計量培訓(xùn)：通用計量術(shù)語知識講座
原國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局　　馬彥冰

　　國家計量技術(shù)規(guī)范JJF1001-1998《通用計量術(shù)語及定義》(以下簡稱本規(guī)范)第八章對計量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)等作了明確的定義和分類，由于本規(guī)范絕大部分詞條采用《International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology》(國際通用計量學(xué)基本術(shù)語)的詞條，有些定義在與“國際接軌”上很難一步到位，特別是對測量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的分類與我國現(xiàn)行的分類差異甚大，本規(guī)范中將〔測量〕標(biāo)準(zhǔn)與〔計量〕基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)視為同義詞而并列，方括號中的詞，規(guī)范規(guī)定使用時可省略。現(xiàn)介紹如下:    

　　一、〔測量〕標(biāo)準(zhǔn)

　　〔計量〕基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)是指“為了定義、實現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量的單位或一個或多個量值，用作參考的實物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)。”(本規(guī)范8.1條)
　　本術(shù)語與英文詞〔measuremant〕standard，etalon相對應(yīng)，其中etalon來自法文。
　　“Standard”在科技領(lǐng)域里有兩個含義:一是通常被人們理解的文字性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及類似文件(法文詞為“norme”)；二是以實物形式出現(xiàn)的基準(zhǔn)器和標(biāo)準(zhǔn)器(法文詞為“etalon”)。在此，顯然屬第二種含義，且把“器”省略了。
　　〔measurement〕Standard〔測量〕標(biāo)準(zhǔn)是計量基準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)稱，并又可細(xì)分為若干種(見8.2～8.7條)。在我國測量標(biāo)準(zhǔn)明確地分計量基準(zhǔn)、計量標(biāo)準(zhǔn)兩大類，其地位和作用在《計量法》中已分別闡明。

　　該定義有三層意思:(1)研制、建立基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)的目的是:為了定義、實現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)量的單位或一個或多個量值；(2)其作用是在測量領(lǐng)域里作為定值的依據(jù)和測量用標(biāo)準(zhǔn)器；(3)其存在的形式有實物量具、測量儀器、參考物質(zhì)或測量系統(tǒng)。8.1條例a)-f)即1kg質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、100Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻、標(biāo)準(zhǔn)電流表、銫頻率標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)氫電極、有證的血漿中可的松濃度的參考溶液。分別體現(xiàn)了這些形式。
    為理解上述定義，在此以國際單位制SI七個基本單位中的質(zhì)量單位“千克”和長度單位“米”為例，加以說明:(1)1960年第十一屆國際計量大會決定采用以米制為基礎(chǔ)發(fā)展起來的國際單位制(SI)，而“千克”(kg)作為質(zhì)量單位遠(yuǎn)早于國際單位制的確定?！扒Э恕钡亩x幾經(jīng)變遷，于1901年第三屆國際計量大會上明確給出:千克是質(zhì)量單位，等于國際千克原器的質(zhì)量。這個國際千克原器就是國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn))，全世界只有一個，它是用90%鉑和10%銥合金精心制成的形狀為高度和直徑均為39毫米的圓柱體，鉑銥合金的密度為21.5克/厘米3，它被放在多層玻璃罩內(nèi)?！扒Э恕钡膶崿F(xiàn)就是用這個國際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn))也即這一實物量具:國際千克原器，它很穩(wěn)定地保存“千克”量值近100年，估計其質(zhì)量的變化約為50微克，相對變化量為5×10^-8。“千克”是通過千克原器和原器天平來復(fù)現(xiàn)的。為了全世界質(zhì)量量值的統(tǒng)一，也即實現(xiàn)質(zhì)量單位量值的傳遞和溯源，國際計量局根據(jù)千克原器的材質(zhì)、形狀和要求，先后加工復(fù)制了一些副原器發(fā)售給米制公約的各成員國，作為這些國家的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(基準(zhǔn))，放在三層玻璃罩內(nèi)。我國于1965年引進(jìn)了國際計量局編號為“No60”的直徑與高度均為39毫米的鉑銥合金圓柱體砝碼，該砝碼作為國家公斤原器，其質(zhì)量標(biāo)稱值為1kg，在最近的一次與國際千克原器的比對中，其質(zhì)量被確定為1kg+0.295mg，復(fù)現(xiàn)量值的不確定度為2.3μg(k=1)(這種比對每隔三四十年進(jìn)行一次，最近的一次是在1989～1994年間進(jìn)行的)，當(dāng)時已稱它為國家質(zhì)量基準(zhǔn)，而正式批準(zhǔn)是由原國家計量局于1986年批準(zhǔn)。國家公斤原器批準(zhǔn)時稱為千克基準(zhǔn)砝碼，它和秤量為1kg、分度值不大于0.04mg的原器天平實現(xiàn)、復(fù)現(xiàn)和保存了與國際千克原器比對結(jié)果所獲得的質(zhì)量單位量值。按照質(zhì)量計量器具檢定系統(tǒng)，我國研制、建立的國家千克副基準(zhǔn)、工作基準(zhǔn)、各等級砝碼及各等級標(biāo)準(zhǔn)天平和標(biāo)準(zhǔn)秤都是以不同的準(zhǔn)確度等級來實現(xiàn)、復(fù)現(xiàn)、保存質(zhì)量單位量值，以達(dá)到全國質(zhì)量單位量值的統(tǒng)一及在規(guī)定的允許誤差范圍內(nèi)的準(zhǔn)確可靠。這個在七個基本量中唯一剩下沒有建立自然基準(zhǔn)的量，在21世紀(jì)將成為科學(xué)計量的重要課題。(2)“米”是國際單位制(SI)中表示“長度”的基本單位，用“m”表示，“米”定義經(jīng)多次沿革，在1983年第17屆國際計量大會上將“米”定義為:光在真空中于(1/299792458)秒時間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度。國際計量委員會推薦新定義的米可以通過時間法、頻率法和輻射法來實現(xiàn)。這些方法都是建立在光速是常數(shù)的基礎(chǔ)上。在輻射法方面，1993年國際計量委員會推薦了8種穩(wěn)頻激光器輻射的標(biāo)準(zhǔn)譜線頻率(波長)值，作為復(fù)現(xiàn)“米”定義的國際標(biāo)準(zhǔn)。目前常用的是碘吸收633納米氦氖穩(wěn)頻激光器，它的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)1×10^-11。這種激光器以米定義為基礎(chǔ)，實現(xiàn)、保存或復(fù)現(xiàn)了長度單位量值。我國國家的長度基準(zhǔn)中最穩(wěn)定的是633納米基準(zhǔn)，不確定度為2.5×10^-11，它是由一套以氦氖激光器為主體的復(fù)雜的測量儀器所組成。它對上復(fù)現(xiàn)國際“米”定義，對下把其所復(fù)現(xiàn)的長度量值經(jīng)由拍頻或其他比較方法傳遞到下一級標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)已建立的線紋計量器具檢定系統(tǒng)和長度計量器具(量塊)檢定系統(tǒng)，長度量值的傳遞和溯源又分為線紋和量塊兩大體系，其標(biāo)準(zhǔn)器分別為線紋尺和量塊等，它們都是實物量具。量塊是單值量具，兩塊量塊可以研合在一起復(fù)現(xiàn)一個新的量值。量塊研合后的量值就等于各個量塊中心長度之和。通常將若干塊長度不同的量塊組成標(biāo)準(zhǔn)組，提供一系列長度量值。標(biāo)準(zhǔn)線紋尺是多值量具，一般每1mm有一條刻線，當(dāng)然，還有由顯微鏡來讀數(shù)的刻線，有可估誤到0.1μm的線紋尺。
　　本定義的兩個注釋，其一:集合標(biāo)準(zhǔn)是通過聯(lián)合使用而起標(biāo)準(zhǔn)器作用的一組相似的實物量具或測量儀器。例如由一組相似的標(biāo)準(zhǔn)燈組成的發(fā)光強(qiáng)度集合標(biāo)準(zhǔn)。集合標(biāo)準(zhǔn)所提供的值是該集合內(nèi)單個測量器具所提供之值的適當(dāng)?shù)钠骄怠Ｆ涠?標(biāo)準(zhǔn)組是其值經(jīng)過選擇的標(biāo)準(zhǔn)，它們可單個地或適當(dāng)?shù)亟M合以復(fù)現(xiàn)給定范圍內(nèi)的一系列同種量的值，例如1kg～20kg標(biāo)準(zhǔn)砝碼組稱為千克組，1g～500g標(biāo)準(zhǔn)砝碼組稱克組，1mg～500mg標(biāo)準(zhǔn)砝碼組稱為毫克組。
　　定義中的實物量具是指“使用時以固定形態(tài)復(fù)現(xiàn)或提供給定量的一個或多個已知值的器具”(見本規(guī)范6.9條)。
　　定義中的測量儀器是指“單獨地或連同輔助設(shè)備一起用以進(jìn)行測量的器具”(見本規(guī)范6.1條)。
　　定義中的參考物質(zhì)是指“具有一種或多種足夠均勻和很好地確定了的特性，用以校準(zhǔn)測量裝置、評價測量方法或給材料賦值的一種材料或物質(zhì)”(見本規(guī)范8.13條)。此外，附有證書的參考物質(zhì)稱為有證參考物質(zhì)(詳見本規(guī)范8.14條)在我國作為統(tǒng)一量值用的參考物質(zhì)，均進(jìn)行定級鑒定，并經(jīng)評審取得證書。在本規(guī)范中，為結(jié)合國情，將參考物質(zhì)與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，有證參考物質(zhì)與有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)視為同義詞。
　　定義中的測量系統(tǒng)是指“組裝起來以進(jìn)行特定測量的全套測量儀器和其他設(shè)備”(見本規(guī)范6.5條)。    

　　二、基準(zhǔn)

　　本規(guī)范把基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)視為同義詞，8.1條是其統(tǒng)稱的定義，為區(qū)分基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，我們可將8.2條～8.5條作為基準(zhǔn)類的詞條，分別闡述如下:

　　1.國際〔測量〕標(biāo)準(zhǔn)
　　國際〔計量〕基準(zhǔn)
　　是指“經(jīng)國際協(xié)議承認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)，在國際上作為對有關(guān)量的其他測量標(biāo)準(zhǔn)定值的依據(jù)?！?本規(guī)范8.2條)經(jīng)國際協(xié)議承認(rèn)的主要途徑是經(jīng)國際米制公約組織下設(shè)的國際計量委員會(CIPM)和國際計量局(BIPM)兩個機(jī)構(gòu)，它們研究、建立、組織和監(jiān)督國際測量標(biāo)準(zhǔn)的工作?！懊字乒s”是在1875年由俄、法、德、美、意等17個國家在巴黎簽署的，現(xiàn)經(jīng)歷了125年，已有48個成員國。其最高權(quán)力機(jī)構(gòu)是國際計量大會，BIPM是其執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是一個常設(shè)的世界計量科學(xué)研究中心，它的主要任務(wù)是保證世界范圍內(nèi)測量的統(tǒng)一，具體負(fù)責(zé)建立主要測量單位的標(biāo)準(zhǔn)，保存國際原器，組織國家標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)的比對，協(xié)調(diào)有關(guān)基本物理常數(shù)的測量工作及有關(guān)測量技術(shù)。
　　BIPM擁有質(zhì)量及其相關(guān)量、頻率標(biāo)準(zhǔn)和時標(biāo)，激光波長和頻率標(biāo)準(zhǔn)、電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、光度和輻射度標(biāo)準(zhǔn)、熱力學(xué)、電離輻射標(biāo)準(zhǔn)等學(xué)科的實驗室，它們研制、建立和保存了有關(guān)的國際原器及上述組織協(xié)議承認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)。如根據(jù)第18屆國際計量大會及第77屆國際計量委員會的決議，“自1990年1月1日起國際上將同時正式啟用以約瑟夫森常數(shù)和馮·克里青常數(shù)的國際公認(rèn)值為基礎(chǔ)的電學(xué)測量新標(biāo)準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)電壓單位和電阻單位”這些國際標(biāo)準(zhǔn)就保存在BIPM的電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)實驗室內(nèi)。從這天起，世界各國應(yīng)按照新的單位量值一致的原則，調(diào)整并保存各自國家的“電壓單位量值”和“電阻單位量值”。
　　國際標(biāo)準(zhǔn)在我國稱為國際基準(zhǔn)，它們必須經(jīng)國際協(xié)議承認(rèn)，并在國際范圍內(nèi)，具有最高計量學(xué)特性，它是世界各國測量單位量值定值的最初依據(jù)，也是溯源的最終終點。

　　2.國家〔測量〕標(biāo)準(zhǔn)
　　國家〔計量〕基準(zhǔn)
　　是指“經(jīng)國家決定承認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)，在一個國家內(nèi)作為對有關(guān)量的其他測量標(biāo)準(zhǔn)定值的依據(jù)?！?見本規(guī)范8.3條)
　　國家標(biāo)準(zhǔn)必須是國家決定承認(rèn)的，這就確立了它的法定地位。同時，它是一個國家科學(xué)計量水平的體現(xiàn)，能以國內(nèi)最高的準(zhǔn)確度復(fù)現(xiàn)和保存給定的計量單位，在給定的計量領(lǐng)域中，所有計量器具進(jìn)行的一切測量均可追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)所復(fù)現(xiàn)和保存的計量單位量值，從而保證這些測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠和具有實際的可比性。
　　國家標(biāo)準(zhǔn)在我國稱為國家基準(zhǔn)，我國《計量法》第五條規(guī)定:“國務(wù)院計量行政部門負(fù)責(zé)建立各種計量基準(zhǔn)器具，作為統(tǒng)一全國量值的最高依據(jù)”，計量基準(zhǔn)管理辦法第二條規(guī)定:“計量基準(zhǔn)是指用以復(fù)現(xiàn)和保存計量單位量值，經(jīng)國務(wù)院計量行政部門批準(zhǔn)，作為統(tǒng)一全國量值最高依據(jù)的計量器具”。
　　申報作為國家基準(zhǔn)必須經(jīng)國家鑒定合格并經(jīng)國務(wù)院計量行政部門(現(xiàn)在是國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局)審查認(rèn)可；要有正常工作所需要的環(huán)境條件；有考核合格的保存、維護(hù)、使用人員；有完善的管理制度。符合上述條件的，經(jīng)審批頒發(fā)計量基準(zhǔn)證書后，方可正式使用。根據(jù)需要它可以代表國家參加國際比對，使其量值與國際基準(zhǔn)保持一致。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，國家基準(zhǔn)由“人工基準(zhǔn)”向“自然基準(zhǔn)”發(fā)展是當(dāng)前的重要課題。

　　3.原級標(biāo)準(zhǔn)
　　基準(zhǔn)
　　英文為primary standard，是指“具有最高的計量學(xué)特性，其值不必參考相同量的其他標(biāo)準(zhǔn)，被指定的或普遍承認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)?！?見本規(guī)范8.4條)
　　基準(zhǔn)，它具有最高的計量學(xué)特性，當(dāng)被國家承認(rèn)后，就稱之為國家基準(zhǔn)。但還有那些沒被國家承認(rèn)的，卻被一些部門指定的或公眾普遍承認(rèn)的基準(zhǔn)，正如本條注中所述:基準(zhǔn)的概念等同地適用于基本量和導(dǎo)出量。在我國目前的計量基準(zhǔn)體系中，原級標(biāo)準(zhǔn)一直被稱之為主基準(zhǔn)，都是由國家承認(rèn)批準(zhǔn)的國家基準(zhǔn)，而其他一些符合該定義的原級標(biāo)準(zhǔn)，則可能被列入社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)或部門、企業(yè)、事業(yè)單位的最高標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.次級標(biāo)準(zhǔn)
　　是指“通過與相同量的基準(zhǔn)比對而定值的測量標(biāo)準(zhǔn)?！?見本規(guī)范8.5條)
　　為區(qū)別原級標(biāo)準(zhǔn)，且它的量值是通過與相同量的基準(zhǔn)比對確定的，在計量學(xué)特性上要稍低于原級標(biāo)準(zhǔn)，但又高于日常用的工作標(biāo)準(zhǔn)，在我國將副基準(zhǔn)與工作基準(zhǔn)與其對應(yīng)。    

　　三、標(biāo)準(zhǔn)

　　如上所述，本規(guī)范把基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)與標(biāo)準(zhǔn)視為同義詞，為區(qū)分基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，除參考物質(zhì)，有證參考物質(zhì)外我們將標(biāo)準(zhǔn)類的詞條，分別闡述如下:

　　1.參考標(biāo)準(zhǔn)
　　是指“在給定地區(qū)或在給定組織內(nèi)，通常具有最高計量學(xué)特性的測量標(biāo)準(zhǔn)，在該處所做的測量均從它導(dǎo)出?！?見本規(guī)范8.6條)
　　該定義給出參考標(biāo)準(zhǔn)存在的范圍及其性質(zhì)和作用。在我國它是與社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)、部門和企業(yè)、事業(yè)單位的最高計量標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng)。在我國，它們屬于應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)制檢定的計量標(biāo)準(zhǔn)，要進(jìn)行考核。

　　2.工作標(biāo)準(zhǔn)
　　是指“用于日常校準(zhǔn)或核查實物量具、測量儀器或參考物質(zhì)的測量標(biāo)準(zhǔn)。”(見本規(guī)范8.7條)
　　該定義給出了它的用途及工作對象。工作標(biāo)準(zhǔn)通常用參考標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)。當(dāng)其用于確保日常測量工作正確進(jìn)行的工作標(biāo)準(zhǔn)稱為核查標(biāo)準(zhǔn)。
　　工作標(biāo)準(zhǔn)是實現(xiàn)量值溯源的重要環(huán)節(jié)，它的數(shù)量很大。

　　3.傳遞標(biāo)準(zhǔn)
　　是指“在測量標(biāo)準(zhǔn)相互比較中用作媒介的測量標(biāo)準(zhǔn)?！?見本規(guī)范8.8條)
　　它是在測量標(biāo)準(zhǔn)相互比較中，也即包括同級標(biāo)準(zhǔn)間的相互比對或上一級標(biāo)準(zhǔn)向下一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞量值中間作媒介的測量標(biāo)準(zhǔn)。如國際間大力值的幾次比對，其媒介就是高準(zhǔn)確度高穩(wěn)定的力傳感器，它就是傳遞標(biāo)準(zhǔn)。傳遞標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用非常廣泛，在實施計量保證方案(MAP)中也必須具備作為媒介的傳遞標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.搬運(yùn)式標(biāo)準(zhǔn)
　　是指“供運(yùn)輸?shù)讲煌攸c有時具有特殊結(jié)構(gòu)的測量標(biāo)準(zhǔn)。”(見本規(guī)范8.9條)
　　這種標(biāo)準(zhǔn)的特點是可在實驗室或測試場地間來回搬運(yùn)的。本定義僅在該標(biāo)準(zhǔn)是否能方便地來回搬運(yùn)上將標(biāo)準(zhǔn)器加以分類，不可搬運(yùn)的也就是固定式的標(biāo)準(zhǔn)器。檢定硬度計的標(biāo)準(zhǔn)硬度塊是結(jié)構(gòu)簡單的搬運(yùn)式標(biāo)準(zhǔn)，而絕對重力儀是具有特殊結(jié)構(gòu)的搬運(yùn)式標(biāo)準(zhǔn)。    

　　四、溯源性

　　是指“通過一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測量結(jié)果或測量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)，通常是與國家測量標(biāo)準(zhǔn)或國際測量標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來的特性。”(見本規(guī)范8.10條)
　　溯源性是指用測量器具測得的量值或測量標(biāo)準(zhǔn)的值，在誤差允許的范圍內(nèi)，通過不間斷的比較鏈與參考標(biāo)準(zhǔn)、國家基準(zhǔn)或國際基準(zhǔn)相聯(lián)系的特性。
　　量值溯源是一種自下而上追溯的自愿行為，可通過檢定、校準(zhǔn)、比對、測試等形式，將測量結(jié)果與計量基準(zhǔn)相聯(lián)系，以保證被測量值的統(tǒng)一和準(zhǔn)確。它與我國傳統(tǒng)的按照國家計量檢定系統(tǒng)表，自上而下將計量基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)的單位量值通過計量標(biāo)準(zhǔn)，工作計量器具逐級傳遞的法制行為相比要優(yōu)越、靈活得多。有時也可將其理解為量值傳遞的逆過程。但應(yīng)該注意溯源的起點是測量結(jié)果或測量標(biāo)準(zhǔn)的值，終點是國家基準(zhǔn)或國際基準(zhǔn)。此外，量傳是逐級傳遞，而溯源是自主行為，可根據(jù)需要和經(jīng)濟(jì)合理的原則在不間斷的比較鏈中選擇向上溯源的標(biāo)準(zhǔn)器，可以跨地區(qū)，跨國界進(jìn)行。隨著量傳體制的改革，量值溯源越來越為人們所接受并廣泛使用。