国家计量体系和我国的 量值溯源体系
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纪念 《工业计量》 杂志创刊十周年
国家计量体系和我国的 量值溯源体系
中国计量科学Biblioteka Baidu究院总工程师 施昌彦
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计量作为基础体系的隐含性
在当今社会中，存在着一个非常庞大而且通常是 看不见的服务、供给、运输和通讯网络的基础体系。 这一体系的存在似乎是理所当然的，而它们在日常生 活中的重要作用却往往被忽视。计量学，即关于测量 的科学，正是这种隐含的基础体系的一个组成部分。 制造业经济效益的高低与产品质量的优劣密切相关， 而测量在质量中的地位是举足轻重的；人类的健康与 安全，取决于医学诊断和治疗中测量的可靠性；环境 保护和全球气候预测，也要求准确而可靠的测量；只 有当某一物理理论的预言被实验定量证实之后，才可 能认为该理论是可靠的，而这同样离不开最小不确定 度的测量。 国际计量局局长 "# 奎恩曾对计量的这种看不见 的隐含性和滞后性打过一个比喻，意思是“计量犹如 新鲜的空气，只有当你缺少它时，才会感到它存在的 重要性。”新西兰经济学家 $# 伊思通在提出计量对 经济的价值的一份报告中说，计量“是一种油，它保 证市场贸易平滑运行。” 另一方面，根据工业化国家的统计和估算，测量 及与测量有关的工作约占被统计国家国民生产总值 % &’( ) 的 *+ , !+ ，这个比例在欧盟内相当于每年 几千亿美元。显然，这个巨额数字表明测量已渗透到 人类活动的各个领域，而测量必须以测量的科学—— — 计量为基础。例如 -../ 年 -0 月 -1 日凌晨，美英对 伊拉克实施了代号为“沙漠之狐”的军事打击。数百 枚“战斧”式巡航导弹像长了眼睛一样准确地击中了 目标。事后，美国国防部长科恩宣称：“这次使用的 精确制导武器的计量装置都是经过更新的，其误差极 小。” 那么，计时器又是怎样使导弹长了眼睛的呢 2 随 着高科技在军事上的广泛应用，导弹、飞机、舰船等 都安装了精密传感装置，以接收装有全球定位系统的 卫星发来的信号。而武器上的计时器就是用来计算信 号从卫星到接收器所用的时间，以此确定自身位置， 从而校正航向并准确地击中目标。所以，要提高导弹 的命中率，根本办法之一是减小计时器的不确定度， 否则就会“差之毫厘，谬之千里”。实际上据美国海 军观象台报导，如果一枚导弹的计时器不确定度为百
社会公用计量标准 % 国家专业计量站 & 社会公用计量标准 % 国家专业计量分站 &
社会公用计量标准 % 省级 & 社会公用计量标准 % 市级 & 社会公用计量标准 % 县级 &
部门最高 计量标准 部门计量 标准
企业、事业单位最高计量标准 企业、事业单位计量标准 工作计量器具 % 企业、事业、市场等 &
#国 # 国计量院 国家计量基准 溯源链 计量院工作基准 溯源链 经认可的校准网络 溯源链 经认可的检测实验室 比对 国际计量局 $ 区域 计量组织 比对 国际计量局 $ 区域 计量组织 比对 区域实验室认可 合作组织 能力验证试验 区域实验室认可 合作组织 "国 " 国计量院 国家计量基准 溯源链 计量院工作基准 溯源链 经认可的校准网络 溯源链 经认可的检测实验室
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我国的量值溯源体系
图!
对于前一项任务，图 ’ 表示了中国的量值溯源体 系，它是基于《计量法》建立起来的。图中的国家计 量基准、副计量基准、工作计量基准保存在中国计量 科学研究院、中国测试技术研究院、国家标准物质研 究 中 心 及 其 他 技 术 机 构 。 现 有 国 家 专 业 计 量 站 )* 个、计量分站 (+ 个，业务范围包括：高电压、轨道 衡、铁路罐车、原油大流量、大容量、蒸汽流量、水 大流量、海洋、纤维、纺织、矿山安全、通讯、气 象、船舶舱容积、家用电器等。现有省级法定计量检 定机构 () 个。
・ !・
亿分之一秒 % - 3 -4 5 -4 6 ) 的话，导弹的误差则为约 78 % -4 英尺 ) 。 显然，这是显示计量作为基础体系的隐含性，或 显示计量在军事方面所起作用的一个有用的案例。
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国家计量体系的建立
大多数国家领导人实际上已经认识到，政府的责 任包括确保“国家计量体系”的基础条件能维持下去 并得以发展，以便通过提高测量准确性与可靠性来支 撑本国贸易及有关活动。什么是国家计量体系的基础 条件呢 2 国际计量委员会在最近的一份题为“国际合 作和国际计量局的作用”的报告中指出，它包括以下 四个方面： % - ) 在全国采用统一的计量单位制度； % 0 ) 由计量院来研制、维护与传递适合本国需要 的国家计量基 % 标 ) 准，研究新的测量技术与测量方 法，将其推广与应用到计量用户； % 7 ) 由法制计量部门来协助政府制定并执行贸易 及其它领域中有关测量的法律、法规； %*) 承认实验室认可部门按适用的准则，对校 准 9 检测实验室进行的认可。 在很多情况下，计量院和法制计量部门事实上属 于同一个组织。在一个完善的国家计量体系中，由计 量院向计量用户扩散技术效益 % 包括传递量值或测量 溯源、传播测量经验及推广计量技术等 ) 的流程见图 - 所示。它通过以下三条渠道： % - ) 由计量院直接扩散；
工业计量 !""# 年第 $ 期
祝贺工业计量创刊十周年
・ !・
国家计量基准 副计量基准 工作计量基准
两国在不同校准等级上测量等效性的核查
对于后一项任务，图 ( 表示了两个国家之间，在 不同标准等级上测量等效性的核查，它们是在水平方 向平行进行的。图中第一层面是计量院保存的国家计 量基准比对，通常是 "123 负责进行的关键比对和区 域计量组织负责进行的关键比对。第二层面上是计量 院保存的工作计量基准的比对，通常是区域计量组织 或 "123 % 国际计量局 & 负责进行的辅助比对。第三和 第四层面上分别是由区域性实验室认可合作组织，比 如 #24#5 % 亚太实验室认可合作组织 & 负责进行的校 准实验室之间的比对活动，以及检测实验室之间的能 力验证试验 % 或熟练性试验 & ，它们通常由 14#5 % 国际 实验室认可合作组织 & 进行协调。
图"
中国的量值溯源体系
另一方面，我国《计量法》第 ), 条规定：“计 量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量 检定系统表由国务院计量行政部门制定”。计量检定 系统表的法律地位由此而定，其内容一般包括文字说 明和系统框图，例如说明计量基准、计量标准和工作 计量器具的名称、测量范围、不确定度或允许误差、 检定方法及量值传递关系等。对每一项国家计量基 准，都应有一个与之相对应的计量检定系统，截止目 前我国已制定了 -( 个计量检定系统表。相应地制定 了国家计量检定规程 -(’ 个，国家计量技术规范 ’(. 个，经培训考核发证的计量监督员约 +/ + 万名、计量 检定人员约 0/ . 万名。全国每年实施强制检定的计量 器具约 ’,,, 多万台 % 件 & 。
国家计量院 实现或复现计量单位 计量用户 制造和加工工业 贸易和商业 健康和安全 校准网络 建立和维护国家 计量基 % 标 ) 准 校准实验室 实验室认可 规程和规范 传递量值或测量溯源 测量实践和应用 政府法规 法制计量 自愿标准 强制标准等 环境监测和保护 科学研究 通信和信息 交通和铁道 政府法规的执行 能源及其分配 测绘和导航服务 航空航天和军用
图!
国家计量体系示意图 !"#$%&’()* +,)%$’,-,"& .//0 123 4
纪念 《工业计量》 杂志创刊十周年
% ’ & 通过已认可的校准实验室进行间接扩散； % ( & 通过对法律、法规，自愿执行和强制执行的 书面标准、规范等负责的部门或组织进行间接扩散。 对于一个组织完好的国家计量体系，处于该体系 顶端的计量院有以下两项重要任务是必须强调的： % ) & 提供国家计量基准垂直向下的量值传递，或 者计量用户可以将量值向上一直溯源到计量院； % ’ & 提供国家计量基准与国际计量基准之间的等 效度，或者与有关国家之间计量基准的横向等效度。
国家计量体系和我国的 量值溯源体系
中国计量科学Biblioteka Baidu究院总工程师 施昌彦
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计量作为基础体系的隐含性
在当今社会中，存在着一个非常庞大而且通常是 看不见的服务、供给、运输和通讯网络的基础体系。 这一体系的存在似乎是理所当然的，而它们在日常生 活中的重要作用却往往被忽视。计量学，即关于测量 的科学，正是这种隐含的基础体系的一个组成部分。 制造业经济效益的高低与产品质量的优劣密切相关， 而测量在质量中的地位是举足轻重的；人类的健康与 安全，取决于医学诊断和治疗中测量的可靠性；环境 保护和全球气候预测，也要求准确而可靠的测量；只 有当某一物理理论的预言被实验定量证实之后，才可 能认为该理论是可靠的，而这同样离不开最小不确定 度的测量。 国际计量局局长 "# 奎恩曾对计量的这种看不见 的隐含性和滞后性打过一个比喻，意思是“计量犹如 新鲜的空气，只有当你缺少它时，才会感到它存在的 重要性。”新西兰经济学家 $# 伊思通在提出计量对 经济的价值的一份报告中说，计量“是一种油，它保 证市场贸易平滑运行。” 另一方面，根据工业化国家的统计和估算，测量 及与测量有关的工作约占被统计国家国民生产总值 % &’( ) 的 *+ , !+ ，这个比例在欧盟内相当于每年 几千亿美元。显然，这个巨额数字表明测量已渗透到 人类活动的各个领域，而测量必须以测量的科学—— — 计量为基础。例如 -../ 年 -0 月 -1 日凌晨，美英对 伊拉克实施了代号为“沙漠之狐”的军事打击。数百 枚“战斧”式巡航导弹像长了眼睛一样准确地击中了 目标。事后，美国国防部长科恩宣称：“这次使用的 精确制导武器的计量装置都是经过更新的，其误差极 小。” 那么，计时器又是怎样使导弹长了眼睛的呢 2 随 着高科技在军事上的广泛应用，导弹、飞机、舰船等 都安装了精密传感装置，以接收装有全球定位系统的 卫星发来的信号。而武器上的计时器就是用来计算信 号从卫星到接收器所用的时间，以此确定自身位置， 从而校正航向并准确地击中目标。所以，要提高导弹 的命中率，根本办法之一是减小计时器的不确定度， 否则就会“差之毫厘，谬之千里”。实际上据美国海 军观象台报导，如果一枚导弹的计时器不确定度为百
社会公用计量标准 % 国家专业计量站 & 社会公用计量标准 % 国家专业计量分站 &
社会公用计量标准 % 省级 & 社会公用计量标准 % 市级 & 社会公用计量标准 % 县级 &
部门最高 计量标准 部门计量 标准
企业、事业单位最高计量标准 企业、事业单位计量标准 工作计量器具 % 企业、事业、市场等 &
#国 # 国计量院 国家计量基准 溯源链 计量院工作基准 溯源链 经认可的校准网络 溯源链 经认可的检测实验室 比对 国际计量局 $ 区域 计量组织 比对 国际计量局 $ 区域 计量组织 比对 区域实验室认可 合作组织 能力验证试验 区域实验室认可 合作组织 "国 " 国计量院 国家计量基准 溯源链 计量院工作基准 溯源链 经认可的校准网络 溯源链 经认可的检测实验室
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我国的量值溯源体系
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对于前一项任务，图 ’ 表示了中国的量值溯源体 系，它是基于《计量法》建立起来的。图中的国家计 量基准、副计量基准、工作计量基准保存在中国计量 科学研究院、中国测试技术研究院、国家标准物质研 究 中 心 及 其 他 技 术 机 构 。 现 有 国 家 专 业 计 量 站 )* 个、计量分站 (+ 个，业务范围包括：高电压、轨道 衡、铁路罐车、原油大流量、大容量、蒸汽流量、水 大流量、海洋、纤维、纺织、矿山安全、通讯、气 象、船舶舱容积、家用电器等。现有省级法定计量检 定机构 () 个。
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亿分之一秒 % - 3 -4 5 -4 6 ) 的话，导弹的误差则为约 78 % -4 英尺 ) 。 显然，这是显示计量作为基础体系的隐含性，或 显示计量在军事方面所起作用的一个有用的案例。
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国家计量体系的建立
大多数国家领导人实际上已经认识到，政府的责 任包括确保“国家计量体系”的基础条件能维持下去 并得以发展，以便通过提高测量准确性与可靠性来支 撑本国贸易及有关活动。什么是国家计量体系的基础 条件呢 2 国际计量委员会在最近的一份题为“国际合 作和国际计量局的作用”的报告中指出，它包括以下 四个方面： % - ) 在全国采用统一的计量单位制度； % 0 ) 由计量院来研制、维护与传递适合本国需要 的国家计量基 % 标 ) 准，研究新的测量技术与测量方 法，将其推广与应用到计量用户； % 7 ) 由法制计量部门来协助政府制定并执行贸易 及其它领域中有关测量的法律、法规； %*) 承认实验室认可部门按适用的准则，对校 准 9 检测实验室进行的认可。 在很多情况下，计量院和法制计量部门事实上属 于同一个组织。在一个完善的国家计量体系中，由计 量院向计量用户扩散技术效益 % 包括传递量值或测量 溯源、传播测量经验及推广计量技术等 ) 的流程见图 - 所示。它通过以下三条渠道： % - ) 由计量院直接扩散；
工业计量 !""# 年第 $ 期
祝贺工业计量创刊十周年
・ !・
国家计量基准 副计量基准 工作计量基准
两国在不同校准等级上测量等效性的核查
对于后一项任务，图 ( 表示了两个国家之间，在 不同标准等级上测量等效性的核查，它们是在水平方 向平行进行的。图中第一层面是计量院保存的国家计 量基准比对，通常是 "123 负责进行的关键比对和区 域计量组织负责进行的关键比对。第二层面上是计量 院保存的工作计量基准的比对，通常是区域计量组织 或 "123 % 国际计量局 & 负责进行的辅助比对。第三和 第四层面上分别是由区域性实验室认可合作组织，比 如 #24#5 % 亚太实验室认可合作组织 & 负责进行的校 准实验室之间的比对活动，以及检测实验室之间的能 力验证试验 % 或熟练性试验 & ，它们通常由 14#5 % 国际 实验室认可合作组织 & 进行协调。
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中国的量值溯源体系
另一方面，我国《计量法》第 ), 条规定：“计 量检定必须按照国家计量检定系统表进行。国家计量 检定系统表由国务院计量行政部门制定”。计量检定 系统表的法律地位由此而定，其内容一般包括文字说 明和系统框图，例如说明计量基准、计量标准和工作 计量器具的名称、测量范围、不确定度或允许误差、 检定方法及量值传递关系等。对每一项国家计量基 准，都应有一个与之相对应的计量检定系统，截止目 前我国已制定了 -( 个计量检定系统表。相应地制定 了国家计量检定规程 -(’ 个，国家计量技术规范 ’(. 个，经培训考核发证的计量监督员约 +/ + 万名、计量 检定人员约 0/ . 万名。全国每年实施强制检定的计量 器具约 ’,,, 多万台 % 件 & 。
国家计量院 实现或复现计量单位 计量用户 制造和加工工业 贸易和商业 健康和安全 校准网络 建立和维护国家 计量基 % 标 ) 准 校准实验室 实验室认可 规程和规范 传递量值或测量溯源 测量实践和应用 政府法规 法制计量 自愿标准 强制标准等 环境监测和保护 科学研究 通信和信息 交通和铁道 政府法规的执行 能源及其分配 测绘和导航服务 航空航天和军用
图!
国家计量体系示意图 !"#$%&’()* +,)%$’,-,"& .//0 123 4
纪念 《工业计量》 杂志创刊十周年
% ’ & 通过已认可的校准实验室进行间接扩散； % ( & 通过对法律、法规，自愿执行和强制执行的 书面标准、规范等负责的部门或组织进行间接扩散。 对于一个组织完好的国家计量体系，处于该体系 顶端的计量院有以下两项重要任务是必须强调的： % ) & 提供国家计量基准垂直向下的量值传递，或 者计量用户可以将量值向上一直溯源到计量院； % ’ & 提供国家计量基准与国际计量基准之间的等 效度，或者与有关国家之间计量基准的横向等效度。