讓科技生活更"精準" 解讀10項新國家計量基準

2月29日，質檢總局新發布沖擊加速度、容量、硬度、聲學等領域的10項國家計量基準，并正式啟用。

10項基準可歸納為四類：一是振動（中、高、低頻）國家計量基準（副基準）4項和沖擊加速度國家計量基準2項，二是容量計量基準1項，三是硬度計量副基準2項，四是聲學計量基準1項。它們分別是："(0.001～5000)mL容量國家計量基準"、"中頻振動國家基準裝置"、"高頻振動國家基準裝置"、" (2*104～2*106)m/s2沖擊加速度國家基準"、" (50～2*104)m/s2沖擊加速度國家基準"、"耦合腔互易法聲壓基準"、"金屬洛氏硬度國家副基準"、"金屬表面洛氏硬度國家副基準"、"低頻垂直向振動國家副基準裝置"、"低頻水平向振動國家副基準裝置"。

容量計量基準：液體最低測量下限拓展至0.001毫升

液體容量儀器計量基準的一個重要服務領域為生化和醫學領域精密分析實驗和生產工藝中的微量取樣準確度控制。新基準建立之前國家液體容量基準的最低測量下限為0.5mL，但是近年來隨著上述領域科學技術的迅猛發展，微量液體容量計量設備使用數量快速增長，并且計量的容量量值已經達到0.001mL的超微量量級。為了滿足這種新的計量和校準需求，采用液體靜力稱重法設計了新的測量系統，通過防蒸發勢阱、高精度稱重比較儀和高穩定度液體檢定介質等技術方案的采用，將國家液體容量基準的測量能力拓展至0.001mL，不確定度達到0.05μL (k=2)。

以大規模基因測序領域為例，其兩個核心工藝流程之一就是高準確度液體定容量加樣。所以，液體容量計量基準測量能力的提升，有效解決了國內生物芯片、生物制藥、免疫檢測及化學合成等領域的定量液體精密控制的計量校準需求。

在此基礎上，與葡萄牙國家計量院聯合主導了首次微小液體容量CCM.FF.K4國際關鍵比對，大大提升了我國在液體容量計量中的地位，增強了在相關國際標準和規范制定中的話語權。

硬度計量基準：硬度量值與國際接軌

硬度試驗是檢測材料機械性能，保證工件強度，提高產品安全性的重要手段。洛氏硬度是應用最普遍的力學性能檢測方式之一，對材料硬度的測試廣泛應用在多種行業中。例如，汽車部件需要進行硬度測試以研究其防撞性能；制造業中高精度齒輪等機械元件的制造加工需要嚴格控制材料硬度等。

最近一次的國際比對中，世界各國洛氏硬度量值比對結果相差較大，為"在世界范圍內統一洛氏硬度標尺"，2006年國際硬度工作組規范了洛氏硬度的定義。

此次發布的金屬洛氏和金屬表面洛氏硬度國家計量副基準是對舊的金屬洛氏及表面洛氏硬度國家副基準技術改造基礎上研制成功的，完全滿足國際新定義要求，達到國際先進水平，使得洛氏硬度量值與國際接軌，對規范國內洛氏硬度量值傳遞體系和促進國民經濟發展具有重要意義。保證了國內量值的準確、可靠，可進一步服務于機械制造業、汽車工業、國防和醫療等領域，成為檢驗產品質量，確定合理加工工藝的重要手段，為進一步促進先進制造業等相關產業與國際接軌起到重要的支撐作用。

振動計量基準：服務國家重大項目工程

振動基準具有非常廣泛的應用領域，如航空航天、地震觀測、地質勘探等領域，以及載人航天、核電裝備、微電子制造、高鐵等重大熱點工程。

此次研究建立的新一代振動基準組裝置在0.1Hz～50kHz范圍內實現了振動幅值和相位的激光絕對法精確測量。實驗室通過主導國際比對，為保證振動量值全球等效一致做出重要貢獻的同時，也充分彰顯了我國計量科技的實力和水平。

新一代基準組建立后，在國內已為 10余家地震行業單位建立振動計量標準/校準裝置，用于地震預報、強震觀測、烈度速報的低頻振動高精密儀器校準；應用振動技術生產和開展橋梁檢測、大型土木結構監測，如上海世博會世博軸在線監測系統、世界前十大斜拉橋之一福建瑯岐閩江大橋的通車檢測、杭州錢塘江多橋等。其中在投資700多億元的港珠澳大橋項目中，利用振動基準中的技術研制出多臺的低頻振動標準套組，測量大橋隧道段安裝對接過程管節運動幅度，測量頻率很低，測量幅度很小，達到幾十個微g，測量難度大，對設備儀器要求非常高。經過長時間的測量，達到了項目的需求，為國家重大項目工程做出了重要的貢獻。

沖擊加速度計量基準：全球排名第二計量

我國原有的沖擊加速度基準裝置測量量程和準確度遠不能滿足航空航天、汽車工業、建筑工程、交通運輸、電子產品可靠性試驗等廣泛應用和研究領域，以及國防兵器以及核動力等領域高g值沖擊加速度量值溯源的需求。研究建立了新一代沖擊加速度基準測量范圍和不確定度水平獲得極大地提升，達到國際先進水平，部分能力達到領先水平。

在應用方面，新基準技術指標的提升，為航天領域用某型號火箭沖擊加速度計提供了量值溯源服務，解決箭載設備的抗沖擊測量問題，確保了箭級分離過程中儀器的安全可靠；為傳感器生產廠家江蘇聯能測試技術有限公司研制高g值沖擊加速度傳感器提供檢測服務，為提高我國高g值傳感器產品質量提供了可靠的數據。

此外，該基準還將廣泛應用于國防兵器、核動力、汽車工業、建筑工程、交通運輸、電子產品可靠性試驗等各個領域，并由此填補相關產品的量傳溯源空白。

目前，在國際計量局 KCDB網站上我國振動沖擊專業校準測量能力31項，僅次于德國PTB(53項)，全球排名第二。

聲學計量基準：解決了次聲波量值溯源問題

噪聲污染是國際公認的四大污染源之一，嚴重影響人的聽覺器官和神經功能。發達國家早已重視對次聲頻段噪聲污染的防治，次聲測量儀器的量值溯源需求日益凸顯。耦合腔互易法聲壓基準是聲學計量中復現空氣聲聲壓的重要基準，量值的準確性對于環境噪聲監測、產品噪聲測量等具有重要作用。

我國原有的耦合腔互易法聲壓基準僅限于可聽聲頻段（20 Hz以上）, 不能滿足次聲頻段（20 Hz以下）的量值溯源需求。此次發布的基準將頻率范圍擴展到2 Hz，并提高了低頻段的不確定度水平，解決了國內空氣次聲量值的溯源問題。

耦合腔互易法聲壓基準，從無到有建立了空氣中的次聲波測量能力，在頻率范圍和測量不確定度水平上達到與英國NPL、德國PTB等發達國家實驗室同等水平，解決了空氣中次聲波的量值溯源問題。國際關鍵比對結果驗證表明，基準整體能力達到國際先進水平。