计量的溯源和校准测量
2016-08-03西泽尔韦德
◆西泽尔・韦德 / 文
计量的溯源和校准测量
◆西泽尔・韦德 / 文
这里和大家谈谈如何来描述计量的追溯性,如何利用英特网来获得高质量的信息。英特网上有很多信息,有一些是好的信息,有一些是娱乐性的,所以我们必须要能够鉴别哪些网站能提供高质量的计量信息来源。
计量的溯源性。计量是一门学科,校准只是计量的一个方面,计量溯源性是将每次测量与国际单位(SI)联系起来的、不间断地比较链条,在这个链条上面的每一个环节都会有计量的不确定性。我们所说的国际单位体系(SI)包括七个主要的单位:质量、长度(或者距离)、热力学温度、时间、物质的量、电流和发光强度。基本上每个计量都会最终追溯到七个当中的一个或者是几个。比如说质量,质量的基本单位是千克,也可以转化为盎司或者是磅;长度(或者距离)的单位是米,可以转化成为千米、英里、厘米,或者是英尺、英寸;接下来是热力学温度,它的单位是摄氏度;接下来是时间,它的单位是秒,我们有手表,大家都可以看到它的秒针、时针,这里面也涉及到时区;接下来是物质的量,就是每种元素都有一定物质量,单位是摩尔;接下来是电流,单位是安培;最后一个是发光强度,单位是坎德拉。
在自然界中,有一些物质常量。常量就是不管在世界上哪个地方去测量都一样,比如说一块一公斤的金属不管你是在法国还是在哪里,你测出来都是一公斤这样的质量。
校准其实是一个比较。它是把一个不知道数量的值和知道的、确定的数量的值进行比较。校准涉及到调整,但是你并不需要通过调整去校准。比如说你有一把尺子,你不需要调整它,你可以把这把尺子和已知的测量手段进行校准。所谓计量的不确定性就是与每一次测量所相联系的误差的估计。如果说你的尺子上面有更多的刻度,那么它就可以计量得更加精确,所以怎么样来进行校准,要看你原来的标准是什么。只要你比较下来原来的标准更精准,那么你就可以用它来进行校准。
一个典型的度量的测量层级可以看成是三角形,在最上方是最标准的国际基本单位,越往下准确性就会越小一点。
举一个非溯源的案例。有时测量的结果是地方性的,一个小镇可能有自己的大钟,也用自己的大炮报时,这个自成体系的系统,很有可能是敲钟人听到了炮声才敲钟的,所以计量可能是相互作用参照,所以这样下去,慢慢中午的时候可能会变到午夜,整个体系就混乱了,所以可追溯性非常的重要。
全球计量实现统一。无论在世界各地我们的计量都可以保持一致,首先是在1875年米度量衡单位的确立;之后是确定5月20日为世界测量日,创建国际计量局(BIPM),统一了七大基本单位,形成了世界范围内的测量标准化和认可制度。还有国际法制计量组织(OIML),国际实验室认可合作组织(ILAC),国际标准化组织(ISO),所以我们大家以共同的单位去计量,参照同一个标准。
BIPM是非常有声誉的国际机构,有非常好的信息来实现测量上的可追溯性。BIPM有一个计量学联合导则委员会(JCGM)发布了《测量不确定度表达指南》(GUM),就是测量当中的不确定性怎么来表达,还有《国际计量学词汇》(VIM)。GUM、VIM可以通过BIPM免费获取。
OIML是在1955年成立的,是一个政府间的公约组织,它致力于全球范围内法定计量程序的一致化。国际计量大会(CGPM)由各个成员国的政府派代表组成,还有非会员国的观察员。国际计量委员会(CIPM)主要是确保国际计量单位体系的推广和改善。此外它有一个SI手册,推动国家计量院(NMIs)互相认可。
大家知道,亚太计量合作组织(APMP)有一个CIPM认可的区域性的计量组织(RMO),监督各个国家计量测量机构之间的认可。
亚太法定计量论坛(APLMF)是APMP的一部分,它也有自己的网站。在美国有两个非常重要的会议,一个是国家标准与实验室国际会议(NCSLI);一个是世界质量与改进大会,由美国质量协会(ASQ)举办。
美国质量协会提供一系列的专业认证,其中一项是在计量学方面的ASQ-CCT认证校准师,所有的这些标准都是在这些领域工作的专家制订的,这些认证也是在不断地修订、改善和更新的。
(作者系ASQ检测分会主席;本文根据作者在第21届亚太质量组织国际会议暨第十届上海国际质量研讨会上的演讲速记整理)