tǒng)一、量值準確可靠提出愈來愈高的要求。因此，計量必須具備以下4個特點。
　　 1．準確性
　　準確性是計量的基本特點，是計量科學(xué)的命脈，計量技術(shù)工作的核心。它表征計量結(jié)果與被測量真值的接近程度。只有量值，而無準確程度的結(jié)果，嚴格來說不是計量結(jié)果。準確的量值才具有社會實用價值。所謂量值統(tǒng)一，說到底是指在一定準確程度上的統(tǒng)一。
　　 2．一致性
　　一致性是計量學(xué)最本質(zhì)的特性，計量單位統(tǒng)一和量值統(tǒng)一是計量，致性的兩個方面。然而，單位統(tǒng)一是量值統(tǒng)一的重要前提。量值的一致是指在給定誤差范圍內(nèi)的一致。計量的一致性，不僅限于國內(nèi)，也適用于國際。
　　 3．溯源性
　　為了使計量結(jié)果準確一致，任何量值都必須由同一個基準（國家基準或國際基準）傳遞而來。換句話說，都必須能通過連續(xù)的比較鏈與計量基準聯(lián)系起來，這就是溯源性。因此， "溯源性"和"準確性"和"一致性"的技術(shù)歸宗。盡管任何準確、一致是相對的，它與科技水平，與人的認識能力有關(guān)。但是，"溯源性"畢竟使計量科技與人們的認識相一致，使計量的"準確"與"一致"得到基本保證。否則，量值出于多源，不僅無準確一致可言，而且勢必造成技術(shù)和應(yīng)用上的混亂。
　　 4．法制性
　　計量的社會性本身就要求有一定的法制來保障。不論是單位制的統(tǒng)一，還是基標(biāo)準的建立，量值傳遞網(wǎng)的形成，檢定的實施等各個環(huán)節(jié)，不僅要有技術(shù)手段，還要有嚴格的法制監(jiān)督管理。也就是說都必須以法律法規(guī)的形式作出相應(yīng)的規(guī)定。尤其是那些重要的或關(guān)系到國計民生的計量，更必須有法制保障。否則，計量的準確性、一致性就無法實現(xiàn)，其作用也無法發(fā)揮。