计量 （准确可靠的测量）

计量发展史

计量的历史源远流长，计量的发展与人类社会的进步密切相关。

古代计量

计量在中国古代被称为“度量衡”，源于用人体、自然界物体建立的度量衡标准。早在数千年前，在古罗马、古埃及、古希腊、古印度和古中国等国家和地区因人们有了生产、贸易和征收赋税的需求，进而出现了关于长度、面积、容积、质量的计量。

例如世界各地出现最早的长度标准：古埃及的“肘尺”，即人体的中指指尖到肘的前臂长度，约46.4cm；古代巴勒斯坦的犹太人编著的《圣经》中，多以“肘”为长度单位，一“肘”约50cm；英国以国王查理曼大帝的足长为“一英尺”，以国王亨利一世的手臂向前平伸时，其鼻尖到指尖的距离为“一码”，以国王埃德加姆的拇指关节之间的长度为“一英尺”；古代中国以“布手知尺”的原则，即人手的大拇指和食指分开的距离为“一尺”（约16cm），制作了最早的长度计量器具“尺”。

古代计量的“基准”都是建立在王权意志上，具有很大的主观随意性、不稳定性、差异性，阻碍了社会、经济以及科学技术的发展。

近代计量

1875年《米制公约》的签署，标志着近代计量的开始。近代计量学的主要特征是计量结束了以人体、自然界物体为“计量基准”，进入以科学技术进步为基础的发展阶段。但是这个时期的计量发展受科技水平的限制，主要以经典理论指导下的宏观实物为“计量基准”。例如：以地球围绕太阳转动的周期定义时间单位“秒”；以两根无限长平行通电导线之间产生的力定义电流单位“安培”；以地球子午线长度的四千万分之一长度，用铂铱合金制成质量基准千克原器。实物基准器的缺点是如果受到腐蚀、磨损或自然现象的变化，量值会发生改变，影响其准确度。随着工业生产和近代物理学的迅速发展，近代计量也引入了“物理量”的概念，被测量的量也更加广泛，计量的范围也逐渐扩大。

现代计量

1960年国际计量大会（CGPM）通过并建立的适用于各个科学领域的国际单位制（SI），标志着现代计量的开始。现代计量学的发展基于现代物理学的迅速发展，其主要特征是将经典理论指导下的宏观实物基准转为以量子物理和基本物理常数为基础的微观自然基准，并建立了全球统一的科学、有效、准确的量值溯源体系。微观量子基准的特点是不随时间、地点和环境条件的影响而变化。例如：1967年第13届国际计量大会决议，以铯-133原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间定义为1秒，使秒的复现不确定度达10～10量级；1983年第17届国际计量大会决议，以光在真空中于1/299 792 458s时间间隔内所经路程的长度定义为1米，使米的复现不确定度达10～10量级。微观量子基准减小了计量基准复现的不确定度，比宏观实物基准更为准确可靠，为测量过程及测量结果的评定提供了更稳定的溯源源头。

常用部分计量名词术语

量和量值

量

现象、物体或者物质的特性，其大小可用一个数和一个参照对象（可以是一个测量单位、测量程序、标准物质或其组合）表示。量的符号通常是单个拉丁字母或是希腊字母，而且必须用斜体表示，如面积的符号A、力的符号F、质量的符号m等。

量可以是一般概念的量或特定量。一般概念的量如长度、时间、质量、温度、压力等，特定量如某根杆的长度、某个人的身高、某份酒样品中乙醇的浓度等等。下表举例说明一般概念的量和特定量的区别，以及量的名称和符号。

量值

全称“量的值”，简称“值”。用数和参照对象一起表示的量的大小。

量值可用一个数和一个参照对象（可以是一个计量单位、测量程序、标准物质或其组合）一起表示。如经测量得到某杯水的温度为30℃，这个特定量的大小表示了水温的高低，它是由数值“30”和一个参照对象“摄氏度”表示的。表示量值时必须同时说明其所属的特定量。量值的表示形式为：冒号前为特定量的名称，冒号后为该特定量的量值。举例如下：

1. 给定杆的长度：5. 34 m或534 cm。

2. 给定物体的质量：0.125kg或125 g。

3. 给定弧的曲率：112 m。

4. 给定样品的洛氏C标尺硬度（150kg负荷下）：43.5HRC（150kg）。

5. 在给定血浆样本中任意镥亲菌素的物质的量浓度（世界卫生组织国际标准80/552)：50国际单位／I。

在上述举例中，例1、2、3、4中参照对象是计量单位，表示的量值是一个数和一个计量单位的乘积。例4中参照对象是测量程序，例5中参照对象是标准物质。

量和量值的关系

量是指现象、物体和物质的特性，量值是指量的大小。量的大小和量值的概念有区别，任意一个量，相对来说其大小是不变的、客观存在的。而其量值会随着单位的不同而不同。量值只是在一定的单位下表示其量大小的一种表达方式。如：1m=1000mm，其单位不同，同一物体可以得到不同的量值，但其量本身的大小并未发生变化。

计量单位

单位制

又称计量单位制，对于给定量制和选定的一组基本单位、导出单位、其倍数单位和分数单位及使用这些单位的规则。

国际单位制（SI） 

国际单位制（SI）是由国际计量大会（CGPM）批准采用的基于国际量制的单位制，包括单位名称和符号、词头名称和符号、使用规则。SI单位又分为SI基本单位和SI导出单位（包括两个辅助单位和具有专门名称的导出单位）。

2018年11月16日，第26届国际计量大会（CGPM）通过了关于“修订国际单位制（SI）”的1号决议。国际单位制七个基本单位中的四个，即质量单位“千克”、电流单位“安培”、热力学温度单位“开尔文”和物质的量单位“摩尔”将分别改由普朗克常数h、基本电荷e、玻尔兹曼常数k和阿伏伽德罗常数NA来定义；另外三个基本单位，时间单位“秒”、长度单位“米”和发光强度单位“坎德拉”的定义保持不变，定义的表达方式会与修订后的四个基本单位的新定义表达方式保持一致。自此，国际计量单位制的7个基本单位全部实现由常数定义。新定义从2019年5月20日的“世界计量日”起生效，这标志着实物计量历史的结束，计量量子化时代的开启，实现了国际单位制有史以来最重大的历史性变革。

法定计量单位

国家法律、法规规定使用的测量单位。

计量器具

单独或与一个或多个辅助设备组合，用于进行测量的装置。计量器具根据计量性能分为计量基准、计量标准、工作用计量器具。

检定

查明和确认测量仪器符合法定要求的活动，包括检查、加标记和/或出具检定证书。

校准

在规定条件下的一组操作，其第一步是确定由测量标准提供的量值与相应示值之间的关系，第二步则是用此信息确定由示值获得测量结果的关系，这里测量标准提供的量值与相应示值都具有测量不确定度。

比对

在规定条件下，对相同准确度等级或指定不确定度范围的同种测量仪器复现的量值之间的比较过程。

计量学

测量及其应用的科学。计量学研究的对象涵盖有关测量的各个方面，如：可测的量；计量单位和单位制；测量理论及其测量方法；计量检测技术；测量仪器及其特性；量值传递和量值溯源；测量人员及其测量的能力；测量结果及其测量不确定度的评定；法制计量和计量管理；有关测量的一切理论和实际问题等。

计量的对象

计量学研究的对象涉及有关测量的各个方面，如：可测的量；计量单位和单位制；计量基准、计量标准的建立、复现、保存和使用；测量理论及其测量方法；计量检测技术；测量仪器（计量器具）及其特性；量值传递和量值溯源，包括检定、校准、测试、检验和检测；测量人员及其进行测量的能力；测量结果及测量不确定度的评定；基本物理常量、标准物质及材料特性的准确测定；计量法制和计量管理；有关测量的一切理论和实际问题。

计量技术特性

准确性

准确性是计量的基本特点，是指计量结果与被测量的真值的一致程度。准确性是开展计量活动的基础，只有在准确的基础上才能达到量值的一致。

一致性

一致性是指在统一计量单位的基础上，无论在何时、何地、何人测量、采用何种方法以及使用何种计量器具，其测量结果在给定的区间内一致。

溯源性

溯源性是指任何一个测量结果的值，都能通过一条具有规定不确定度的连续的比较链溯源到同一个测量标准（国际测量标准或国家测量标准），也就是任何量值都能追溯到“源头”。

法制性

法制性是指计量活动一定要由政府建立起法制保障，特别是对国计民生有明显影响的计量活动，诸如贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测等领域的计量，不论是单位制的统一，还是基准、标准的建立，量值传递网的形成，检定的实施等各个环节，不仅要有技术手段，还要有严格的法制监督管理。

计量的分类

国际上目前按计量的社会功能，分为法制计量、科学计量、工业计量。这三部分分别代表了以政府为主导的计量社会事业、计量的科学基础和计量的实际应用三个方面。

法制计量

法制计量是指“为满足法定要求，由有资格的机构进行的涉及测量、测量单位、测量仪器、测量方法和测量结果的计量活动，它是计量学的一部分”。法制计量是为保证公众安全、国民经济和社会发展，根据法制、技术和行政管理需要，由政府授权进行强制管理的计量。法制计量的内容主要包括：计量立法、统一计量单位、测量方法、计量器具和测量结果的控制、法定计量检定机构及测量实验室管理等。计量立法包括：国家计量法的制定、计量法规和规章的制定以及各种计量技术规范的制定。法制计量是政府行为，是政府的职责。

科学计量

科学计量主要指基础性、探索性、先行性的计量科学研究，通常用最新的科技成果来精确地定义与实现计量单位，并为最新的科技发展提供可靠的测量基础。科学计量是计量技术机构的主要任务，包括单位与单位制的研究、计量基准与标准的研制、物理常量与精密测量技术的研究、量值传递和量值溯源系统的研究、量值比对方法与测量不确定度的研究。科学计量是科技和经济发展的基础，也是计量的基础，是实现单位统—量值准确可靠的重要保障。

工业计量

工业计量也称为工程计量。一般是指工业、工程，也包括农业和第三产业在内的生产企业中的实用计量。工业计量的含义具有广义性，并不是指单纯的工业领域，广义的是指除了科学计量、法制计量以外的其他计量测试活动，它是涉及应用领域的计量测试活动的统称，涉及生活的各个领域，在生产和其他各种过程中的应用计量技术均属于工业计量的范畴。工业计量测试能力实际上也是一个国家工业竞争力的重要组成部分，在以高技术为基础的经济构架中显得尤为重要。工业计量在国民经济中的实际应用具有广阔的前景。

国际和区域计量机构

国际组织

《米制公约》组织

组织来源

1875年5月20日，阿根廷、奥匈帝国、比利时、巴西、丹麦、法国、德国、意大利、秘鲁、葡萄牙、俄罗斯、西班牙、瑞典-挪威、瑞士、土耳其、美利坚合众国和委内瑞拉共17个国家的代表在法国巴黎签署《米制公约》（The Metre Convention）。该公约确定“米制”为国际通用计量单位制，并设立了以协调国际计量发展的政府间组织—《米制公约》组织，这是世界上成立时间最早、最主要的政府间国际计量组织。《米制公约》的签署，为建立全球协调一致的计量体系奠定了基础，保证了国际范围内计量单位和物理量测量的统一。

《米制公约》源于“米制”的产生。18世纪末，法国创立了一种测量单位制，以经过巴黎的地球子午线的四千万分之一作为长度单位，定名为“米”；以“米”的十分之一长度为立方作为容量单位，定名为“升”；以一“升”纯水在4℃时的重量作为重量单位，定名为“千克”。这种单位制是十进制的，以“米”为基础，因此定名“米制”。因“米制”是采用自然界的“量”建立的测量单位，因此能够实现计量标准的统一。在《米制公约》签署之前，各国采用的测量单位和测量标准缺乏一致性，阻碍了各国之间经济和贸易的发展。为解决这一问题，建立国际单位制统一的计量体系，1875年3月1日，法国政府召开“米制外交会议”，有20个国家派出政府代表和科学家出席。1875年5月20日，17个国家正式签署了《米制公约》。

组织机构

截止2022年2月，《米制公约》组织共有63个正式成员国和 40个附属成员国和经济体。该组织结构包括：国际计量大会(CGPM)—最高权力机构、国际计量委员会（CIPM）—管理和监督机构、国际计量局（BIPM）—常设和实体执行机构。

《米制公约》组织的目标是：代表世界测量界，最大程度地扩大计量的受众和提升计量的影响力；作为成员国之间科学技术合作的中心，与成员国的国家计量院、区域计量组织和全球战略合作伙伴一起，促进和确保测量结果的国际可比性和相互认可。

世界计量日

1999年，为纪念《米制公约》签署125周年，第21届国际计量大会确定从2001年起每年5月20日为“世界计量日”。国际法制计量组织（OIML）在2001年OIML主席理事会上宣布，鼓励各国国家计量机构在“世界计量日”展开计量宣传活动。在每年的“世界计量日”，国际计量局会发起“世界计量日” 宣传项目，设计制作多样的宣传产品，并授权各国的国家计量院将其翻译成本国语言的版本。

国际法制计量组织（OIML）

国际法制计量组织（OIML）是1955年10月12日依据美国、联邦德国等24个国家在法国巴黎签署的《国际法制计量公约》成立的，总部设在法国巴黎。OIML的成员包括正式成员和通讯成员，截止2022年4月，共有63个正式成员，64个通讯成员。该组织结构包括：国际法制计量大会—最高权力机构、国际法制计量委员会（CIML）—领导和决策机构、国际法制计量局（BIML）—常设执行机构、下设的18个技术委员会（TC）和45个分技术委员会（SC）。OIML致力于协调全球法制计量规则的一致性，使各经济体实施有效的、互相兼容的、国际认可的法制计量基础设施。

OIML的主要任务有：制定、修订、公布国际建议和国际文件；确定法制计量的一般原则；制定并推荐国际计量技术法规；规定计量器具应有的特性及质量，并推荐给各国采用；组织新检定/校准方法的国际交流；推行OIML证书互认制度（OIML Certification System，OIML-CS）；提升新兴国家和经济体的计量体系等。

国际计量测试联合会（IMEKO）

国际计量测试联合会(IMEKO)是一个从事计量技术与仪器制造技术交流的非政府间的国际性计量学术组织，成立于 1958 年，总部设在布达佩斯。是联合国教科文组织(UNESCO)和联合国工业发展组织（UNIDO）的咨询机构，是5个国际联合协会(FIACC)之一。国际计量测试联合会由 41 个成员国组成，其组织结构包括：国际计量测试联合会总理事会(GC)、国际计量测试联合会技术委员会(TC)、国际计量测试联合会顾问委员会(AB)、国际计量测试联合会秘书处(S)。

国际计量测试联合会的宗旨是：促进计量测试最新科技信息国际间的交流；增强研究和工业领域的科技和工程人员之间的国际合作。其主要活动包括：国际计量测试联合会世界大会,每3年召开一次。届时国际计量测试联合会所属技术委员会学术会议也将在大会期间召开，大会几乎涵盖计量测试所有领域。

区域组织

亚太计量规划组织（APMP）

亚太计量规划组织（APMP）是亚洲太平洋地区的区域计量组织，于1971年由英联邦国家发起创建，1980年9月正式成立。截至2022年10月，共有来自27个经济体的45个正式成员机构和来自13个经济体的14个附属成员机构。该组织结构包括：全体大会、执行委员会、秘书处、技术委员会、发展中经济体委员会。APMP是目前国际上参与度与影响力较大的区域计量组织，美国国家标准与技术研究院（NIST）和英国国家物理实验室（NPL）以及来自中亚和中东地区的多个国家也相继加入。

亚太计量规划组织的宗旨是通过共享本地区实验室设备、技术和经验，提高各国的测量水平和能力，促进成员国之间的计量服务工作。

亚太法制计量论坛（APLMF）

亚太法制计量论坛（APLMF）成立于1994年11月，是一个政府间区域性计量论坛组织，由亚太经合组织（APEC）经济体中负责法制计量工作的管理机构组成。截止2022年2月，亚太计量法制论坛有20个正式成员经济体和7个通讯成员经济体。

亚太法制计量论坛会议由该论坛主席领导，全体成员代表组成，每年召开一次，研究制定该论坛发展战略和重大政策，并适时进行主席等领导职务的选举等。执行委员会（EC）由亚太法制计量论坛主席、前主席、秘书和3个不同该论坛正式经济体的3名正式成员组成。需用简单多数票通过选举产生，每年至少开会一次。秘书处是日常工作机构，由主席所在成员经济体承担，负责协助主席管理亚太法制计量论坛事务。

亚太法制计量论坛的宗旨是：协调和消除亚太地区法制计量领域中的技术和管理壁垒，促进亚太地区的贸易自由和开放；提供法制计量机构信息论坛；促进成员间及与其他地区的相认，加强与OIML和其他机构的合作，接受和采用OIML国际建议及国际文件；开展法制计量培训课程，加强人员交流与合作。

欧亚计量合作组织（COOMET）

欧亚计量合作组织（COOMET)是欧亚地区（中欧、东欧、亚洲及其他）的区域计量组织，是经国际计量委员会认可的 6 个区域计量组织之一。欧亚计量合作组织的前身是中东欧国家计量合作组织,创建于 1991年6月,于2000 年正式更名为欧亚计量合作组织。欧亚计量合作组织成员包括正式成员和附属成员两类，截至 2022 年2月，该组织拥有 16 个正式成员和5个附属成员。

欧亚计量合作组织的领导机构为欧亚计量合作组织委员会，由各成员的国家计量机构指定一名代表组成，委员会每年至少召开一次全体会议。欧亚计量合作组织主席由委员会选举产生，任期3年并可以连任。该组织下设测量标准联合委员会、法制计量技术委员会、欧亚计量合作组织质量论坛、信息和培训技术委员会以及计量领域联合科学研究技术委员会。其中测量标准联合委员会又下设通用计量、声学超声与振动、电磁、流量计量、长度、质量与相关量、光度与辐射度、物理化学、电离福射、温度、时间频率和标准物质12个技术委员会。

欧亚计量合作组织工作目标是：协助成员有效解决有关计量单位一致性和测量结果准确性的问题；增进成员间的合作，消除国际贸易技术壁垒，基于国际规则使成员的计量服务活动协调一致。

国际计量规范

国际计量规范是指国际法制计量组织发布的国际建议、国际文件、国际指南和词汇等文件以及国际计量局发布的相关文件。

国际建议用于规定相关计量器具计量特性要求，并确定检查计量器具符合性的方法及所需设备的技术法规模板，国际法制计量组织成员国有义务考虑并尽可能遵守。

国际文件旨在协调和完善法制计量领域工作的信息类文件。

国际指南为信息类文件，旨在对某些法制计量要求的应用提供指南。

词汇指在所有国际法制计量组织出版物中尽可能使用的统一的术语。

国际计量互认

CIPM MRA

1999年10月14日，38个国家和两个国际组织的代表在法国巴黎签署《国家计量基（标）准和国家计量院签发的校准与测量证书互认协议》（The CIPM Mutual Recognition of national measurement standards and of calibration and measurement certificates issued by national metrology institutes, CIPM MRA）。CIPM MRA是指通过开展国家计量标准的国际比对，证明国家计量标准的国际等效，从而实现对各国家计量院签发的校准和测量证书的国际互认。CIPM MRA的目标是：建立各国国家计量基标准之间的等效度；实现国家计量院颁发的校准和测量证书的国际互认；为各国政府及其它机构在国际贸易、商业和立法等方面达成更广泛的国际一致提供可靠的技术基础。

CIPM MRA源于经济全球化发展对统一的计量溯源互认体系的迫切需求，其实施是通过各个国家计量院（NMI）运行质量体系，参加国际比对，获得国家计量基（标）准之间的等效证明，最终实现国家计量院（NMI）颁发的校准和测量证书的相互承认。国际比对的结果和经认可的各国家计量院（NMI）的校准测量能力最终发布在由BIPM建立和运行的数据库KCDB中。CIPM MRA的签署是国际计量发展史的一座重要的里程碑，它实现了校准测量证书以及由此证明的计量溯源性的互信互认，消除贸易壁垒，是计量全球化发展的一个重要开端。

BIPM、OEML、ILAC、ISO对计量溯源性的联合声明

2011年11月9日，国际计量局（BIPM）、国际法制计量组织（OIML）、国际实验室认可合作组织（ILAC）和国际标准化组织（ISO）4大国际组织，围绕量值的准确可靠，测量的国际一致性和可比性，提出支撑全球贸易发展的《BIPM、OEML、ILAC、ISO对计量溯源性的联合声明》。该声明鼓励各成员国或经济体接受和采用国际多边声明，确保测量结果可溯源到国际单位制或其他国际公认的参考标准，以减少因缺乏等效性而造成的技术性贸易壁垒。该声明已成为各成员国或经济体普遍遵循的基本原则和行动准则。