计量的发展及其当今的计量工作

    一、计量学的发展史与物理学的发展紧密相关

    近代物理学的发展是从经典力学开始的，它研究宏观物体的低速机械运动的现象和规律，可追溯到17世纪初。这时欧洲的科学发展迅速，物理学已开始发展成为一门测量科学，它逐步引入了“物理量”的概念。如质量、力和加速度等，用它们之间的相互关系描述物理现象。英国物理学家牛顿深入研究了经典力学的经验规律，发现了它的基本规律，以牛顿三定律和万有引力定律表示，奠定了经典力学的基础。在这些定律中，物理量之间的数学关系可看作是某个物理量的定义，也可看作是一种现象或物质性质的定义。因而近代计量学的发展是与近代物理学同步发展和互相促进的。当物理量的测量知识逐渐形成科学体系，计量学就从实验科学中分离出来，成为一门提高物理量量化精确性的科学。随着天文学、数学、原子物理和量子物理学的不断发展，社会经济、文化不断进步，近代计量学的研究对象扩展，专业门类增多，量程从宏观拓宽到微观领域。计量学的内容更加完备，通常可以概括为：计量单位和单位制；计量器具（包括基准器和标准器）；量值传递和溯源；物理常数、材料和物质特性的测定；不确定度、数据处理和测量理论及其方法；计量法制管理等方面。从计量的社会功能可分为科学计量、工程计量和法制计量。如果从伽利略到牛顿时期的近代科学革命算起，近代计量学已有300多年的历史，大致可分以下三个阶段。

    1、近代计量学和米制的创立

    英国物理学家牛顿于1685年完成了万有引力定律和机械运动三定律的论证和描述，建立起完整的经典力学体系。牛顿力学对热学、电磁学等的研究产生重大影响，也为近代计量学的创建和测量技术的发展奠定了基石。在近代物理量，如：质量、力、长度、能量、速度、时间、加速度、压力、温度等；创造了许多测量仪器和装置，如天平、温度计、脉博计、望远镜等。但是，科学家们都越来越受到多种物理量单位制的杂乱和无规律的扰乱，无法准确地交流他们的实验结果，迫切需要确立能在国际间通用的物理量单位及其标准。

    从18世纪50年代起，法国科学家们开始寻找一个适用于世界各国的通用单位，以便以它为基础得到一种在所有国家都能使用的计量单位制。1790年，法国国民议会责成科学院组成计量改革委员会。次年，委员会提议以赤道到北极的子午线的千万分之一为基本长度单位，并成立了测量子午线、计算、试验摆的振动、研究蒸馏水的重量以及比较古代计量制度五个小组。1793年，委员会又提议使用已有的测量结果尽快建立新的计量制度。1795年4月7日，国民议会颁布新的度量衡制度：采用十进制；米的长度以自北极到赤道段经过巴黎的子午线的一千万分之一为标准；质量单位以1立方分米为温度为摄氏4度纯水在真空中的质量。1799年，测绘学家的大地测量工作最终完成，铸出了纯铂米和千克原器。同年12月10日，颁布法律确定米和千克的值。1837年7月4日的法令终于确定法国从1840年1月1日开始实行“米制”。为纪念这一盛事，制作了纪念章，上面写着：“永远为人类服务”。“米”是近代计量学中第一个以自然物为基准的单位，法国政府和法国科学家从提出方案、测量子午线到制作米原器和千克原器，以至在全民中通行米制单位，前后用了50年时间，为计量学的发展做出了重大贡献。

    2、从《米制公约》到国际单位的建立

    19世纪初期，英国工业革命蓬勃发展，法国也开始了工期业革命，从19世纪70年代起，法国发生了电力的广泛使用为标志的第二次工业革命。19世纪的自然科学经历了突飞猛进的发展，并相继建立起热力学、电磁学、化学等学科并得到了技术应用。数学长足进步，不断推出新概念和新方法。天文学、地学有很大发展。光学、生物学、有机化学也随之兴起。科学的进步为计量学发展奠定了理论基础。

    19世纪初，米制开始向世界普及。1851年，第一届万国博览会（世界博览会）在伦敦举办。会上，展出的巴黎工艺院米尺，参观者及见此精良制造之尺，十分惊喜，认为必须有统一的度量衡制，才能对陈列品比较其优劣、评定其价值。1855年，在巴黎的一次国际会议上，与会者创议设立度量衡研究会，推行米制。同年，巴黎万国工艺博览会审查委员会开会讨论实行米制办法，要求委员们“各尽心力，劝告本国政府及有识之士，推行米制，以谋公益”。1864年，英国允许米制单位同英制单位并用。同年，德国也全部采用米制。1867年，巴黎世界博览会期间，在世界工业巨大发展的强烈影响下，一批科学家创建了度量衡和货币委员会，专门研究和推动两者的世界计量单位制已是大势所趋。1869年，法国政府邀请许多国家派代表参加“国际计量委员会”。1872年，由30个国家的代表继续开会，再次肯定上次会议关于制造米和千克新原器并向各与会国提供复制品的决议。1875年3月1日，法国政府召开“米制外交会议”。5月20日，17个国家（法国、荷兰、比利时、卢森堡、西班牙、哥伦比亚、墨西哥、葡萄牙、意大利等）的全权代表签署了《米制公约》，决定成立国际计量局（BIPM），这是计量学走向国际统一的里程碑。国际计量大会（CGPM）在2000年第21届大会上确定以每年5月20日作为世界纪念日，每年这一天，世界各国都将开展提高计量意识的宣传活动。

    1875年《米制公约》签订以后，新成立的国际计量局在“国际计量委员会（CIPM）”的领导下集中全力准备米和千克原器和各种复制品的制造工作并筹备第1届国际计量大会。1889年，第1届国际计量大会（CGPM）召开。会议明确“议定必要的措施，并督促实施，以保证米制的现代形式——国际单位制的普及和改进”为它的主要任务。就在这次会上，批准了米和千克两个单位的定义。1901年的第3届国际计量大会对质量、重量、时间的单位也作了明确的定义，于是就建立了国际单位。

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      3、国际单位制的发展和结果的国际多边认证
      以7个基本单位为基础的国际单位制的建立标志着计量学发展进入了一个新的阶段，它实现了计量单位在各国、各地区以及科技、经济社会各领域中的广泛通用的目标｛长度  米、质量  千克（公斤）、时间  秒、电流  安[培]、热力学  温度开[尔文]、物质量  摩[尔]、发光强度  坎[德拉] ｝。虽然，美国目前尚使用部分英制单位，但以国际计量大会，国际计量委员会为权威单位的一切文件、决定和国际推荐值，均一律采用国际单位制。我国于1984年，国务院发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，在其后颁布的计量法中，也明文规定采用国际单位制。从此，沿用了几千年的尺、寸和斤、两已为米和千克代替。采用国际单位制是我国计量领域与国际全面接轨的重大举措。
      计量学发展的另一个重要进展，是在建立测量和校准结果的国际多边互认制度方面。1985年，英国率先成立了全国统一的国家认可机构。这是由国家法律或政府授权的一个权威性公正机构，依据正式发布的认可要求，对认证机构、检验机构（测试实验室）或人员等从事的有关测量的能力实施评定，对符合要求的机构或人员进行注册，并向社会公布，证明被认可（注册）的机构或人员具备相应能力的活动。这是由权威机构对组织从事检验、检查、认证等评价活动的能力给出予正式承认的程序。
近年来，这种制度逐渐在国际上推广使用。世界各国的评定机构之间，在按照规定的规则程序，通过国际评审，证明合格评定过程的等效性的基础上，相互接受合格评定的结果。这种相互承认活动可以在国家、区域和国际三个层次上进行，通过签订双边或多边相互承认协议加以规定和实施。1997年至1998年间，由国际计量局在巴黎召开了两次《米制公约》成员国国家计量院院长会议，签署了有关标准和测量证书的互认协议，并在成员国之间开展100多项的关键比对，以利于实现量值的国际统一。国际上在科学研究、工农业生产以及多边贸易的发展方面可以具有统一的计量标准和单位量，正朝着近代计量学的最终目标——以最高准确度统一全世界的物理测量大步迈进。
2000年10月17日，国际计量委员会隆重举行国际计量局成立125周年纪念大会，总结一个多世纪以来从近代计量学发展到现代计量学所取得的辉煌成就。
      二、计量在现今经济和社会生活中的作用
计量是国民经济的一项重要技术基础，它在经济可持续发展，安全健康，科技创新中起着重要作用。在贸易全球化的今天，我们更有必要建立全球测量体系，重新认识和充分发挥计量的基础性作用，为推动区域经济、全球经济的发展发挥更大的作用。
      1、计量与工业竞争力
      当前随着科技的迅猛发展，以及技术创新的需要，迫切需要对一些特殊的参数进行测量和溯源，如卫星定位系统要求更高，更准确的测量；纳米测量的统一；生物工程、食品、农药、环保等领域的测量、有害物质分析用标准物质以及测量方法。这些都说明，计量始终为新技术新材料进行把关监控，是创新体系中最重要的保障手段。
      作为工业（原材料、工艺装备和最终产品）的三大计量测试也是工业生产的重要条件，是各个企业生存和发展的重要保证，更是竞争的条件，任何企业要想在竞争日益激烈的市场中占有一席之地，它提供的产品和服务必定是市场所需要的高质量的产品和服务。我国加入WTO后，企业将直接参与国际市场竞争，竞争力的大小决定了在市场上所占产品和服务的份额，而计量测试能力是工业竞争力的重要组成部分。产品实物质量的控制一直是计量测试的主要对象，但是随着科学技术的快速发展，传统计量技术在量程范围，稳定性，动态性能等方面远不能满足高新技术产品的发展要求，工程测量、超常态量值、现场动态在线测量、综合量等自动测量不断涌现，测量技术的发展对企业的竞争力提出了新的更高要求。
      集约化生产依靠的是高科技、高投入，高度专业化分工和社会化协助以及高水平、高效率的管理，得到的是高效率高质量的产出。朱鎔基总理曾经指出：凭数据指导生产监控工艺，检测成品、质量才能真正得到保证，没有准确的计量，就没有可靠的数据，就无法正常控制工艺过程，也就不可能生产出高质量的产品。实践证明，计量检测能力和水平，决定着产品质量、产品开发乃至技术发展的极限，先进的计量检测和先进的生产力是联系在一起的，并超前于先进的生产技术的发展。质量管理能力是企业市场竞争力的另一个重要体现，而通过ISO9000质量管理体系认证，计量占有十分重要的位置。
      2、计量与贸易
      我国加入WTO后，市场国际化进程迅速加快，国际贸易在经济中可占的比例不断提高。
近年来，世界各国对建立全球计量体系的呼声越来越高。贸易和服务全球化的基础，就是建立准确一致的全球测量体系，在国际贸易中成功的交易越来越依赖于建立与全球测量体系协调一致的国家测量体系，不等效的标准或缺乏准确一致的测量都可能阻碍产品进入市场，要保证国家测量体系与全球测量体系的一致性则要通过计量标准的关键比对，通过国家实验室的互认，认可机构的互认，从而保证国家间测量的可比性，实现测量结果和证书的互认。只有这样，才利于全球贸易的健康发展。由于我国某些基标准，未能取得国际认可的证书，中国的许多企业，特别是合资公司只得将自己的产品送到国外检验。如果国内建立相应的标准且具备检测手段，且得到国际上的承认的话，就可以为这些公司提供测量服务。所以，我们必须加快基、标准的建设，通过比对和相互承认，统一协调一致性的法规和计量单位、产品标准后，就能与国际接轨，从而消除由于测量带来国际贸易的障碍，成为区域性计量测试中心，为亚太经济的发展发挥更大的作用。我们应该加强区域计量合作，实现测量体系的互认，机构的互认，为用户推行“一站式”检测，让计量有力促进贸易的发展。
      3、计量与市场经济秩序
      我国在建立市场经济的过程中，不可避免出现了一些新问题和新情况，当前，我国政府正在进行整顿和规范市场经济秩序，集中力量严厉打击直接影响人民群众身体健康和生命安全的假冒伪劣商品；严厉打击出口中的假冒伪劣商品；守好国门，把好进口关，打击走私和各种非法进口活动。在整顿和规范市场经济秩序中，我们质量技术监督部门肩负着重要任务，计量是质量技术监督的重要组成部门，理应发挥积极作用。近年来，我们武汉市的计量行政部门和技术机构，积极参与整顿和规范市场经济秩序工作，开展供水、供电、供气、电信等特殊行业的计量监督管理，规范市场计量行为；进一步开展计量器具生产企业的整顿，规范企业生产行为；开展市场上销售计量器具执法大检查，规范计量器具销售市场行为；开展医疗卫生单位计量执法检查，确保百姓身心健康；全面实施“光明工程”，规范眼镜生产、经销企业行为，让消费者戴上放心眼镜；加强对定量包装产(商)品的计量监督检查，打击“短秤少量”的行为，保护消费者的利益；开展农用物资定量包装商品的检查，保护农民利益；开展粮食购销过程中的计量监督检查，打击压量、压级、压价的违法行为，保护农民的利益。这些工作的推进充分发挥了计量在整顿和规范市场秩序、净化市场、维护各方权益等方面的促进作用，为我市经济的健康发展发挥较好的作用。

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      4、计量与环境、健康
      改革开放以来，随着生产力的进一步发展，人民的生活水平得到较大的提高，正由温饱型向小康型转变。与此同时，老百姓对环境、生态、安全健康、城市化进程等涉及生活质量的计量工作提出了新的要求。在积极享受、倡导绿色消费的同时，也发展了与人民生活质量有关的计量。目前老百姓除关心天气外，也十分关心生存空间的质量，如从大气污染、水资源的保护，全球气候变暖等，我国各级政府也已采取积极有力措施，保护水资源，防止污染，治理噪声，控制尾气排放，在这些治理过程中，首先必须依靠计量测试装备的量值准确可靠，同时又要管好环境监测的仪器，在发展环保测量科学和推进可持续发展中发挥了计量的作用。
      环境保护离不开计量，保证人民生命安全，身体健康，同样离不开计量，在现代工业生产中，当处于高温高压、易燃、易爆、有毒、辐射等生产环境时，必须以相应的计量测试和计量控制为前提，如果没有完好、准确、先进的计量测试，人类安全就得不到保障。
      现代医疗更多地依赖于临床检查结果作出判断。如目前临床大量使用的各种生化分析仪、体温计、血压计、心电监护仪、理疗仪等。这些仪器计量和化验不准，将会带来严重后果，例如，血压计失准，医生将高血压患者误诊为低血压，给患者开升压处方，将会给病人造成不良后果。特别是放射性治疗仪，其剂量控制在范围内可能治病，但超量就有可能危及人类的生命。如医用X－CT机射线减弱系的校准是至关重要的，其成像技术中规定：空气CT值为－1000，水的CT值为0，只有当这两个校准点的误差以及统计噪声水平满足一定的要求时，X－CT机的工作状态才能得以保证。X－CT机不进行定期校准造成使用状态不好，就会影响成像质量，如果误诊或贻误治疗机会，将给老百姓带来严重的痛苦。因此，使用量值不准确计量器具所测得的数据，冠以“科学”的测量形成化验结果，作为诊断治疗的依据，就更具有欺骗性。这将造成轻病当重病，无病当有病，病人痛苦和药物浪费的不良后果。计量确确实实是人类健康的保证。我们武汉市的计量行政部门和技术机构在计量与环境、健康等方面做了大量的有效工作。
       5、计量与消费者
       作为消费者，一天也离不开计量。消费者的行为主要集中在零售贸易之中，而在零售贸易中保护消费者利益则是首要的。计量是保护消费者权益的重要手段。
       当前武汉正在整顿和规范市场经济秩序，加强六大类涉及人民生活的重点计量器具的监督管理(出租车计价器、燃油加油机、水表、电能表、煤气表、电话计费器)，在定量包装商品管理过程中积极推行C标志、推行“光明工程”等等。这些都是保护消费者利益的具体措施。民用三表涉及到千家万户，理应作为法制计量管理的重点，对这些民生计量器具的管理，应集中体现在为收费纠纷的仲裁测量上。2000年，武汉南湖花园由于电费纠纷，在公证部门的公证下，委托我市计量部门检测673块电能表，经法制计量实验室检测，67%的电能表不合格，出现正差，最大误差达11%(标准为±2%)，由于多收了市民的电费，依据所测量的数据供电部门最后不得不按误差额，退还了多收的电费，此事经媒体多次曝光，并誉为“飞毛腿”电能表事件，引起了电能供应商，既卖电、又收费，同时校表是否合理的质疑，受到国家技术监督局的肯定，此事为探索民用“三表”管理模式的改革提供了有力的依据。
      近几年来，定量包装商品的品种和数量增长较快，据统计，国外发达国家已达80%，中国目前也已达25%左右。我们通过推行C标志，贯彻《定量包装商品计量监督规定》，从源头(企业)和市场两个方面，进行监督管理，重点发展超市，连锁经营等经营业态，加强与消费者生活密切相关的方便面、小食品、茶叶、酒、调味品、洗涤品、化妆品、海产品、冷冻食品以及节令特色食品，重点商品的监督。通过追根查源，加强管理，确保计量准确，保护了消费者的利益。
      出租车计价器，涉及人们的出行，多年来，我们重点打击私拆铅封，利用遥控手段私自叠加脉冲信号，改变计价器参数的违法行为，并运用新的计量科技手段，设置密码和锁住下限值，结合城市路面可能的极限速度分析等侦破手段，使出租车计价器检测的合格率达到95%以上，净化市民乘车环境。
      计量还在绿色消费等新的领域发挥着积极作用。近年我们在法制计量实验室开展住宅装修材料中特别是天然石材放射性物质的检测和“无公害”蔬菜的检测。
      计量是科学技术和社会生活的重要技术基础，可以说任何科学、任何部门、任何行业以至于任何活动都直接或间接地，有意或无意地需要计量，正所谓“没有计量寸步难行”，当前国际竞争日益激烈，如何使计量更能体现和发挥对经济和社会的作用，我们认为既有政府和社会各界对计量工作的全面认识，也依赖于计量机构和计量工作者总结、拓展和宣传的力度。作为计量工作者，只有不懈努力，总结、分析，提高计量在经济中的显示度，让政府和全社会直观体现到计量的作用，才能最大限度争取政府和社会的理解和支持，才能更好更有效地促进武汉市经济和社会的发展，为消费者造福。我们计量工作的同仁们将共同努力，作出更大的成绩。

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好资料，非常详细，感谢感谢。