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计量科学:国民经济与科技进步的关键
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更新于2024-07-01
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"计量学.pdf 是一份深入探讨计量科学的文档,强调了其在国民经济、社会发展及科技进步中的关键作用。" 计量学,作为科学技术的重要组成部分,对于一个国家的经济和科技发展具有深远影响。它是准确测量的基础,对于实现工业、农业、国防和科学技术的现代化至关重要。计量科学技术的发展能够确保社会主义市场经济体制的稳定,通过统一计量单位和保证测量准确性,维护社会经济秩序,推动生产、流通、科研和国际贸易的顺利进行。 在自然科学领域,计量工作扮演着验证科学理论和探索自然规律的角色。例如,吴建雄博士利用精密计量技术验证了李政道和杨振宁的宇称不守恒理论,展示了计量在物理学研究中的重要性。在其他学科如生命科学、地球科学、材料科学、信息科学等,以及工业生产各个环节,如汽车、建筑、电梯、光纤、激光器件和集成电路等领域,都需要高精度的计量测试以确保产品质量和安全。 医疗卫生领域对计量的依赖同样显著。例如,在放射治疗中,剂量控制的精确性直接关系到患者的健康与治疗效果;在医学检验中,分析仪器的准确性影响着诊断结果的可靠性。此外,计量科学技术在计算机、冶金、新能源、环境保护以及国防建设等众多领域都发挥着不可或缺的作用。 因此,计量不仅仅是各个经济领域的技术支撑,也是保障人类生活质量和科技进步的关键。加强计量科学技术的研究和发展,对于促进社会全面进步,保障人民福祉,以及在全球范围内推动科技文化交流具有不可估量的价值。计量,如同一座桥梁,连接了科学研究、工业生产和日常生活,确保了我们对世界的认知和操纵能够准确无误。
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摄氏度时两端的两条刻线间的距离。米原器的精度可以达到 0.1 微米,也就是千万分之一米,
可以说够精确的了。可是在 1960 年召开的第 11 界国际计量大会上,各国代表一致通过决议,
废除了米原器,理由是它既不方便,也不准确。
第 11 界国际计量大会在废除旧的“米”的标准的同时,也规定了新的“米”的标准,它就是氪
86 同位素灯在规定条件下发出的橙黄色光在真空中的波长。
用光当尺既方便又准确,用氪 86 当尺,精确度可以达到 0.001 微米,大约相当于一根头发
直径的十万分之一。世界各地都可以制造氪灯,不必去国际计量局核对米尺了。
激光出现以后,氪灯就逊色多了。用激光的波长当尺,从理论上推算,可以比氪 86 同位素
灯准确 100 万倍。1969 年用激光测量地球和月球之间的距离,长达 38 万多千米,误差只有
几米。
激光是一把上天下海的好尺子,用起来得心应手,精巧准确。所以 1983 年 10 月,联合国度
量组织在巴黎举行会议,规定了新的“米”的定义,即把光在真空中 299792458 分之一秒所
走的距离定为一个标准米。近几年来,各种激光尺已经相继问世,如激光比长仪、激光二坐
标仪等等。
秒
古代天文学家及物理学家以日圭、日晷、水钟、单摆,利用观测日影的变化或水位的变化来
计时。随着科技进步,近代科学家发明单摆钟及石英振荡器,利用单摆或石英晶体的振荡周
期来计时。但上述计时方式易受环境、温度、材质、电磁场甚至观测者观测角度等影响,稳
定度不佳,须由天体(地球自转、公转、月球公转)周期来校正。
1960 年以前,CIPM(国际计量大会)以地球自转为基础,定义以平均太阳日之 86400 分之
一作为秒定义。即 1 Second = 1/86400 Mean Solar day 其稳定度在 10-8 左右。
1960~1967 年 CIPM 改以地球公转为基础,定义西元 1900 年为平均太阳年。秒定义更改为:
一秒为平均太阳年之 31556925.9747 分之一。1 Sec = 1/31556925.9747 Solar Year at 1900 稳定
度约为 10-9。
二十世世纪中叶,由于量子力学的发展,发展了诸如光谱超精细结构、镁射及雷射、光磁共
振(Optical Pumping)、分子束磁共振、分离震荡场等实验及研究,使量子频率标准取代以
天体运动为标准之天体时而成为计时标准。1967 年,CIPM 定义秒是铯 133 原子(Cs133)
基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的 9,192,631,770 个周期所持续的时间。此秒
定义一直维持至今。
秒定义可以以铯原子频率标准器来实现,其稳定度依据各标准器的制造方法、维护环境的不
同而不同。一般商用的铯频率标准器 HP-5071 稳定度约在 10-12 左右,法国 LPTF 实验室以
绝对温标 10-6 度的铯原子喷泉制成的原子钟,稳定度约在 10-16 左右。
国际千克原器
清朝工部营造尺
(六)计量在经济社会发展中的重要作用(了解)
计量是一门基础科学,它是经济建设、社会发展和科技进步的基础,是规范市场经济秩序、
保护广大人民群众利益的重要手段和工具。计量水平的高低决定着一个国家、一个地区科技
进步、产品开发的能力和水平,是衡量科技、社会和经济发展程度的重要标志之一。
(1)计量与科学技术进步
没有测量,就没有科学,科技要发展,计量须先行。进入 21 世纪以来,我市高新技术产品
层出不穷,如电子技术、纳米技术、航天技术、信息技术、电磁兼容技术等等,这些都需要
先进的计量检测技术手段作支撑,如果计量科技发展迟缓,这将成为我市高新技术发展的瓶
颈。因此,科技创新及现代高新技术的发展需要高水平、高准确度的计量科学技术和检测方
法。
(2)计量与工业经济发展
建立科学和完善的计量检测体系,是我市各类企业组织集约化生产,提高产品质量,实现经
济稳步增长的有效途径。在现代企业管理中,已把优质的原材料、先进的工艺装备和科学的
计量检测技术作为现代工业生产的三大支柱,特别是原材料消耗,能源消耗,成本核算都要
通过计量检测得出有效的数据,作为生产经营及决策的可靠信息,从而达到提高企业管理水
平和经济效益的目的。
(3)计量与农业发展
随着农业向产业化和市场化方向的发展,计量在我市农业中的作用日益显现,现已渗透到农
业生产的产前、产中、产后的全过程。在产前必须对农田土壤的成分,种子、化肥、农药进
行计量检测及理化分析;在产中必须对农药和化肥的使用量进行有效的控制;在产后必须对
农产品中农药残留量和重金属量进行计量理化检测,所有这些都离不开准确可靠的计量分析
检测设备和标准物质,均需要采用科学、先进、准确、可靠的计量技术和检测手段作保证。
(4)计量与人民生活
人的一切活动都与计量有关。如家用电度表、煤气表和水表是否合格,公共交通的时刻是否
准确,都会对人民的生活产生一定的影响;食品中的色素、味剂、添加剂、防腐剂等,都必
须经过鉴定和计量,否则将会导致不良后果,危害人们的健康。此外,随着人们对环保意识
的日益增强,对大气、水质及噪声等都要进行有效的监测和控制。
(5)计量与 WTO
经济和贸易全球化需要公平的计量检测。在进出口贸易中,商品质量是否符合要求,需要对
其进行准确的检测、正确的评价,因此贸易双方必须互认检测数据,以减少重复检验带来的
损失,并消除技术贸易壁垒。要保证贸易双方互认检测数据,双方溯源所用的计量基标准必
须与国际计量基标准进行比对,以确保数据的一致性。我市最高社会公用计量标准是通过国
家计量基标准溯源来实现的。否则,就无法保证数据的一致性,就可能形成以国外检测机构
检测的数据为准的被动局面,将会造成人财物的重大损失,无法消除贸易技术壁垒,严重影
响进出口产品在国际市场上的竞争能力。
(6)计量与人身健康
现代医学对疾病的预防、诊断和治疗,都离不开计量。如,测量体温、血压,做心电图、脑
电图、B 超、CT 以及各种化验等,都是常见的计量测试,测量所得的数据是医生诊断病情
和治疗的依据。因此,如果医用计量设备不准确、标准物质不一致、测量方法不规范,就会
造成误诊和治疗失效,直接影响和危害人民群众的身体健康,后果不堪设想。
(7)计量与国防建设
强大的军事力量离不开尖端的计量检测技术。国防装备的研制和生产涉及的科技领域宽、技
术难度大、计量参数多、准确度高、量程大、频带宽,特别是国防尖端系统庞大复杂,对计
量有着特殊要求,需要用非常先进的计量检测手段来获得准确可靠的数据,来保证各部件、
各系统和整个系统的同步性、可靠性,并做到万无一失。由此可见,在国防建设中,计量检
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