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計量的作用和意義 隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，計量的作用和意義已日益明顯。下面略舉幾例：
1．計量與科學技術(shù)
歷史上三次大的技術(shù)革命，都充分地依靠了計量，同時也促進了計量的發(fā)展。以蒸汽機的廣泛應用為主軍標志的第一次技術(shù)革命，導致以機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，進而確立了資本主義的生產(chǎn)方式。當時，經(jīng)典力學和熱力學是社會科技發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。在蒸汽機的研制和應用的過程中，都需要對蒸汽壓力、熱膨脹系數(shù)、燃料的燃燒效率、能量的轉(zhuǎn)換等進行大量的計量測試。力學計量和熱工計量，就是在這種情況下發(fā)展起來的。另外，機械工業(yè)的興起，使幾何量的計量得到了進一步的發(fā)展。
以電的產(chǎn)生和應用為基本標志的第二次技術(shù)革命，更加推動了社會的發(fā)展。歐姆定律、法拉第電磁感應定律，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用、電磁計量和無線電計量的開展，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，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，則對溫度計量、電工計量、以及無線電計量等提供了一種重要手段，促進了相應科技的發(fā)展。為了實際測量地球運動的相對速率，邁克爾遜等人利用物理學的成就，研制出了邁克爾遜干涉儀，從而為長度計量提供了一個重要方法。1892年，邁克爾遜用鎬光（單色紅光）作為干涉儀的光源，測量了保存于巴黎的鉑銥合金基準米尺的長度，獲得了相當準確的結(jié)果（等于1 553 163.5個紅光波長）。直至百余年后的今天，利用各種干涉儀精密測量長度，仍然是幾何量計量的一種重要方法。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，其帶電的線性諧振子可以和周圍的電磁場交換能量,以致能從一個能級躍遷到另一個能級狀態(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性，而且還具有粒子性，即光是以速度c運動的粒子（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，成了熱輻射計量的理論基礎(chǔ)，同時也使計量開始從宏觀進入微觀領(lǐng)域。隨著量子力學、核物理學的創(chuàng)立與發(fā)展，電離輻射計量逐漸形成。
核能及化工等的開發(fā)與應用，導致了第三次技術(shù)革命。在這個時期，科學技術(shù)和社會經(jīng)濟的發(fā)展更加迅速。原子能、化工、半導體、電子計算機、超導、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應用，使計量日趨現(xiàn)代化，計量的宏觀實物基準逐步向量子（自然）基準過渡。原子頻標的建立和米的新定義的形成,有著相當重要的意義。頻率和長度的精密測量，促進了現(xiàn)代科技的發(fā)展。比如，光速的測定、原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)的探測以及航海、航天、遙感、激光、微電子學等許多科技領(lǐng)域，都是以頻率和長度的精密測量為重要基礎(chǔ)的。
2．計量與生產(chǎn)
計量對工業(yè)生產(chǎn)的作用和意義是很明顯的。社會化大生產(chǎn)的本身就要求有高度的計量保證。生產(chǎn)的發(fā)展，大體上可分為三個階段，即以經(jīng)驗為主的階段，半經(jīng)驗、半科學階段和科學階段。計量則是科學生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)。從原材料的篩選到定額投料，從工藝流程監(jiān)控到產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗，都離不開計量。例如，一輛普通的載重汽車有9000多個零件，由上百個工廠生產(chǎn)，若沒有一定的計量保證，就無法裝配成功。某地方中型鋼鐵廠軋鋼板的耗油量，原來是每噸300余公斤，后來由于對廢氣、空氣量、燃燒供熱量以及溫度等進行了計量監(jiān)控，結(jié)果使能耗下降到每噸40公斤。原先，某鋼廠的冶金爐，所用的重油燃料靠人工經(jīng)驗控制，根本不計量；為了火旺，總是多投料，結(jié)果燃燒不徹底，黑煙滾滾，既多耗油，又污染環(huán)境，以致連年虧損。后來，安裝了計量儀表，對燃料進行了監(jiān)控，使加油量保持在最佳值，既節(jié)約了油料，又減少了污染，同時還提高了煉鋼效率，結(jié)果很快就出現(xiàn)了扭虧為盈的新局面。某瑪鋼廠是我國生產(chǎn)瑪鋼制品的第一大廠。過去，能耗一直居高不下，是當?shù)睾哪艿闹攸c戶。為摸清原因，該廠對十余種主要設(shè)備進行了熱平衡測試，并取得了大量數(shù)據(jù)，從而計算出設(shè)備熱平衡和能耗的基本關(guān)系，初步掌握了能源利用的規(guī)律，找出了能耗嚴重的主要原因并相應地安裝了監(jiān)測儀表。例如，退火窯的熱效率原約為8%，監(jiān)測控制后則提高到12%以上，退火時間由60小時降到35小時，一年就節(jié)煤近2 000噸、節(jié)電26 000余千瓦小時（度）。結(jié)果，一年下來，全廠的用水量下降了21％，節(jié)電約600 000千瓦小時，綜合能耗下降了約10％，產(chǎn)值提高了22％。
近年，國外經(jīng)濟發(fā)達國家，把優(yōu)質(zhì)的原材料、先進的工藝裝備和現(xiàn)代的計量檢測手段，視為現(xiàn)代化生產(chǎn)的三大支柱。其實，優(yōu)質(zhì)原材料的制取與篩選、先進工藝裝備的配備與流程的監(jiān)控，也都離不開計量測試。例如，國外先進生產(chǎn)線的產(chǎn)品品質(zhì)高，次、廢品少或幾乎沒有，其中重要的因素就是充分利用了在線測量與監(jiān)控技術(shù)。至于所謂的柔性生產(chǎn)（制造）系統(tǒng)，更需要現(xiàn)代計量檢測手段的技術(shù)保證。
至于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，亦必須有計量保證。例如，為了科學種田，就必須通過計量來掌握土壤的酸堿度、鹽分、水分、有機質(zhì)和氮、磷、鉀的含量以及溫度等。在鹽水選種、溫湯或藥劑浸種、適溫催芽和離心脫水等過程中，亦都要靠一定的計量保證。電離輻射育種，是近年發(fā)展起來的一項重要增產(chǎn)措施。我國已用該法培育出了許多農(nóng)作物新品種，其中魯棉一號可使棉花大面積地成倍增產(chǎn)。利用電離輻射實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食物的防腐保鮮，亦是新興輻射加工工業(yè)的一個重要方面。所有這些，都需要相應的計量保證，否則不僅達不到預期的效果，而且會造成不應有的損失。另外，在田間管理上，也離不開計量。例如紉俠礱苤玻忠渥魈字鄭餼托枰災倉旯夂獻饔玫惱斬鵲冉斜匾募屏俊?
事實充分表明，科學生產(chǎn)和技術(shù)革新，都離不開計量測試。
3．計量與貿(mào)易
計量與國內(nèi)貿(mào)易，前面已略有涉及并且一般亦有所感受；下面將只談一下計量與國際貿(mào)易。
外貿(mào)當中需要計量的事例很多。例如，過去我國出口蘋果，只憑觀察外表或直接品嘗，而沒有采取計量手段。有的外商便借以刁難，隨意削價。其實，對蘋果的成熟度的計量很簡單，只要定出與成熟度相應的硬度值，用普通的硬度計測一下就可以了。再如，我國出口原油，過去由于港口缺乏準確可靠的計量設(shè)備，往往采取寧可多裝些油而避免索賠的作法，甚至出現(xiàn)多給了油，卻被船主以超重為由提出索賠的憾事。當前我國原油的年產(chǎn)量已突破1.4億噸，每年都有相當數(shù)量的原油出口。一般港口對原油的計量精度約為0.5%。若將精度提高，那怕只提高0.1%或更少，一年便可少損失大量的原油，不僅可獲得明顯偽經(jīng)濟效益，而且也體現(xiàn)了我國的計量水平。
至于我國進口的貨物，數(shù)量不足、品質(zhì)不符的情況，時有發(fā)生。例如，前不久，天津從外國進口了價值數(shù)百萬美元的硅鋼片，經(jīng)計量檢測，發(fā)現(xiàn)品質(zhì)不合格，便向外商提出索賠。結(jié)果，在準確的計量數(shù)據(jù)面前，外商不得不認錯，并進行了賠償。最近，我國進口了一批化肥,經(jīng)計量檢測發(fā)現(xiàn)份量明顯不足，甚至比包裝袋上的標稱重量少百分之十幾。
人們越來越認識到，計量是保證產(chǎn)品品質(zhì)、提高商品在市場上的競爭力的重要措施。對于國際貿(mào)易，計量更是消除貿(mào)易，計量更是消除貿(mào)易技術(shù)壁壘的重要手段。
4．計量與國防
計量對國防，特別是尖端技術(shù)的重要性，尤為突出。國防尖端系統(tǒng)龐大復雜，涉及的科技領(lǐng)域廣，技術(shù)難度高，要求計量的參數(shù)多、精度高、量程大、頻帶寬。比如，由于飛行器與地面的距離不斷增大，對通信、跟蹤、測軌、定位等都相應地提出了更高的要求。就衛(wèi)星來說；軍用通訊同步衛(wèi)星距地面可達35 800km，而核爆炸檢測衛(wèi)星距地面則遠達112 280 km，用無線電聯(lián)系，就必須有大功率的發(fā)射機和高靈敏度的接收機，因而必須對大功率、低噪聲、大衰減和小電壓等主要參數(shù)進行相應的計量測試。這不但要研究測試方法和設(shè)備，而且要建立相應的計量標準。當前，地面設(shè)備的發(fā)射平均功率已可達幾十千瓦，接收機的噪聲溫度已能低于15K。為提高對飛行器的控制能力，對跟蹤、定位、測速等的精度要求越來越高，不僅對電子參數(shù)，而且對設(shè)備加工和伺服控制元件亦提出了更嚴格的要求。在連續(xù)波計量系統(tǒng)中，為保證測速精度達到每秒幾厘米，地面頻標的短期穩(wěn)定度應在10-12以上。在宇航系統(tǒng)中，地面設(shè)備之間的聯(lián)系、地面對空間飛行器的探測、控制，都要高速的傳輸和處理大量數(shù)據(jù)。因此，要求傳送信號的頻帶很寬而且精度很高。國際上通訊和廣播衛(wèi)星將普遍使用11GHz~14GHz、20GHz一40GHz或更高頻段，不斷向毫米波、亞毫米波邁進。這就必須研制新的元器件、部件以至整機，從而對計量測試亦必然提出相府的新的要求。對國防尖端技術(shù)系統(tǒng)來說，工作環(huán)境比較特殊，往往要在現(xiàn)場進行有效的計量測試，難度較大。例如，飛行器在運輸、發(fā)射、運行、回收等過程中，要經(jīng)歷一系列諸如振動、沖擊、高溫、低溫、高濕、強輻射等惡劣環(huán)境。當彈頭進入大氣層時，要經(jīng)受幾千度以上的超高溫；提高接收機靈敏度的關(guān)鍵部件一般要在液氦的超低溫下工作；主發(fā)動機推力可達幾十兆牛，而姿態(tài)控制發(fā)動機的推力則只有幾厘牛。原子彈、氫彈等核武器的研制與爆炸威力實驗，對計量都有特殊要求，必須進行動態(tài)壓力、動態(tài)溫度、脈沖流量，以及核輻射等一系列計量測試。
[ 本帖最后由 duomeiti 于 2007-4-20 23:06 編輯 ] |
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