計(jì)量及其特點(diǎn)
計(jì)量，過去在我國(guó)稱為“度量衡”，其原始含義是關(guān)于長(zhǎng)度、容積和質(zhì)量的測(cè)量，主要器具是尺、斗和秤。盡管隨著時(shí)代的前進(jìn),“度量衡”的概念和內(nèi)容在不斷地變化和充實(shí)，但仍難以擺脫歷史**的局限性，不能適應(yīng)科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需要。于是，我國(guó)從50年代開始，便逐漸以“計(jì)量”取代了“度量衡”?？梢哉f，“計(jì)量”是度量衡的發(fā)展；也有人稱計(jì)量為“現(xiàn)代度量衡”。
為了認(rèn)識(shí)計(jì)量，先了解一下“量”。量是現(xiàn)象、物體或物質(zhì)可定性區(qū)別和定量確定的一種屬性。這是當(dāng)前國(guó)際公認(rèn)的說法。換句話說，自然界的一切事物都是由一定的“量”組成的，而且是通過“量”來體現(xiàn)的。因此，要認(rèn)識(shí)自然、利用自然、改造自然為人類造福，就必須對(duì)各種量進(jìn)行分析和確認(rèn)，既要分清量的性質(zhì)，又要確定其具體量值；而計(jì)量正是達(dá)到這種目的的重要手段。所以，可以說，計(jì)量是對(duì)“量”的定性分析和定量確定的過程。

計(jì)量的特點(diǎn)，可包括如下：
1、 準(zhǔn)確性（**性）
準(zhǔn)確性是計(jì)量的基本特點(diǎn)。它表征的是計(jì)量結(jié)果與被測(cè)量的真值的接近程度。嚴(yán)格地說，只有量值，而無準(zhǔn)確程度的結(jié)果，不是計(jì)量結(jié)果。也就是說，計(jì)量不僅應(yīng)明確給出被測(cè)量的量值，而且還應(yīng)給出該量值的不確定度(或誤差范圍)，即準(zhǔn)確性。更嚴(yán)格地說，還應(yīng)注明計(jì)量結(jié)果的影響量的值或范圍。否則，計(jì)量結(jié)果便不具備充分的社會(huì)實(shí)用價(jià)值。所謂量值的統(tǒng)一，也是指在一定準(zhǔn)確程度內(nèi)的統(tǒng)一。

2、一致性
計(jì)量單位的統(tǒng)一是量值一致的重要前提。無論在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，采用任何方法、使用任何器具以及任何人進(jìn)行計(jì)量，只要符合有關(guān)計(jì)量的要求，計(jì)量結(jié)果就應(yīng)在給定的不確定度（或誤差范圍）內(nèi)一致。否則，計(jì)量將失去其社會(huì)意義。計(jì)量的一致性，不**于國(guó)內(nèi)，而且也適用于國(guó)際。

3、溯源性
在實(shí)際工作中，由于目的和條件的不同，對(duì)計(jì)算結(jié)果的要求亦各不相同。但是，為使計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確一致，所有的同種量值都必須由同一個(gè)計(jì)量基準(zhǔn)(或原始標(biāo)準(zhǔn))傳遞而來。換句話說，任何一個(gè)計(jì)量結(jié)果，都能通過連續(xù)的比較鏈溯源到計(jì)量基準(zhǔn)。這就是溯源性?？梢哉f，“溯源性”是“準(zhǔn)確性”和“一致性”的技術(shù)歸宗。因?yàn)椋魏螠?zhǔn)確、一致，都是相對(duì)的，是與當(dāng)代的科技水平和人們的認(rèn)識(shí)能力密切相關(guān)的。也就是說，“溯源”可以使計(jì)量科技與人們的認(rèn)識(shí)相對(duì)統(tǒng)一，從而使計(jì)量的“準(zhǔn)確”和“一致”得到技術(shù)保證。就一國(guó)而論，所有的量值都應(yīng)溯源于國(guó)家計(jì)量基準(zhǔn)；就國(guó)際而論，則應(yīng)溯源于國(guó)際計(jì)量基準(zhǔn)或約定的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。否則，量值出于多源，不僅無準(zhǔn)確一致可言，而且勢(shì)必造成技術(shù)上和應(yīng)用上的混亂，以致釀成嚴(yán)重的后果。

4、法制性
計(jì)量本身的社會(huì)性就要求有一定的法制保障。也就是說，量值的準(zhǔn)確一致，不僅要有一定的技術(shù)手段，而且還要有相應(yīng)的法律、法規(guī)的行政管理，特別是那些對(duì)國(guó)計(jì)民生有明顯影響的計(jì)量，諸如社會(huì)**、醫(yī)療保健、環(huán)境保護(hù)以及貿(mào)易結(jié)算中的計(jì)量，更必須有法制保障。否則，量值的準(zhǔn)確一致便不能實(shí)現(xiàn)，計(jì)量的作用也就無法發(fā)揮。
可見，計(jì)量于一般的測(cè)量不同。測(cè)量是為確定量值而進(jìn)行的全部操作，通常不具備、也無需具備上述的計(jì)量特點(diǎn)。所以，計(jì)量屬于測(cè)量，而又嚴(yán)于一般測(cè)量；也可以說，計(jì)量是量值確切統(tǒng)一的測(cè)量。當(dāng)然，在實(shí)際工作或文獻(xiàn)資料中，一般沒有必要去嚴(yán)格區(qū)分“計(jì)量”與“測(cè)量”。國(guó)內(nèi)如此，國(guó)際亦如此。順便提一下，在翻譯外文資料時(shí)，例如英文measurement，可譯為“測(cè)量”，也可譯為“計(jì)量”，視具體情況和慣例而定。

至于“測(cè)試”，測(cè)試具有一定試驗(yàn)性（探索性）的測(cè)量。近年來，往往將不是嚴(yán)格按照約定規(guī)程或成熟方案進(jìn)行的測(cè)量統(tǒng)稱為測(cè)試，甚至有時(shí)也可以將測(cè)試?yán)斫鉃闇y(cè)量和試驗(yàn)的綜合。

從學(xué)科發(fā)展來看，計(jì)量原本是物理學(xué)的一部分，或者說是物理學(xué)的一個(gè)分支。隨著科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，計(jì)量的概念和內(nèi)容也在不斷地?cái)U(kuò)展和充實(shí)，以致逐漸形成了一門研究測(cè)量理論與實(shí)踐的綜合性學(xué)科——計(jì)量學(xué)?；蛘哒f，計(jì)量學(xué)是關(guān)于測(cè)量理論與實(shí)踐的知識(shí)領(lǐng)域。
就學(xué)科而論，計(jì)量學(xué)又可分為：

（1）通用計(jì)量學(xué)——涉及計(jì)量的一切共性問題而不針對(duì)具體的被測(cè)量的計(jì)量學(xué)部分。例如，關(guān)于計(jì)量單位的一般知識(shí)（單位制的結(jié)構(gòu)、計(jì)量單位的換算等）、測(cè)量誤差與數(shù)據(jù)處理、計(jì)量器具的基本特性等。
（2）應(yīng)用計(jì)量學(xué)——涉及特定計(jì)量的計(jì)量學(xué)部分。通用計(jì)量學(xué)是泛指的，不針對(duì)具體的被測(cè)量；而應(yīng)用計(jì)量學(xué)則是關(guān)于特定的具體量的計(jì)量，如長(zhǎng)度計(jì)量、頻率計(jì)量等。
（3）技術(shù)計(jì)量學(xué)——涉及計(jì)量技術(shù)，包括工藝上的計(jì)量問題的計(jì)量學(xué)部分。例如，自動(dòng)測(cè)量、在線測(cè)量等。
（4）理論計(jì)量學(xué)——涉及計(jì)量理論的計(jì)量學(xué)部分。例如，關(guān)于量和計(jì)量單位的理論、測(cè)量誤差理論等。
（5）品質(zhì)計(jì)量學(xué)——涉及品質(zhì)管理的計(jì)量學(xué)部分。例如，關(guān)于原料、材料、設(shè)備以及生產(chǎn)中用來檢查和保證有關(guān)品質(zhì)要求的計(jì)量器具、計(jì)量方法、計(jì)量結(jié)果等。
（6）法制計(jì)量學(xué)——涉及法制管理的計(jì)量學(xué)部分。例如，為了保證公眾**、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，根據(jù)法律、技術(shù)和行政管理的需要而對(duì)計(jì)量單位、計(jì)量器具、計(jì)量方法和計(jì)量準(zhǔn)確度（或不確定度）以及專業(yè)人員的技能等所進(jìn)行的強(qiáng)制管理。
（7）經(jīng)濟(jì)計(jì)量學(xué)——涉及計(jì)量的經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)量學(xué)部分。這是近年來人們相當(dāng)關(guān)注的一門邊緣學(xué)科，涉及面甚廣。例如，計(jì)量在社會(huì)生產(chǎn)體系中的經(jīng)濟(jì)作用和地位，計(jì)量對(duì)科技發(fā)展、生產(chǎn)率的增長(zhǎng)、產(chǎn)品品質(zhì)的提高、物質(zhì)資源的節(jié)約、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的管理、醫(yī)療保健以及環(huán)境保護(hù)方面的作用等。
當(dāng)然，計(jì)量學(xué)的上述劃分不是**的，而是突出了某一方面的計(jì)量問題。

計(jì)量的范圍與領(lǐng)域
計(jì)量的范圍，在相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi)，主要是各種物理量的計(jì)量測(cè)試。隨著科技的進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，計(jì)量已突破了傳統(tǒng)的物理量的范疇，擴(kuò)展到化學(xué)量以及工程量的計(jì)量測(cè)試。近年來，計(jì)量的發(fā)展更加迅速，以至囊括了生理量和心理量等的計(jì)量測(cè)試。因此，可以說，一切可測(cè)量的計(jì)量測(cè)試，皆屬于計(jì)量的范圍。計(jì)量所涉及的科學(xué)領(lǐng)域，已從自然科學(xué)擴(kuò)展到社會(huì)科學(xué)。
當(dāng)前，比較成熟和普遍開展的計(jì)量科技領(lǐng)域有幾何量(亦稱長(zhǎng)度)、熱工、力學(xué)、電磁、無線電、時(shí)間頻率、聲學(xué)、光學(xué)、化學(xué)和電離輻射，即所謂“十大計(jì)量”。
另外，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，一些新的計(jì)量領(lǐng)域，如生物工程、環(huán)保工程、字航工程等的計(jì)量測(cè)試，也正在逐漸形成。
上述計(jì)量科技領(lǐng)域的劃分是相對(duì)的，并無嚴(yán)格規(guī)定。如有的國(guó)家將電磁（主要是關(guān)于直流和低頻電磁量的計(jì)量測(cè)試）和無線電合在一起稱為“電學(xué)”，也有的國(guó)家將電磁、無線電和時(shí)間頻率合在一起統(tǒng)稱為“電學(xué)計(jì)量”。再者，各個(gè)計(jì)量領(lǐng)域也不是孤立的，而是彼此聯(lián)系、相互影響的。許多實(shí)際的計(jì)量測(cè)試問題，往往可能涉及兩個(gè)甚至更多的計(jì)量領(lǐng)域。
計(jì)量的基本內(nèi)容
計(jì)量的基本內(nèi)容可概括為：

1．計(jì)量單位與單位制；

2．計(jì)量器具，包括復(fù)現(xiàn)計(jì)量單位的計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)器具以及普通(工作)計(jì)量器具；

3．量值傳遞、溯源與檢定測(cè)試；

4．物理常數(shù)以及材料與物質(zhì)特性的測(cè)定；

5．誤差理論與數(shù)據(jù)處理以及計(jì)量人員的專業(yè)技能；

6．計(jì)量管理。
計(jì)量的分類

1．科學(xué)計(jì)量

科學(xué)計(jì)量主要指的是基礎(chǔ)性、探索性、先行性的計(jì)量科學(xué)研究，例如關(guān)于計(jì)量單位與單位制、計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)、物理常數(shù)以及誤差理論與數(shù)據(jù)處理等?？茖W(xué)計(jì)量通常是國(guó)家計(jì)量科學(xué)研究單位的主要任務(wù)。

2．工程計(jì)量

工程計(jì)量亦稱工業(yè)計(jì)量，系指各種工程、工業(yè)企業(yè)中的實(shí)用計(jì)量。例如，關(guān)于能源、原材料的消耗，工藝流程的監(jiān)控以及產(chǎn)品品質(zhì)與性能的測(cè)試等。工程計(jì)量涉及面甚廣，是各行各業(yè)普遍開展的一種計(jì)量。

3．法制計(jì)量

法制計(jì)量，是為了保證公眾**、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，根據(jù)法制、技術(shù)和行政管理的需要，由政府或官方授權(quán)進(jìn)行強(qiáng)制管理的計(jì)量，包括對(duì)計(jì)量單位、計(jì)量器具(特別是計(jì)量基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn))、計(jì)量方法和計(jì)量準(zhǔn)確度(或不確定度)以及計(jì)量人員的專業(yè)技能等都有明確規(guī)定和具體要求。

從實(shí)際檢測(cè)來看，法制計(jì)量主要是涉及**防護(hù)、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境監(jiān)測(cè)和貿(mào)易結(jié)算等有利害沖突或需要特殊信任領(lǐng)域的強(qiáng)制計(jì)量。例如，關(guān)于衡器、壓力表、電表、水表、煤氣表、血壓計(jì)以及血液中酒精含量(司機(jī)和高空作業(yè)者上崗前不得飲酒)等的計(jì)量。

計(jì)量的上述分類，是相對(duì)的。有人把科學(xué)計(jì)量稱為基礎(chǔ)計(jì)量，而將工程計(jì)量和法制計(jì)量統(tǒng)稱為應(yīng)用計(jì)量。這看來似乎更加概括，但實(shí)際上卻造成了混淆。因?yàn)榉ㄖ朴?jì)量的特殊性是工程計(jì)量不能比擬的；兩者必須分別對(duì)待，不能相提并論。
計(jì)量的精密度、正確度、**度
計(jì)量的精密度、正確度、**度，是計(jì)量的幾個(gè)基本概念(參見圖1)

1．精密度
計(jì)量的精密度(precision of measurement)，系指在相同條件下，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行多次反復(fù)測(cè)量，測(cè)得值之間的一致(符合)程度。從測(cè)量誤差的角度來說，精密度所反映的是測(cè)得值的隨機(jī)誤差。精密度高，不一定正確度(見下)高。也就是說，測(cè)得值的隨機(jī)誤差小，不一定其系統(tǒng)誤差亦小。

2．正確度
計(jì)量的正確度(correctness of measurement)，系指被測(cè)量的測(cè)得值與其“真值”的接近程度。從測(cè)量誤差的角度來說，正確度所反映的是測(cè)得值的系統(tǒng)誤差。正確度高，不一定精密度高。也就是說，測(cè)得值的系統(tǒng)誤差小，不一定其隨機(jī)誤差亦小。

3．**度
計(jì)量的**度亦稱準(zhǔn)確度(accuracy of measurement)，系指被測(cè)量的測(cè)得值之間的一致程度以及與其“真值”的接近程度，即是精密度和正確度的綜合概念。從測(cè)量誤差的角度來說，**度(準(zhǔn)確度)是測(cè)得值的隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差的綜合反映。


圖1是關(guān)于計(jì)量的精密度1正確度和**度的示意圖。
設(shè)圖中的圓心O為被測(cè)量的“真值”，黑點(diǎn)為其測(cè)得值，則
圖(a)：正確度較高、精密度較差；
圖(b)：精密度較高、正確度較差；
圖(c)：**度(準(zhǔn)確度)較高，即精密度和正確度都較高。


通常所說的測(cè)量精度或計(jì)量器具的精度，一般即指**度(準(zhǔn)確度)．，而并非精密度。也就是說，實(shí)際上“精度”已成為“**度”(準(zhǔn)確度)的習(xí)慣上的簡(jiǎn)稱。至于精度是精密度的簡(jiǎn)稱的主張，若僅針對(duì)精密度而言，是可以的；但若**考慮，即針對(duì)精密度、正確度和**度三者而言，則不如是**度的簡(jiǎn)稱或者本意即指**度更為合適。因?yàn)?，在?shí)際工作中，對(duì)計(jì)量結(jié)果的評(píng)價(jià)，多系綜合性的，只有在某些特定的場(chǎng)合才對(duì)精密度和正確度單獨(dú)考慮。那么，為何不去簡(jiǎn)化（如果說是“簡(jiǎn)化”的話）一個(gè)常用術(shù)語，而偏要去簡(jiǎn)化一個(gè)不常用的術(shù)語呢！再說，就大多數(shù)計(jì)量領(lǐng)域和計(jì)量工作者來說，已經(jīng)習(xí)慣于“精度”來表示“**度”或準(zhǔn)確度了，何不順其自然呢？
順便說一下，本書中所用的“精度”，系指“**度”（準(zhǔn)確度），即精密度和正確度的綜合概念。
計(jì)量的發(fā)展，大體上可分為三個(gè)階段。

1．古典階段
古典階段是以權(quán)力和經(jīng)驗(yàn)為主的初級(jí)階段，沒有或者沒有充分的科學(xué)依據(jù)。作為*高依據(jù)的計(jì)量基準(zhǔn)，多用人體的某一部分、動(dòng)物的絲毛或某種能力、植物果實(shí)、樂器以及物品等。
例如，我國(guó)古代的“布手知尺”、“掬手為升”、“十發(fā)為程”、“十程為分”；英國(guó)的“碼”，是英王亨利一世將其手臂向前平伸，從其鼻尖到指尖的距離；英尺是查理曼大帝的腳長(zhǎng)；英畝是二牛同扼一日翻耕土地之面積，等等。

2．經(jīng)典階段
從世界范圍看，1875年“米制公約”的簽定，可認(rèn)為是經(jīng)典階段的開始。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，計(jì)量基準(zhǔn)已開始擺脫利用人體、自然物體等的原始狀態(tài)，進(jìn)入了以科學(xué)為基礎(chǔ)的發(fā)展階段。由于科技水平的限制，這個(gè)時(shí)期的計(jì)量基準(zhǔn)都是在經(jīng)典理論指導(dǎo)下的宏觀器具或現(xiàn)象。例如，根據(jù)地球子午線長(zhǎng)度的1/4的1/10 000 000，用鉑銥合金制造的長(zhǎng)度基準(zhǔn)米原器；根據(jù)1立方分米的水在其密度*大時(shí)的溫度下的質(zhì)量，用鉑銥合金制造的質(zhì)量單位基準(zhǔn)千克原器；根據(jù)兩通電導(dǎo)線之間產(chǎn)生的作用力而定義的電流單位安培；根據(jù)地球圍繞太陽的轉(zhuǎn)動(dòng)周期而確定的時(shí)間單位秒；等等。
這類宏觀實(shí)物基準(zhǔn)，隨著時(shí)間的推移，由于物理的、化學(xué)的以及使用中的磨損等原因，難免發(fā)生微小的變化。另外，由于原理和技術(shù)的限制，該類基準(zhǔn)的準(zhǔn)確度亦難以大幅度提高，以致不能滿足日益發(fā)展的社會(huì)需要。于是便提出了建立更穩(wěn)定、更**的新型計(jì)量基準(zhǔn)的課題。

3．現(xiàn)代階段
現(xiàn)代階段的基本標(biāo)志是由經(jīng)典理論為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)為量子理論為基礎(chǔ)，由宏觀實(shí)物基準(zhǔn)轉(zhuǎn)為微觀量子基準(zhǔn)。
建立在量子理論基礎(chǔ)上的微觀自然基準(zhǔn)，或稱量子基準(zhǔn)，比宏觀實(shí)物基準(zhǔn)優(yōu)越的多，更**、更穩(wěn)定可靠。因?yàn)?，根?jù)量子理論，微觀世界的量，只能是躍進(jìn)式的改變，而不可能發(fā)生任意的微小變化；同時(shí)，同一類物質(zhì)的原子和分子都是嚴(yán)格一致的，不隨時(shí)間和地點(diǎn)而改變。這就是微觀世界的所謂穩(wěn)定性和齊一性。量子基準(zhǔn)就是利用了微觀世界所固有的這種穩(wěn)定性和齊一性而建立的。
迄今為止，國(guó)際上已正式確立的量子基準(zhǔn)有長(zhǎng)度單位米基準(zhǔn)、時(shí)間單位秒基準(zhǔn)、電壓?jiǎn)挝环鼗鶞?zhǔn)和電阻單位歐姆基準(zhǔn)。
計(jì)量的作用和意義--.計(jì)量與科學(xué)技術(shù)


隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步，計(jì)量的作用和意義已日益明顯。下面略舉幾例：

1．計(jì)量與科學(xué)技術(shù)

眾所周知，科學(xué)技術(shù)是人類生存和發(fā)展的一個(gè)重要基礎(chǔ)。沒有科學(xué)技術(shù)，便不可能有人類的今天。其實(shí)，計(jì)量本身就是科學(xué)技術(shù)的一個(gè)重要的組成部分。任何科學(xué)技術(shù)，都是為了探討、分析、研究、掌握和利用事物的客觀規(guī)律；而所有的事物都是由一定的“量”組成，并通過“量”來體現(xiàn)的。為了認(rèn)識(shí)量并確切地獲得其量值，只有通過計(jì)量。比如，哥白尼關(guān)于天體運(yùn)行的學(xué)說，是在反復(fù)觀察的基礎(chǔ)上提出的，并在伽利略用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了進(jìn)一步觀測(cè)之后而確立的；有名的萬有引力定律，被牛頓的敏銳觀察所揭示，并在百余年后經(jīng)卡文迪許的精密測(cè)試而得到了確認(rèn)；愛因斯坦的相對(duì)論，也是在頻率精密測(cè)量的基礎(chǔ)上才得到了一定的驗(yàn)證；李政道、楊振宇關(guān)于弱相互作用下宇稱不守恒的理論，也是吳健雄等人在美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)局（金標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院）進(jìn)行了專門的測(cè)試才驗(yàn)證的?？傊?，從經(jīng)典的牛頓力學(xué)到現(xiàn)代的量子力學(xué)，各種定律、定理，都是經(jīng)過觀察、分析、研究、推理和實(shí)際驗(yàn)證才被揭示、承認(rèn)和確立。計(jì)量正是上述過程的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

歷史上三次大的技術(shù)**，都充分地依靠了計(jì)量，同時(shí)也促進(jìn)了計(jì)量的發(fā)展。
以蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用為主軍標(biāo)志的次技術(shù)**，導(dǎo)致以機(jī)器為主的工廠取代了以手工為基礎(chǔ)的作坊，使生產(chǎn)力得以迅速提高，進(jìn)而確立了資本主義的生產(chǎn)方式。當(dāng)時(shí)，經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)是社會(huì)科技發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。在蒸汽機(jī)的研制和應(yīng)用的過程中，都需要對(duì)蒸汽壓力、熱膨脹系數(shù)、燃料的燃燒效率、能量的轉(zhuǎn)換等進(jìn)行大量的計(jì)量測(cè)試。力學(xué)計(jì)量和熱工計(jì)量，就是在這種情況下發(fā)展起來的。另外，機(jī)械工業(yè)的興起，使幾何量的計(jì)量得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

以電的產(chǎn)生和應(yīng)用為基本標(biāo)志的**次技術(shù)**，更加推動(dòng)了社會(huì)的發(fā)展。歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律，以及麥克斯韋電磁波理論等，為電磁現(xiàn)象的深入研究和廣泛應(yīng)用、電磁計(jì)量和無線電計(jì)量的開展，提供了重要的理論基礎(chǔ)。例如，1821年西貝克發(fā)現(xiàn)的熱電效應(yīng)，為熱電偶的誕生奠定了理論基礎(chǔ)；而各種熱電偶的研制成功，則對(duì)溫度計(jì)量、電工計(jì)量、以及無線電計(jì)量等提供了一種重要手段，促進(jìn)了相應(yīng)科技的發(fā)展。為了實(shí)際測(cè)量地球運(yùn)動(dòng)的相對(duì)速率，邁克爾遜等人利用物理學(xué)的成就，研制出了邁克爾遜干涉儀，從而為長(zhǎng)度計(jì)量提供了一個(gè)重要方法。1892年，邁克爾遜用鎬光（單色紅光）作為干涉儀的光源，測(cè)量了保存于巴黎的鉑銥合金基準(zhǔn)米尺的長(zhǎng)度，獲得了相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果（等于1 553 163.5個(gè)紅光波長(zhǎng)）。直至百余年后的今天，利用各種干涉儀精密測(cè)量長(zhǎng)度，仍然是幾何量計(jì)量的一種重要方法。普朗克關(guān)于能量狀態(tài)的量子化假說，指出物體在輻射和吸收能量時(shí)，其帶電的線性諧振子可以和周圍的電磁場(chǎng)交換能量,以致能從一個(gè)能級(jí)躍遷到另一個(gè)能級(jí)狀態(tài)，并且能量子的能量為?E＝hυ（式中h——普朗克常數(shù)，υ——頻率）。愛因斯坦在普朗克假說的基礎(chǔ)上，提出了光不僅具有波動(dòng)性，而且還具有粒子性，即光是以速度c運(yùn)動(dòng)的粒子（光子）流，其單元（光子）的能量為?E＝hυ，從而說明不同頻率的光子具有不同的能量。上述理論成功地解釋了光電效應(yīng)，成了熱輻射計(jì)量的理論基礎(chǔ)，同時(shí)也使計(jì)量開始從宏觀進(jìn)入微觀領(lǐng)域。隨著量子力學(xué)、核物理學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展，電離輻射計(jì)量逐漸形成。

核能及化工等的開發(fā)與應(yīng)用，導(dǎo)致了第三次技術(shù)**。在這個(gè)時(shí)期，科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展更加迅速。原子能、化工、半導(dǎo)體、電子計(jì)算機(jī)、超導(dǎo)、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計(jì)量日趨現(xiàn)代化，計(jì)量的宏觀實(shí)物基準(zhǔn)逐步向量子（自然）基準(zhǔn)過渡。原子頻標(biāo)的建立和米的新定義的形成,有著相當(dāng)重要的意義。頻率和長(zhǎng)度的精密測(cè)量，促進(jìn)了現(xiàn)代科技的發(fā)展。比如，光速的測(cè)定、原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的探測(cè)以及航海、航天、遙感、激光、微電子學(xué)等許多科技領(lǐng)域，都是以頻率和長(zhǎng)度的精密測(cè)量為重要基礎(chǔ)的。

至于人們廣泛談?wù)摵完P(guān)注的所謂第四次技術(shù)**，將引起科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的重大變革，人類將進(jìn)入“超工業(yè)社會(huì)”或“信息社會(huì)”。那時(shí)，****的石化燃料能源將替換成可再生的太陽能、海潮發(fā)電等新能源，鋼鐵、機(jī)械、橡膠等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)將被電子工業(yè)、宇航工程、海洋工程、遺傳工程等新興產(chǎn)業(yè)所征服，等等。這場(chǎng)技術(shù)**的先導(dǎo)是微電子學(xué)和計(jì)算機(jī)，而集成電路又可以說是先導(dǎo)的核心。集成電路的研制，沒有相應(yīng)的計(jì)量保證是不可想象的。比如，硅單晶的幾何參數(shù)、物理特性，超純水、超純氣的純度，化學(xué)試劑、光刻膠的性能，膜層厚度、層錯(cuò)位錯(cuò)，離子注入深度、濃度、均勻度以及工藝監(jiān)控測(cè)試圖形等的測(cè)定與控制，都是精密測(cè)量。當(dāng)前，我國(guó)集成電路研制尚比較落后，計(jì)量工作跟不上是其中的原因之一。
總之，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是物理學(xué)的成就，為計(jì)量的發(fā)展創(chuàng)造了重要的前提，同時(shí)也對(duì)計(jì)量提出了更高的要求，推動(dòng)了計(jì)量的發(fā)展；而計(jì)量的成就，又促進(jìn)了科技的發(fā)展。正如門捷列夫所說：“沒有計(jì)量，便沒有科學(xué)”。聶榮臻同志也曾明確指出：“科技要發(fā)展，計(jì)量須先行”；“沒有計(jì)量，寸步難行”。
流量計(jì)量的基本概念

基本概念
流量就是在單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的量。這個(gè)量用流體的體積來表示稱為瞬時(shí)體積流量（qv），簡(jiǎn)稱體積流量；用流量的質(zhì)量來表示稱為瞬時(shí)質(zhì)量流量（qm），簡(jiǎn)稱質(zhì)量流量。它的表達(dá)式是：

式中：qm、qv——在時(shí)間間隔?t內(nèi)通過的流體質(zhì)量或體積；
ρ——流體密度。
從t1到t2這一段時(shí)間內(nèi)流體體積流量或質(zhì)量流量的累積值稱為累積流量，它們的表達(dá)式是：

對(duì)在一定通道內(nèi)流動(dòng)的流體的流量進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)稱為流量計(jì)量。流量測(cè)量的流體是多樣化的，如測(cè)量對(duì)象有氣體、液體、混合流體；流體的溫度、壓力、流量均有較大的差異，要求的測(cè)量準(zhǔn)確度也各不相同。因此，流量測(cè)量的任務(wù)就是根據(jù)測(cè)量目的，被測(cè)流體的種類、流動(dòng)狀態(tài)、測(cè)量場(chǎng)所等測(cè)量條件，研究各種相應(yīng)的測(cè)量方法，并保證流量量值的正確傳遞。
流量計(jì)量中常用的物性參數(shù)
流量計(jì)量中常用的物性參數(shù)
在流量測(cè)量和計(jì)算中，要使用到一些流體的物理性質(zhì)（流體物性），它們對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度及流量計(jì)的選用都有很大影響。限于本書篇幅，我們對(duì)這些物性參數(shù)只作基本概念及一些簡(jiǎn)單計(jì)算式的介紹，詳細(xì)數(shù)據(jù)資料需到有關(guān)手冊(cè)去查詢。
1．流體的密度
流體的密度由下式定義

式中：ρ——流體密度，kg/m3；
m——流體的質(zhì)量，kg；
V——流體的體積，m3。
（1） 液體的密度
壓力不變時(shí)，液體密度計(jì)算式為：
ρ=ρ20[1-μ（t-20）] （4.10-6）
式中：ρ——溫度t時(shí)液體的密度，kg/m3；
ρ20——20℃時(shí)液體的密度，kg/m3；
μ——液體的體積膨脹系數(shù)，1/℃；
t——液體的溫度，℃。
溫度不變時(shí)，液體密度計(jì)算式為：
ρ1=ρ0[1-β（ρ0-ρ1）] （4.10-7）
式中：ρ1——壓力p1時(shí)液體的密度，kg/m3；
ρ0——壓力p0時(shí)液體的密度，；kg/m3；
β——液體的體積壓縮系數(shù)1/Mpa；
p0、p1——液體的壓力，Mpa。
通常壓力的變化對(duì)液體密度的影響很小，在5Mpa以下可以忽略不計(jì)，但是對(duì)于碳?xì)浠衔?，即使在較低壓力下，亦應(yīng)進(jìn)行壓力修正。
（2） 氣體的密度
工作狀態(tài)下干氣體的密度計(jì)算式為：

式中：ρ——工作狀態(tài)下干氣體的密度，kg/m3；
ρn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（293.15k，101.325kPa）干氣體的密度，kg/m3；
p——工作狀態(tài)下氣體的**壓力，kPa；
pn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下**壓力，kPa；
T——工作狀態(tài)下氣體的**溫度，K；
Tn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下**溫度，293.15K；
Zn——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體的壓縮系數(shù)；
Z——工作狀態(tài)下氣體的壓縮系數(shù)。
2．流體的粘度
流體本身阻滯其質(zhì)點(diǎn)相對(duì)滑動(dòng)的性質(zhì)稱為流體的粘性。流體粘性的大小用粘度來度量。同**體的粘度隨流體的溫度和壓力而變化。通常溫度上升，液體的粘度下降，而氣體粘度上升。液體粘度只在很高壓力下才需進(jìn)行壓力修正，而氣體的粘度與壓力、溫度的關(guān)系十分密切。表征流體粘度常用有如下二種：
（1）動(dòng)力粘度

式中：η——流體動(dòng)力粘度，Pa•s；
τ——單位面積上的內(nèi)摩擦力，Pa；
——速度梯度，1/s；

u ——流體流速，m/s；
h ——兩流體層間距離，m。
（3） 運(yùn)動(dòng)粘度
流體的動(dòng)力粘度與其密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度。

式中：v ——運(yùn)動(dòng)粘度。
3．熱膨脹率
熱膨脹率是指流體溫度變化1℃時(shí)其體積的相對(duì)變化率，即：

式中：β——流體的熱膨脹率，1/℃；
V ——流體原有體積，m3；
?V——流體因溫度變化膨脹的體積，m3；
?T——流體溫度變化值，℃。
4．壓縮系數(shù)
壓縮系數(shù)是指當(dāng)流體溫度不變，所受壓力變化時(shí)，其體積的變化率，即：

式中：K——流體的壓縮系數(shù)，1/Pa；
V——壓力為p時(shí)的流體體積m3；
?V——壓力增加?p時(shí)流體體積的變化量，m3。
5．雷諾數(shù)
雷諾數(shù)是一個(gè)表征流體慣性力與粘性力之比的無量綱量，其定義為：

式中：v——流體的平均速度，m/s；
ι——流速的特征長(zhǎng)度，如在圓管中取管內(nèi)徑值，m；
υ——流體的運(yùn)動(dòng)粘度，m2/s。
如雷諾數(shù)小，粘性力占主要地位，粘性對(duì)整個(gè)流場(chǎng)的影響都是重要的。如雷諾數(shù)很大，則慣性力是主要的，粘性對(duì)流動(dòng)的影響只有在附面層內(nèi)或速度梯度較大的區(qū)域才是重要的。

關(guān)于氣體流量測(cè)量單位標(biāo)準(zhǔn)立方米的意義
氣體流量測(cè)量單位采用標(biāo)準(zhǔn)立方米，我們常稱為仿質(zhì)量單位，因?yàn)樗此企w積單位，其實(shí)為質(zhì)量單位，它與使用地點(diǎn)的壓力，溫度沒有任何關(guān)系，如果氣體為天然氣，1標(biāo)準(zhǔn)立方米的質(zhì)量還與天然氣的組分有關(guān)，在天然氣貿(mào)易結(jié)算計(jì)量時(shí)采用能量單位比較合理就因?yàn)橥瑯拥奶烊粴赓|(zhì)量，如其組分不同，則其發(fā)熱量亦不同。
例：空氣 1標(biāo)準(zhǔn)立方米=1.2041千克 （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為101.325 kPa, 20°C）
流量 100 m3/h （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）=120.41 kg/h
天然氣 設(shè)天然氣相對(duì)密度 d=0.6, 則
1標(biāo)準(zhǔn)立方米=1.2041×0.6=0.7225 kg
流量 100 m3/h （標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）=72.25 kg/h
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中壓力無論國(guó)內(nèi)外都是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即101.325 kPa， 但是溫度就不盡相同，我過有二種溫度標(biāo)準(zhǔn)，20°C，0°C。
天然氣用20°C，煤氣用0°C或20°C，這是歷史原因造成的。在貿(mào)易結(jié)算中合同雙方可協(xié)商用任何一個(gè)溫度，稱為合同溫度。
國(guó)際上則采用15.6°C（60°F）或15°C（59°F）。
流量計(jì)測(cè)量出工況體積流量，需經(jīng)壓力，溫度換算（用流量演算器）而得。
其換算公式為
式中
qvn， qv——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工作狀態(tài)的體積流量，m3/h；
pn，p——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工作狀態(tài)的**壓力，Pa；
Tn， T——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工作狀態(tài)的熱力學(xué)溫度， K；
Zn，Z——分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下和工作狀態(tài)的氣體壓縮系數(shù)。