3.科学计量工作的现状
(1)计量单位
目前,通用的计量单位制是由国际计量大会(CGPM)采纳和推荐的一种一贯单位制,即国际单位制 (SI)。国际单位制(SI)是全球范围内统一推荐采用的最高基、标准,现在有7个SI基本单位、2个SI辅助单位和21个导出单位,主要的分支涉及长度、温度、力学、电磁、光学、电子学、化学等学科或领域,每一个学科或领域又包含许多子学科或小领域,繁衍延生,形成一个庞大的体系。各国根据自身的发展需求,设立本国的计量基、标准。计量基、标准通常由国家计量院保持和发展,并积极推进全球一致。
世界各国都在积极采用国际单位制或逐步向国际单位制过渡。欧洲国家已普遍使用,但美国、加拿大等美洲国家在大众贸易中仍使用英制,或国际单位制与英制同时标注。世界主要国际组织如国际标准化组织、国际电工委员会、国际法制计量组织等在其正式文件、出版物及技术报告中都已采用国际单位制。我国国务院1984年颁布《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》。目前,除电离辐射领域正在改制外,已基本采用法定计量单位。我国的法定计量单位包括:国际单位制的基本单位,辅助单位,导出单位,选定的其它单位等。
(2)计量基准器具
计量基准,是为定义、复现单位的量的测量系统,是国家统一单位量值的依据。计量基准由国家质检总局根据国民经济发展和科学技术进步的需要,统一规划,组织建立。属于基本的、通用的计量基准,建立在计量院等国家级计量技术机构;属于专业性强的或者工作条件要求特殊的计量基准,可授权其他部门建立在有关技术机构。
2001~2002年,国家质检总局组织专家对60~80年代建立的原有191项国家计量基准、副基准的整体技术水平进行了首次评价,正式批准计量院、测试院等11个计量、科研机构研制的177项高精密测量系统作为国家计量基准,基本形成了覆盖十大专业技术领域的计量基准体系。十五期间,初步建立了经费渠道,加快国家计量基准的更新改造,并开展了包括7项量子基准课题的前沿研究。
为了达到国际上量值统一的目的,国家计量基准要参加国际比对。近年来,计量院代表我国共参加国际物理、化学量关键比对132项,参加其他双边、多边国际比对30项。从参加项目的比对结果看,基本上都达到了预期目标,绝大多数项目达到了国际等效要求,有一些项目达到了国际先进水平,为国际互认提供了技术支撑。
如2003年4月我国自行研制的直流量子化霍尔电阻基准参加由国际计量局组织、德国(PTB)主持的国际关键比对,13个国家参加,9个国家的数据有效,我国的数据优于国外最好水平10倍以上,并且最接近国际平均值。我国的直流量子化霍尔电阻基准的准确度达到10-10 量级(百亿分之几),比传统的标准电阻提高一千多倍,与国外的10-8-10-9量级(亿到十亿分之几)相比,跃居国际领先水平,为维护我国技术主权及国家经济安全和国防建设具有重要意义。
(3)计量标准器具
计量标准,是指准确度低于计量基准,用于检定其他计量标准或工作计量器具的计量器具,在量值传递(溯源)体系中起着承上启下的纽带作用。计量标准按其法律地位、作用和管辖范围的不同,分为社会公用计量标准、部门和企、事业单位使用的计量标准。社会公用计量标准是由各级质量技术监督局规划、批准,作为统一本地区量值的依据,在社会上实施计量监督具有公证作用的计量标准。在处理计量纠纷时,只有以计量基准或社会公用计量标准仲裁检定的数据才具有法律效力。
为了使计量标准对社会所提供的量值准确可靠,并保证其溯源性,我国《计量法》规定:各级质量技术监督局批准的社会公用计量标准,以及部门和企、事业单位建立的最高计量标准纳入计量监督管理体系,要对其进行考核和强制检定。
计量标准考评员施行国家注册制度。目前,全国共有国家计量标准一级考评员317名,国家计量标准二级考评员3370名;经考核合格并取得证书的计量标准包括:法定计量检定机构建立的社会公用计量标准35028项,授权开展计量检定的单位建立的计量标准6975项,企、事业单位建立的最高计量标准50830项。
“十五”期间,为逐步提升和完善现有计量基标准的量值传递、溯源能力,提高其测量能力和自动化水平,启动了一批为保证我国基标准量值与国际一致,并提高为国民经济和社会发展的技术服务能力的研究项目,如纳米计量标准、GSM数字移动通信综测仪校准系统、光通信计量检测标准、眼科医疗仪器检测及基础标准的研究、工频谐波精密测量技术研究、强激光与高能激光计量标准与溯源装置研究等。红外体温测量的辐射温度溯源体系研究成果在防SARS 期间做出了贡献,“角膜接触镜顶焦度标准器”已成为国际标准ISO 9342-2,客观式标准模拟眼也写入国际标准ISO 10342“验光机”。各地也加大了投入,新建和改造了大量社会公用计量标准,仅国家质检总局2005年受理并组织考核的省级以上新建计量标准就有158项,促进了计量标准整体水平的提高。
(4)标准物质
标准物质是已确定其中一种或几种特性量值,用于校准测量仪器、评价测量方法、确定材料特性量值的一种测量标准,在量值传递和保证测量统一方面起着重要作用。标准物质按其被定值的技术特征分为化学成分、物理与物理化学特性和工程特性三大类。按其特性量值的定值准确度,分为一级标准物质和二级标准物质。
标准物质由国家局统一管理,对申报的国家标准物质进行定级鉴定审查和制造许可证考核,合格后颁发制造计量器具许可证和标准物质定级证书,统一规定编号,列入标准物质目录,向全国公布并向国际上通报。为适应新形势的需要,组织有关部门、技术机构的管理和技术专家成立了全国标准物质管理委员会。
我国的标准物质研究与应用尽管起步较晚、基础薄弱,但是发展相当迅速,1951年由中国钢铁检验委员会首次发布了弹簧钢化学成分标准物质,随后又有铸铁、碳素钢、矿石等化学成分标准物质及PH、燃烧热、黏度等物理化学特性标准物质问世。“十五”期间,在科技部及有关部委的支持下,加大了资金投入,标准物质及其计量检测方法的研究取得成效。标物中心、中科院及有关部门的科研院所、企事业单位针对经济建设发展的需求,研制了一批具有较高水平的标准物质。在建立与完善国家分析测试体系、集中各个领域的分析测试资源、农药及兽药残留物量值传递溯源体系及检测能力的建设、为我国履行《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》解决持久性有机污染物的计量标准和检测结果的有效性问题而进行的痕量有害物质计量基、标准和权威检测方法研究等具有重要意义的项目方面,都取得了重要成果。目前,共批准全国192个研究院所和大学、企业研制的国家标准物质3561种,其中,国家一级标准物质1316种,国家二级标准物质2245种;并与法国等七个国家共同发起建立的国际标准物质信息库已拥有近一万种标准物质信息。