影响了人类半个世纪的国际计量体系,将在2018年发生重大变革。在量子技术与互联网技术的结合作用下,2018年国际单位制(SI)将重新定义,世界测量技术规则将被重构。
日前,由中国计量院承担的国家质检总局科技计划项目“高准确度真空质量测量系统的建立”项目通过验收。项目在我国建立了大量程1kg的高准确度真空质量测量装置,真空质量测量重复性、灵敏度达到国际水平,成功解决了2018年国际质量单位千克重新定义后质量量值传递技术关键问题。
国际单位制(SI)是全球统一的计量单位制,是构成国际计量体系的基石。国际单位制的核心是7个基本单位,即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”。自1971年以来,这7个基本量,一直作为国际单位制的基本单位。
在国际单位制7个基本量中,质量单位是目前靠实物基准复现的。然而,由于实物基准易受环境影响,在长期稳定性方面具有局限性,国际上计划在2018年实现对质量单位“千克”进行重新定义。届时,基于量子物理的质量自然基准将取代目前尚在使用的国际千克原器实物基准,成为国际质量单位新的源头。由于未来的质量单位将在真空中实现,而日常生活的质量工作标准??砝码仍是在空气中使用的,这给质量量值的传递方式带来了一系列问题??除了需要将保存在真空中的质量标准传递到空气中外,还对环境参数进行测量和实时修正。
为此,中国计量院从2013年起,围绕质量单位新定义之后质量量值传递关键技术开展了系列研究。经过多年努力,项目组在真空质量测量、真空质量标准的传递,以及异型砝码表面吸附测量和修正等方面取得了一系列创新成果,建立了测量灵敏度优于0.1μg、满载重复性优于0.47 μg、测量扩展不确定度25 μg(k=2)的高准确度真空质量测量装置;形成了不同材料砝码表面吸附率测量、不确定度评估和吸附修正,空气密度测量,砝码交换称量等一系列具有自主知识产权的技术。
据介绍,项目建立的高准确度真空质量测量装置成功解决了砝码真空质量测量时系统稳定性和保持高真空度之间的矛盾;采用的非接触式分子泵散热方法和多点位多参数循环监测方法,显著提高了装置的测量重复性和稳定性。此外,项目还实现了多种砝码表面吸附与其逆过程的分析,吸附测量扩展不确定度0.0011 μg/cm2(k=2),达到了国际水平。
在战场上,隐藏在草丛中或雪地里的狙击手是危险的敌人,他们总是选择在不可见的情况下,给对方致命的一击。其实,人们生活中也有比狙击手、黑夜里的刺客更可怕的就在身边,它们几乎无处不在,但是我们却看不见、摸不着它们。
随着人类工业化进程的加快,人类的环境质量正面临着严重的恶化。大气中细粒子污染物作为目种重要的污染物,不仅会引起身体功能紊乱,还会直接损伤器官功能,甚至导致癌变。空气污染物中的细颗粒物又称细粒、细颗粒、也就是我们常说的PM2.5。细颗粒物是直径小于等于 2.5 微米(相当于2500纳米)的颗粒物,它能较长时间悬浮于空中。在空气中的含量浓度越高,也表示空气污染越严重。气象和医学普遍认为,由细颗粒物造成的灰霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。粒径在2.5微米以下的细颗粒物,直径仅相当于人类头发直径十分之一大小,不易被鼻腔内的绒毛阻挡,被吸入人体后会直接进入支气管,干扰肺部的气体交换,引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病,甚至引起充血性心力衰竭和冠状动脉硬化等心脏疾病。总之这些颗粒还可以通过支气管和肺泡进入血液,其中的有害气体、重金属等溶解在血液中,对人们身体和健康的危害更大。
运用当代的计量仪器与方法,可以对细颗粒物纳米微观结构与特征进行分析,实现从细颗粒物的源头监控与治理空气污染的问题。比如为污染颗粒物采样样品,通过微纳米计量仪器的离线测量以及基于化学法的来源解析方法进行比对分析,可以满足环境细颗粒物特征和来源监测领域的重要需求。
据有关资料反映,在欧盟国家中,由工业污染产生的PM2.5,可以导致人们的平均寿命减少8.6个月。可见,PM2.5是隐藏在我们身边的一个十分危险的,要发现它、治理它,借助的计量技术手段。
电器产品的绝缘性能是评价其绝缘好坏的重要标志之一,它通过绝缘电阻反映出来。我们测定的产品绝缘电阻,是指带电部分与外露非带电金属部分(外壳)之间的绝缘电阻。在家用电器产品标准中,通常只规定热态绝缘电阻,而不规定常态条件下的绝缘电阻值,常态条件下的绝缘电阻值由企业标准中自行制定。如果常态绝缘电阻值低,说明绝缘结构中可能存在某种隐患或受损。如电机绕组对外壳的绝缘电阻低,可能是在嵌线时绕组的均线槽绝缘受到损伤所致。在使用电器时,由于突然上电或切断电源或其它缘故,电路产生过电压,在绝缘受损处产生击穿,造成对人身的安全或威胁。
绝缘电阻测量仪通常分为直接作用模拟指示的绝缘电阻表和电子式绝缘电阻表。随着技术的发展,电子式绝缘电阻表逐步取代直接作用模拟指示的绝缘电阻表。电子式绝缘电阻表按显示的不同分为模拟显示和数字显示两种类型,计量单位为MΩ或GΩ,主要用于测量设备和材料的绝缘电阻。
直接作用模拟指示的绝缘电阻表的检定规程为JJG 622-1997《绝缘电阻表(兆欧表)检定规程》,其规定直接作用模拟指示的绝缘电阻表的检定周期不得超过2年。电子式绝缘电阻表的检定规程为JJG 1005-2005《电子式绝缘电阻表检定规程》,其规定电子式绝缘电阻表的检定周期不得超过1年。(来源:2016年全国计量科普知识库)
计算天体距离困难的就是找一个合适的参照物。天体的距离和大小是难以测量的,但是只要给定一个出发点,它在地球上的各种表现是可以量化的。
下面来介绍聪明的古希腊人是如何计算的。有一点需要说明,当时的古希腊人已经计算出地球的周长和直径。以此为基础,古希腊人进行了一个巧妙的几何计算。
我们知道,在太阳底下的物体都会有一个阴影,如果一个圆形的物体,就会有一个圆形的阴影,随着物体不断升高,阴影逐渐形成一个黑点,这个黑点到物体的距离恰好是物体直径的108倍,也就是说物体能形成自己直径108倍长的阴影区,地球也是如此。
在月蚀的时候,我们都知道月球是被地球挡住了太阳光,导致我们无法见到反光的月球,也就是说,无论月球大小,月蚀的时候都要通过这个地球造成的阴影区。而根据希腊人的估算,月球通过的这段阴影区长度大概是月球直径的2.5倍。
那到底是一个大的、遥远的月球,还是一个小的、近的月球呢?这可不好判断了,其实月球自己本身也是一个能够遮挡太阳光的球体,也就是说,和地球一样,它也会产生自己的阴影区。而这个阴影区在地球上终止,而且阴影末端的角度和地球相同。
如上图,我们可以得到三个相似三角形,大的那个底边为地球直径(8,000英里),高是108倍地球直径(864,000英里);小的那个底边是月球直径,高是地月距离;中等大小的那个底边长是2.5倍月球直径,由于三角形相似性,高便是2.5倍地月距离。再加上一个地月距离,大的那个三角形的高便是3.5倍的地月距离。那么我们就可以计算,地球和月球距离=864,000/3.5=247,000英里,这个结果与如今我们的测量值239,000英里相差并不太大,又一次证明了古希腊人的智慧。(来源: 实验核天体物理)
《宋史.律历志》记载宋太宗下诏“详定称法,著为通规”。为此,时任主管贡品库藏的官员刘承?于公元1004年一公元1007年间创制两支“等(戥)秤”,他循“因度尺而求重,自积黍而取?”之术,“以厘、?造一钱半及一两等二秤”。刘承?制造的戥秤是我国古代代的小型杆秤,此后它成为称量贵金属及贵重药材的工具并沿用近千年。刘承?创制的两支戥秤构造是:其一,杆长1.2尺、杆重1钱、锤重6分、盘重5分、初毫起量0.5钱、初毫分量1厘、初毫末量1.5钱、中毫分量1厘、中毫末量1钱、末毫分量1厘、末毫末量0.5钱。其二,杆长1.4尺、杆重1.5钱、锤重6钱、盘重4钱、初毫分量5钱、初毫末量24铢、中毫分量2?、中毫末量12铢、末 毫分量1?、末毫末量6铢。“因度尺而求厘,自积黍而取?”是统一重量计量单位制,确定单位量值的法制计量管理和计量科学实践的活动,是制造杆秤的核心标准工艺和技术。
燃气用户在使用燃气表时应注意以下一些事项:
1、当燃气公司给用户新装或更换燃气表时,应检查燃气表是否有制造计量器具许可证(CMC标识)和强制检定合格标志,表框铅封或封印是否完好。
2、安装新燃气表时,检查其字轮显示数字,一般不应大于5m3;如是智能燃气表,应检查其智能功能是否正常。如发现异常情况,应及时与燃气公司沟通。
3、当燃气公司进行抄表时,应留意所抄记数字与表上字轮显示数字是否一致。
4、当燃气公司进行安全检查或更换燃气表时,燃气用户应积极配合,以确保正常和安全使用燃气。
5、国家对燃气表的安装有统一要求,燃气用户不得擅自改装、拆装燃气表,更不能破坏燃气表,故意使燃气表少计量或不计量,以免引发用气安全事故或民事、刑事诉讼。
6、当对燃气表的计量数据有疑义时,应注意保全相关证据,并及时与燃气公司沟通。如未得到有效解决,可向燃气表检定技术机构咨询有关技术问题,或向相关管理部门反映情况。
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