第三节 计量

一、计量概述

单位的统一是测量统一的基础，测量统一则反映在量值准确、可靠和一致上。按JJF 1001—201l《通用计量术语及定义》中的定义，计量(metrology)是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。该定义明确了计量的目的及其基本任务是实现单位统一和量值准确可靠，其内容是为实现这一目的所进行的各项活动，这一活动具有十分的广泛性，它涉及工农业生产、科学技术、法律法规、行政管理等，通过计量所获得的测量结果是人类活动中最重要的信息源之一。计量的最终目的就是为国民经济和科学技术的发展服务。

（一）计量起源与发展

计量的历史源远流长，计量的发展与社会进步联系紧密，它是人类文明的重要组成部分。计量的发展大体经历了古代计量、近代计量和现代计量三大阶段。

1.古代计量

计量是历代王朝行使权力的象征。早在数千年前，出于生产、贸易和征收赋税等方面的需要，古埃及、巴比伦、印度和中国等均已开始进行长度、面积、容积和质量的计量。计量在我国历史上称为“度量衡”。史籍记载，约公元前21世纪，黄帝就设置了“衡、量、度、亩、数”五量。周朝(约公元前1037年)有度量衡法制具体记载。公元前221年，秦始皇颁发诏书，以最高法令形式将度量衡法制推行于天下，监制了许多度量衡标准器，并推行定期的检定制度。

西汉的漏刻计时仪器，王莽的新莽铜嘉量、新莽九年游标卡尺以及汉代用“黄钟律管” 复现量值以声波作为“长度自然基准”等，都在中国古代计量史上写下了光辉的一页。我国古代计量的发展，为人类进步做出了突出的贡献，全面展示了中华民族的智慧和文化。

2.近代计量

1875年“米制公约”的签订标志着近代计量的开始。随着近代物理学的发展，近代计量逐步引入了“物理量”的概念，使计量研究应用的对象得到了技术拓展。计量逐步摆脱了利用人体、自然物体作为“计量基准”的原始状态，进入以科学技术为基础的发展时期。由于科技水平的限制，该阶段的计量基准大都是经典理论指导下的宏观实物基准。例如，根据地球子午线长度的四千万分之一长度，用铂铱合金制成长度米基准原器等。该类实物计量基准(即国际计量标准)，随着时间的推移，会由于腐蚀、磨损或自然现象的变化致使量值发生微小变化，由于复现技术的限制，准确度也难以提高。

20世纪50年代我国进入了工业化奠基的时期，1955年国务院设立了国家计量局，开始推行米制、制定计量条例法规及组织计量器具检定；1957年开展国家检定的计量专业发展到长度、温度、力学、电学计量等九大类，初步形成了我国近代计量科学体系的雏形。

3.现代计量

现代计量的标志是1960年国际计量大会决议通过并建立的适用于各个科学技术领域的计量单位制，即国际单位制。它将从以经典理论为基础的宏观实物基准，转为以量子物理和基本物理常数为基础的微观自然基准。现代计量以当今科学技术的最高水平，使基本单位计量基准建立在微观自然现象或物理效应的基础上，并建立科学、简便、有效的溯源体系，实现国际上测量的统一。基本物理常数是指自然界的一些普遍适用的常数，它们不随时间、地点或环境条件的变化而变化。基本物理常数的引入和发展在定义计量基本单位和导出单位方面起到了关键的作用。例如：1967年第十三届国际计量大会决议，以铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间为1 s，使秒的复现不确定度达10^-14～10^-15量级等。定义中采用一些有关的基本物理常数，这大幅度减小计量基准复现的不确定度，满足了科学研究、国民经济、生产和社会发展的需要。

我国现代计量的发展经历了多次飞跃。在20世纪60年代到80年代，我国计量科研进入了一个高速发展的时期，相继建立了包括一些自然基准在内的100余项计量基准，为我国现代计量事业的发展奠定了基础。20世纪70年代我国加入《米制公约》，形成了国际计量交流与合作的新局面。1985年颁布了《中华人民共和国计量法》，使计量全面介入商贸、安全、健康、环保等涉及国计民生的重要领域，逐步建立我国的法制计量体系，使计量全面进入现代社会领域并展现了其公正、公平和权威的形象。

进入21世纪后，我国现代计量在以量子物理为依托的国际计量前沿热点和关键问题基础研究取得进一步发展，量子质量基准、光钟、基本常数测量研究等取得丰硕的成果。进一步完善国家计量法规，开拓法制计量的新领域；完善计量保障机构，逐步建立我国现代法制计量体系。积极开展签署国际计量互认协议、参加国际比对与同行评审、开展国际计量交流与合作，我国的计量基准和计量校准测试能力得到了国际上的普遍承认，使我国的计量水平跻身国际先进行列。

（二）国防科技工业计量

国防科技工业计量从20世纪50年代建立至今，已经走过近70年的发展历程。随着国家管理体制的变化，国防科技工业计量经历了国防工业计量、国防科技计量、国防计量和国防军工计量四个重要发展时期。

1.国防工业计量与国防科技计量时期

20世纪50年代初，在抗美援朝战争中，志愿军使用的无后坐力炮发生膛炸和近炸的严重事故，面对血的教训让国防工业部门认识到计量的重要性并决定创建国防工业计量。1952年建立了第一个专门从事枪炮口径量规和枪弹、炮弹尺寸样板研究、制造与测量工作的计量机构，国防科技工业计量由此诞生。1955年10月，在党中央决定加强航天和核技术武器装备等国防尖端技术研究的大背景下，国防科技计量（国防尖端技术计量）应运而生，并被列入国防尖端技术“开门七件事”之一。

综观20世纪60年代，国防工业计量和国防科技计量初步构建了以计量协作组和区域计量站为组织形式的国防量传体系。20世纪70年代后期通过“五查整顿”等措施，国防工业计量和国防科技计量整体重新走上正轨，并于1982年国防工业计量和国防科技计量进入了统一监督管理的新的历史时期。

2.国防计量时期

1982年，中央决定由国防科学技术委员会、国务院国防工业办公室、军委科技装备委员会办公室合并成立由国务院和中央军委双重领导的国防科学技术工业委员会。统一管理国防尖端技术计量、国防工业计量和军队计量，并统一称为国防计量时期。

1983年11月在京召开了第一次国防计量工作会议，军委副主席聂荣臻元帅提出了著名的“科技要发展，计量须先行”的科学论断。1984年国防科工委经国务院、中央军委批准发布了《国防计量工作管理条例》和《国防计量工作发展规划纲要》，明确了国防计量的地位和作用，强调了国防军工计量坚持“四个面向”的指导思想和“四个结合”的工作方针。

1990年4月依据《中华人民共和国计量法》第三十三条的规定，经国务院、中央军委批准发布了《国防计量监督管理条例》（第54号令），国防计量法制建设迈出了重要一步，正式确立了三级的计量技术机构工作体系。同时，在国防科工委的组织领导下，先后制定了《国防计量技术机构管理办法》等8个配套规章，国防计量法规体系初步形成，国防计量走上了技术管理、行政管理与法制管理相结合的新阶段。

3.国防军工计量时期

1998年国务院机构改革后，国防科技工业计量进入国防军工计量时期。2000年2月，国防科工委发布了《国防科技工业计量监督管理暂行规定》（4号令）。4号令是54号令的继承和发展，是开展国防军工计量工作的基本依据。

2001年6月国防科工委发布《国防科工委关于加强国防科技工业技术基础工作的若干意见》（简称“三十六条”）。2006年至2007年，国防科工委按照《国防计量技术机构设置方案》许可了17家国防一级计量技术机构和49家国防二级计量技术机构。

2008年国务院成立“工业和信息化部”，国防军工计量工作由新组建的“国家国防科技工业局”主管。

经过几代人的共同努力，国防科技工业计量坚持创新驱动，坚持军民融合、聚焦难点、突出重点、依法行政、加强监管，已成为国防科技工业建设必不可少的技术基础，是军工核心能力的重要组成部分，也是国防科技自主创新的重要力量。国防军工计量为国防科技工业发展和国民经济建设做出了重要贡献。

（三）军事计量

在现行装备管理体制确立之前，军事计量和国防军工计量通称为国防计量，指在武器装备和军工产品的研制、试验、生产、使用全过程中保障计量单位统一和量值准确一致的全部理论和实践。新的装备管理体制确立后，正式冠以“军事计量”这样一个特定的称谓。军事计量是国防计量工作的一个重要组成部分，是现代计量学与军事装备相结合，保障军事装备量值准确统一的一门学科。它以科学技术为依托、法律法规为保证，通过建立完善的计量保障体系，在武器装备及检测设备的计量检定、校准或者测试中，实现单位统一、量值准确可靠，确保武器装备的完好率和良好的战备状态。军事计量技术的发展是以武器装备发展的计量需求和新一代高科技武器装备的技术发展为牵引的，发展需求是一个多方位、有层次、相互关联的立体综合概念。

计量对军事装备特别是尖端技术的重要性尤为突出。在军事装备研制、试验、使用过程中，计量测试具有重要的技术保障作用，不仅可以提供所需数据，保证各部件、分系统和整个系统的可靠性，而且可以缩短研制周期，节约人力、物力和时间，提高作战能力，为指挥员的判断与决策提供重要依据。

二、计量的特点

计量具有以下四个方面的特点。

（一）准确性

准确性是指测量结果与被测量真值的接近程度。它是开展计量活动的基础，只有在准确的基础上才能达到量值的一致。由于实际上不存在完全准确无误的测量，因此在给出测量结果量值的同时，必须给出其测量不确定度(或误差范围)。所谓量值的“准确”，是指在一定的不确定度、误差极限或允许误差范围内的准确。只有测量结果的准确，计量才具有一致性，测量结果才具有使用价值，才能为社会提供计量保证。

（二）一致性

计量的基本任务是保证单位的统一与量值的一致，计量单位统一和单位量值一致是计量一致性的两个方面，单位统一是量值一致的前提。量值一致是指量值在一定不确定度内的一致，是在统一计量单位的基础上，无论在何时、何地，采用何种方法，使用何种测量仪器，以及由何人测量，只要符合有关的要求，其测量结果就应在给定的区间内一致，测量结果是可重复、可再现(复现)、可比较的。通过量值的一致性可证明测量结果的准确可靠。计量的实质是对测量结果及其有效性、可靠性的确认，否则，计量就失去其社会意义。国际计量组织非常关注各国计量的一致性，会采取一些例如开展国际关键比对和辅助比对等措施，验证各国的测量结果在等效区间或协议区间内的一致性。

（三）溯源性

为了实现量值一致，计量强调“溯源性”。溯源性是确保单位统一和量值准确可靠的重要途径。溯源性指任何一个测量结果或计量标准的量值，都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链，与计量基准联系起来。这种特性使所有的同种量值，都可以按这条比较链通过校准向测量的源头追溯，即溯源到同一个计量基准(国家基准或国际基准)，或通过检定按比较链进行量值传递。

（四）法制性

古今中外，计量都是由政府纳入法制管理，确保计量单位的统一，避免不准确、不诚实的测量带来的危害，以维护国家和消费者的权益，都是通过法制来实现的。计量的社会性本身就要求有一定的法制性来保障，不论是计量单位的统一，还是计量基准的建立，制造、修理、进口、销售和使用计量器具的管理、量值的传递、计量检定的实施等，不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规，依法实施严格的计量法制监督。特别是对国民经济有明显影响、涉及公众利益和可持续发展或需要特殊信任的领域，必须由政府建立起法制保障。否则，计量的准确性、一致性就不可能实现，计量的作用也难以发挥。

三、计量的分类

计量活动涉及社会的各个方面。国际上有一种观点，按计量的社会功能，把计量大致分为三个组成部分，即法制计量、科学计量、工业计量(又称工程计量)，分别代表以政府为主导的计量社会事业、计量的基础和计量应用三个方面。

（一）法制计量

法制计量是计量的一部分，是计量工作的重要方面。计量作为社会事业，政府管理的重点则在制定与实施计量法律法规并依法进行计量监督上，也就是说，法制计量是政府及法定计量检定机构的工作重点。在国民经济、社会生活中，存在着有利害冲突的计量，法制计量的目的是要解决由于不准确、不诚实测量所带来的危害，以维护国家和人民的利益。当前国际社会公认的法制计量领域即为我国《计量法》所规定的贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测等领域。随着可持续发展的战略提出，各国对资源越来越重视，资源控制也将纳入依法管理的范围。因此法制计量的领域是随经济发展而变化的。

在JJF 1001—2011《通用计量术语及定义》中指出，法制计量(1egal metrology)是指为满足法定要求，由有资格的机构进行的涉及测量、测量单位、测量仪器、测量方法和测量结果的计量活动，它是计量学的一部分。在这个定义中，主要讲了法制计量所涉及的工作内容及执行方法。法制计量的内容主要包括：计量立法、统一计量单位、测量方法、计量器具和测量结果的控制、法定计量检定机构及测量实验室管理等。法制计量是政府行为，是政府的职责。

（二）科学计量

科学计量是科技和经济发展的基础，也是计量的基础，它是指基础性、探索性、先行性的计量科学研究，通常用最新的科技成果来精确地定义与实现计量单位，并为最新的科技发展提供可靠的测量基础。科学计量是计量技术机构的主要任务，包括计量单位与单位制的研究、计量基准与标准的研制、物理常数与精密测量技术的研究、量值传递和量值溯源系统的研究、量值比对方法与测量不确定度的研究。当然也包括对测量原理、测量方法、测量仪器的研究，以解决有关领域准确测量的问题，开展动态、在线、自动、综合测量技术的研究，开展新的科学领域中量值溯源方法的研究，提高测量人员测量能力的研究，联系生产实际开展与提高工业竞争能力有关的计量测试课题的研究，以及涉及法制计量和计量管理的研究等。科学计量是实现单位统一、量值准确可靠的重要保障。

（三）工业计量

工业计量也称为工程计量。一般是指工业、工程、生产企业中的实用计量。因此计量已成为生产活动中不可缺少的部分，成为企业的重要技术基础。“工业计量”的含义具有广义性，并不是指单纯的工业领域，广义的是指除了科学计量、法制计量以外的其他计量测试活动，它是涉及应用领域的计量测试活动的统称，涉及社会生活的各个领域，在生产和其他各种过程中的应用计量技术均属于工业计量的范畴。工业计量一词是我国对这些计量测试活动的一种习惯用语，涉及建立企业计量检测体系，开展各种计量测试活动，建立校准、测试服务市场，发展仪器仪表产业等方面。工业计量测试能力实际上也是一个国家工业竞争力的重要组成部分，在以高技术为基础的经济构架中显得尤为重要。