為了宣傳JJF1001—1998《通（tōng）用計（jì）量術語及定義》國家計量技術規範，統一理解，普及計量知識（shí），促進（jìn）計量技術交（jiāo）流（liú），加速計量事業發展，《中國計量》雜誌擬於2000年第八期至2001年第八期舉辦《通用計量術語知識講座》。講座由該規範起草人羅振之、施昌彥、金華彰、戴潤（rùn）生、馬彥冰等同誌分別主寫，對有（yǒu）關術語進（jìn）行解釋、討論，與讀（dú）者進行交流。我們初步計劃於2001年下半年在《中國計量》雜誌上（shàng）開展一次有關“通用計量術語和測量不確定度知識競賽”，以活躍基層計量工作，提高業務知識（shí）。歡迎（yíng）廣（guǎng）大計量工作者積極配合，將在實施JJF1001—1998規範中的有關問題或建議及學習心得反饋給（gěi）我們（men），讓我們共同把這一講座辦好。     

一、測量  measurement

　　以確定量值為目的的（de）一組（zǔ）操作。
　　注:(1)操作可以是自動地進行的。
　　(2)測量有時也稱計量。
　　這個定義包括三（sān）層內涵:(1)測量是操作，至於是什麽樣的操作，沒有做具（jù）體（tǐ）規（guī）定（dìng）。它（tā）可能是一項複雜的物理實驗，如激光頻率的絕對測量、地球至月球的距離測（cè）量、納（nà）米測量等（děng）；也可能是一（yī）個簡單的動作（zuò），如稱體重、量體溫、用尺量布等。這種操作可以是自動進行的，也可以是手動或半自動的。(2)這裏強調的是一組操作或一套操作，意指操作的全過程（chéng），直到給出測量結果或（huò）報告。也就是從明確或定義被測量開始，包括選定測量原理和方法、選用測量標準和儀器（qì）設備、控製（zhì）影響量的取值範圍、進行實驗和計算，一直到獲得具有適當不（bú）確定度的測（cè）量結果。(3)該組操作的“目的”在於（yú）確定量值，這裏沒（méi）有限定測量範圍和（hé）測量不確定度。因此，這個定義適用於諸多（duō）方麵和各種領域。

　　這個定義（yì）與過去曾廣泛流行的定義——“測量是將被測量與一個被選作單位的特（tè）定同類量（liàng）比較，得出該量是單位的多少倍的實驗過程”相比，顯然更為概括。它（tā）們的主要差（chà）別在於:舊定義隻（zhī）適用於狹義的物理量，即（jí）那些在理論上已得到充分闡明的、包含在有關物（wù）理方程式中的（de）量，不（bú）適用於其定義與特定參（cān）考標尺相聯係的量(如材料的硬度（dù）、化學中的pH值、燃油的（de）辛烷值等)；而新定義（yì）則可（kě）適用（yòng）於所有可測量的量。但是，新舊兩個定義（yì）的中心思想或目標是相同的，即測量的目的是要把所研究的量與一個數值聯（lián）係起來。對於物（wù）理量，是以一個數值乘以該量的一個單位的形式（shì）來建立聯係；對於其他可測量的量，則是通過一個（gè）數值與一個表（biǎo）示特定參考標（biāo）尺的符號來建立聯係。這樣（yàng），通過（guò）測（cè）量就可將無法直接（jiē）計數和排序的量，轉變為可（kě）以計數或排序（xù），從而使人（rén）們對物體、物質和自然現象屬性的認識和掌握，達到從定性到定（dìng）量的轉化。(注:在《通用計量術語及定義》中（zhōng），把〔可（kě）測量的〕量定義為:現象、物體（tǐ）或物質可（kě）定性區別和定量確定的屬性。)

　　測量起源於遙遠（yuǎn）的古（gǔ）代，當時被測的量主要（yào）限於長度（dù）、容（róng）積、質量(重量（liàng）)和土地麵積等幾（jǐ）個（gè）量。中國古代的“度量衡”，在作動詞解釋時，度是指長度測量（liàng），量是指容積測（cè）量，衡是指質量(重量)測量。隨著人類社會進入（rù）工業化和信息化時代，國（guó）際交往和貿易快速增（zēng）長，特別是物理學等“精確科學”的發（fā）展，不僅使需要（yào）測量的（de）量達到數以百計，而且其量值範圍不斷擴大（dà）、不確定度要求不斷提高，還出（chū）現（xiàn）了對動態測量、實時測量、綜合測量及嚴酷環境下特（tè）殊測量的新需求。

　　在計量學中，測量既是核心概念，又是研究對象。所以，人們有時也稱測（cè）量為計量，例（lì）如稱測量單位（wèi）為計量單位、稱測（cè）量標（biāo）準為計量標準等。     

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二、計量  metrology

　　實現單位統一、量值準確可靠的活動。
　　計量是實現單位統（tǒng）一、量值準（zhǔn）確可靠的活（huó）動，包括科學技術上的、法律法規上的和行政管理上的活動。計（jì）量在曆史（shǐ）上稱為度量衡，所用（yòng）的主要器（qì）具是尺、鬥（dòu）、秤。在（zài）英語中尺子和統治者是同一詞——ruler，我國古代把砝碼稱為“權”，至今仍用天平代表法製和法律的公平，這些都表明計量是象征著權力（lì）和公正的活動。

　　確定被（bèi）測量的量值是測量的目的，最終是為了社會應用。因（yīn）此，在不同時間、地點由不同的（de）操作（zuò）者用不同儀（yí）器所確定的同一個被測量的量值，應當具有可比性。隻（zhī）有（yǒu）當選擇測量單（dān）位遵循統（tǒng）一的準則，並使所獲得的量值具有必要的準確度和可靠性時，才（cái）能保證這種可比（bǐ）性。顯然（rán），對測量的這種（zhǒng）要求不會自發地得到滿足，必須由社會上（shàng）的有關機構、團體包括政府進行有組織的活（huó）動才能達到。這些活（huó）動，大體上包（bāo）括進行科學研究、發展測量技術、建立基準(標準)與保證測量結果具有溯源性的物質技術基礎，以及製定計量（liàng）法律（lǜ）、法（fǎ）規、條例，開展計量行政管（guǎn）理，才能保證經濟而有效地為社會提供計量（liàng）服務。

　　實（shí）際上，人類為了（le）生存和（hé）發展必須（xū）認識自然、利用（yòng）自然和改造自然（rán），而自然界的一切現象、物（wù）體或物質，是通過一定的“量”來描（miáo）述和體現的。也就是說，“量是現象（xiàng）、物（wù）體或物質可定性區（qū）別與（yǔ）定量確定（dìng）的一（yī）種屬性”。因此，要認識大千世（shì）界和造福人類社會，就必（bì）須對各種“量”進行分析和確認，既要區分量的性質，又要確定其量值。計量正是達到這（zhè）種目（mù）的（de）的重要手段之一。在這個意義上可以廣義地認為，計量是對“量”的定性分析和定量確（què）認的過程。實際（jì）上，人類在科學研究、經濟活動和社會發展中，每時每（měi）刻都離不開計（jì）量，通過計量所獲得的測（cè）量結果是人類活（huó）動最重要的信息（xī）源之一。如果這種信（xìn）息是錯誤的，或者（zhě）沒有可重（chóng）複、可再現及可比較的特性，就無法正確地認識事物、認識自然，也就無法利用自然和改造（zào）自（zì）然。有關的文字記載和器（qì）物遺存（cún）證明，早在數（shù）千年前，出於生（shēng）產、貿易和征收賦稅等方麵的需要，古埃及、巴（bā）比倫、印（yìn）度和（hé）中國等地均已開始（shǐ）進行長度、麵積(尤其是土地（dì）麵（miàn）積)、容積(主要是為確定糧食的數量)和質量(重量)的測量。

　　在相當長的曆史時期內，計（jì）量的對象主（zhǔ）要是物理量，後來隨著科（kē）技（jì）進步和社會發展而擴展（zhǎn）到工程量、化學量、生理量，甚至心理量。當前普遍開（kāi）展和比較成熟或（huò）傳統（tǒng）的有幾何量、溫度、力學、電（diàn）磁、無線電、時間頻率、光學、電（diàn）離輻（fú）射、聲（shēng）學和化學等，即所謂十大計量。同時，在一些高新技術領域如生（shēng）物、醫學、環保、信息、航天和軟件等方麵的專業計量測試，也正在（zài）逐漸形成和不斷加強。例如，在醫學和保健（jiàn）方麵，不僅需要實驗室用的高準確度計量測試儀（yí）器，也需要臨（lín）床實時(甚至在（zài）體實時)的計量分析儀器及（jí）非采樣(非（fēi）侵入、無損傷)的醫用測試分析儀器。在生物和生命工程方（fāng）麵，人們希望從蛋白（bái）質的控製（zhì）中了解生物學（xué）、生理學、生物化學（xué）、分子遺傳學，並且正（zhèng）在對構成蛋白質生產的核糖核（hé）酸的15萬個標記進行測試和編排。同時，以DNA計算機為（wéi）首的（de）生物計算機，將為解（jiě）決當前矽芯片集成器件（jiàn）的數量(集成度)接近極限，因而計算機處理能力也接（jiē）近極限的難題，提供理想的方案。這裏，計量（liàng）的對象已（yǐ）進入微觀領域。

　　隨著科技、經濟和社（shè）會的發展（zhǎn），計量的內容也在不斷地擴展和充實（shí），通常可概括為6個方麵:計量單位與單位製；計量器具(或測量（liàng）儀器)，包括實現或複現（xiàn）計量單位的計量基準、標準與工作計量（liàng）器具；量值傳遞與量值溯源（yuán），包括檢定、校準（zhǔn）、測試、檢驗與檢（jiǎn）測；物理常量、材料與物質特性的（de）測定；不確定度、數據處理與測量理論及其方法；計量管理，包括計量保證與計量監督等。其中，計量器具是對量的定性分（fèn）析和（hé）定量確認進行管理的最為常用的直接手段。實際上，計量器具起著擴展和延伸（shēn）人類感官（guān）和神經係統的作用，增強（qiáng）了人類認識自然（rán）的能力，成為認識自然的有力工具；機器則替代和延伸了人類的體力勞動，成為改造自（zì）然的有力工具。而改造自然是以認識（shí）自然為（wéi）前提的，機器配上計量器具才（cái）能發揮更大的作用，這正在諸如柔性機床（chuáng）、加工中心等機電一體化的機（jī）器中得到體現，並（bìng）已成為（wéi）發（fā）展（zhǎn）趨勢。

　　計量的特點取決於計量所從事的工作，即為實現單位統（tǒng）一、量值準（zhǔn）確可靠而進行的科技、法製和管理活動，概括（kuò）地（dì）說，可歸納（nà）為準確性、一致性、溯（sù）源性及（jí）法製性4個方麵。
　　準確性是（shì）指測量結果與被測量真值的一致程度。由於實際上不存（cún）在完（wán）全準確無誤的測量，因此在（zài）給出量（liàng）值（zhí）的同時，必須給出適應於應用目的或實際需要的（de）不確定度或誤（wù）差範圍。否則，所進行的測量的質量(品質)就無從（cóng）判斷，量值也就不具備充分的實用價值。所謂量值的準確（què），即是在一定的不確定度、誤差極限或允許誤差範圍內的準（zhǔn）確。

　　一（yī）致性是指在統一計量（liàng）單位的基礎上，無論在（zài）何時、何地，采用何種方法，使用何種計量（liàng）器具，以及由何人測量，隻要符合有關的要求（qiú），其測（cè）量結果就應在給定（dìng）的（de）區間內一致。也就（jiù）是說，測量結果應是可重複（fù）、可再現(複現)、可（kě）比較的。換（huàn）言之，量值是確（què）實可靠的（de），計量的核心實質上是對測（cè）量結果及其有效性、可靠性的確認，否則，計量就（jiù）失去其社會意義。計量的一致性不僅限於國內，也適用於國際，例如國際關鍵（jiàn）比（bǐ）對（duì）和（hé）輔助比對結果應在等效（xiào）區（qū）間或協議區間內一致。

　　溯源性是指任何一個測量結果（guǒ）或計量標準的值（zhí），都能通過一條具有規定不確定度的連續比較鏈，與計量（liàng）基準聯係起來。這種特性使所有的同種量值，都可以按這條（tiáo）比較鏈通過校準向測量（liàng）的源頭追溯，也就是溯源到同一個計量基準(國家基準或國際基準)，從而使準確性和一致性（xìng）得到技術保證。否則（zé），量值出（chū）於多源或多頭，必然會在技術上和（hé）管理上造成混亂。所謂“量值溯源”，是（shì）指自下而上通過不間斷的校準而構成溯源體係；而“量值傳遞”，則是自上而下通過逐（zhú）級檢定而構成檢定係統。
    法製性來自於計量的社會性，因為量值的準（zhǔn）確可靠不（bú）僅依賴（lài）於科學技（jì）術手段，還要有相應的（de）法律、法規和行政管理。特別是對國計民生有明顯（xiǎn）影響，涉及公眾利（lì）益和可持續發展或需要特殊信任（rèn）的領域，必須由（yóu）政府主導建立起法製保障（zhàng）。否則，量值的準確性、一致性及溯源（yuán）性就不可能實現，計量的作用也難以發揮。

　　由（yóu）此可見，計量（liàng）不同於（yú）一般的測量。測量是為確定量值而進行的全部操作（zuò），一般（bān）不具備、也不（bú）必具備計量的4個特點。所以，計量屬於測量而又嚴於一（yī）般的測量，在這個意義上可以狹義地認為，計量是與測量結果置信度有關的、與不確定度（dù）聯係在一起（qǐ）的規範化的（de）測量。實際上，科技、經濟（jì）和社會愈發展，對單位統一、量值準（zhǔn）確可靠的要求愈高，計量的作用也就愈顯重要（yào）。     

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三、計量學（xué）  metrology

　　關於測量的科學
　　注:(1)計（jì）量學涵蓋有關測量的理論與實踐的各個方麵，而不論測量的不確定度如何，也不論測量是在科學技術的（de）哪個領域中進行的。
　　(2)計（jì）量（liàng）學（xué）有時簡稱計量。
　　(3)計量（liàng）學曾（céng）稱度量衡學和權度學。
    從學科發展來看（kàn），計量學是物理學的一（yī）部分，後來隨著領域和內容的擴展（zhǎn）而形成了一門研究測量理論與實踐的綜合性科學（xué）。特別是計（jì）量學作為一門科學，它同國（guó）家法（fǎ）律、法規（guī）和行政管理（lǐ）緊密結（jié）合的程（chéng）度，在其他學（xué）科中是少有（yǒu）的（de）。

　　人們從不同（tóng）的角度，對計量學進行過不同的分類。例（lì）如:把涉及計量單位的換算、計量器具基（jī）本特（tè）性、測量數據處理等共性問題的，稱（chēng）為通（tōng）用計（jì）量學；把涉（shè）及長度、溫（wēn）度、硬度等特定量具體應用的，稱為應用計量學；把涉及自動測量、在線測量（liàng）、動態測量等（děng）測量技術和測量方法的，稱為技術計量學；把涉及量的定義和單位的實現、複（fù）現等測量理論的，稱為理（lǐ）論計量學；把涉及計量工（gōng）作中法（fǎ）律、法規和法定要求與法製管理的，稱（chēng）為法製計量學；把涉及計量在國民（mín）經濟中作（zuò）用和效（xiào）益評估的，稱為經濟計量（liàng）學或效益計量學；等等。當前，國際上趨向於把（bǎ）計量學分為科學計量、工程計量和法製計量3類，分別代表（biǎo）計量的基礎（chǔ）、應用和政府起主導作用的社會事業3個方麵。這時，計量學通常簡稱為計量。

　　科學（xué）計量（liàng）是指基礎性、探索性、先行性的（de）計量科學研究，通常用最新的科技成果來精確地定義與實現計量單位，並為（wéi）最新的科技發展提供可靠的測量基礎。科學計量本（běn）身屬於精確科學，通常（cháng）是國家計量（liàng）研究（jiū）機（jī）構的主要任務，包括計量單位與單位製的研究、計量基準（zhǔn）與標準的研製、物（wù）理常量與精密測量技術（shù）的研究、量（liàng）值溯源與（yǔ）量（liàng）值傳遞係統的研究、量值比對方法與測量不確定度的研究等（děng）。

　　計（jì）量（liàng）學是（shì）關於測量（liàng）的科學，意味著它要求單位的（de）定義建立在最新科技成果的基礎上，能以當前（qián）最小的不確定度實現或複現，並在過渡到新（xīn）定義時保持原來的單位尺度（dù）或大小不變。同時，還要求（qiú）所（suǒ）有單位構成一個簡明的、可在各國和各學科中通用的單位體（tǐ）係，即構成一個實用的一貫單位製。科學家們經過（guò）一百多年的努力，在米製基礎上建立的國際單位製(SI)，就是一（yī）種這樣的（de）單位製。在其包含的7個基本單（dān）位中，秒的定義建立在銫原子常量的基礎上，實現的不確定度約為10-15量（liàng）級，是全部單位中最好（hǎo）的；米的定義建立在真空光速和秒定義基礎上；開爾文的定義建立在水三相點的（de）特定物質常量基礎上；摩爾的定義（yì）建（jiàn）立在碳原子常量和千克定義基礎上；安培的定義建立（lì）在真空磁導率和米、千克、秒定（dìng）義基礎上；坎德拉的定義建（jiàn）立在特（tè）定單色輻（fú）射和米、千（qiān）克（kè）、秒定義基礎上；千克的定義則建立在特定宏觀物體（tǐ）的脆弱基礎上，對（duì）其進行修改（gǎi）的（de）要求最為迫切，實現（xiàn）的可能方案尚在探索中。從對單位定義的理論要求看，基本單位最好僅僅定義在基本物（wù）理常量基礎上，以便保持單位的尺度恒久不變；從對單位在實際測量（liàng）中的使（shǐ）用要求看，則（zé）希望實（shí）現或複現的不確定度越小（xiǎo）越好。計量學家（jiā）隻能在滿足實際使用要求的（de）前提下，去追求理論上的完（wán）善。

　　工程計量也稱工業計量，是指各種工程、工業、企業中的實用計量，例如有（yǒu）關能源或材料的消耗、工藝流（liú）程的監控以及產品質量與性能（néng）的測試等。工程計量涉及麵甚廣（guǎng），隨著產品技術含量提高（gāo）和複雜性的增大，為保證經濟貿易全球化所必需的一致性（xìng）和互換性，它已成（chéng）為生產過（guò）程控製不（bú）可缺（quē）少的環節。

　　工程計量測試能（néng）力，實際上（shàng）是一個國家工業競爭力的（de）重（chóng）要（yào）組成部分（fèn），在（zài）以高技術為基礎的經濟（jì）構架中顯得尤為重要。隨（suí）著微電子工業的（de）迅（xùn）速發展，納米計量已成為（wéi）熱門話題，它涉及物（wù）體及其表麵的特征，1納米～1微（wēi）米範圍內測量對象的間（jiān）隔或位移，例如超大規模（mó）集成芯片結（jié）構的線寬、台階、膜厚等。利用納米技術可以操縱（zòng）單（dān）個原子（zǐ），從而為製造量子器件或單電子器件以及製造（zào）原子（zǐ）密度的數（shù）據存儲器（qì）提供了可能。如果說三四十年代的核技術（shù）是對（duì）物（wù）質潛在能量的開發，使“單位質量物質”的爆（bào）炸能（néng）力提升百萬倍的話，那麽，納米技術將是對物質潛在信息和結構（gòu）的開發，將使“單位體積物質”儲存和處理信息的能力增加百萬倍。這裏，計量型原子力顯微（wēi）境和具有掃（sǎo）描隧道及原子力探頭的掃描探針顯微境，將為評定（dìng）納米測量不確定度的影響因（yīn）素及統一納米量值的方法提供有力手（shǒu）段。

　　法（fǎ）製（zhì）計量是與法定計量（liàng）機構工作有關的計量，涉及對計量單位（wèi）、計量器具、測量（liàng）方法及測量實驗室（shì）的法定要求。法製計量由政（zhèng）府或授權機構根據法（fǎ）製、技術和行政的需要進行強製管理（lǐ），其目的是用法規或合同方（fāng）式來規定並保證與貿易結算、安全防護、醫療衛生、環境監測、資源控製、社會管理等有關的測量工作的公正性和可靠性，因為（wéi）它們涉及到公眾利益和國家可持（chí）續發展戰略。

　　法（fǎ）製計量的特征除了政府起（qǐ）主導作用，即（jí）由（yóu）政府或代表（biǎo）政府的機構管理外，還有一個明顯的特征:直接傳遞到公眾一端，即直接與最（zuì）終用戶的計量器具及其測量結果有關。它涉及的不僅是有（yǒu）利益衝突而需要保護，以及測量結果需要公共機構予以特別關注（zhù）或特殊信任的領域，還包括測量（liàng）結果違背公眾利益的領域，即保護與違背兩者常常（cháng）是並存（cún）的。例（lì）如，隨（suí）著人們對健康日趨關心，先進的醫療設備發展迅（xùn）速，愈來愈多的測量（liàng）方法和計量器具被（bèi）應用於醫療和保（bǎo）健，從（cóng）而形成了“醫療計（jì）量”分支，涉及溫度、壓力、質量、超聲、電（diàn）離（lí）輻射、生物力（lì）學、腦電流、血液成分等有關參量的測量、分析及監控。忽（hū）視醫療計量會造（zào）成可怕的醫療事故。例（lì）如:超聲波胎心儀的功率超差嚴重，無異於使胎兒在母（mǔ）腹中承受腦震蕩；用伽馬刀放射治（zhì）療腫瘤，因聚焦（jiāo）偏差過大使正常組織受過高劑量而壞死；用眼球激光治療儀治療白內障，因吸收功（gōng）率而灼傷視網膜（mó），造成不可逆轉的失明悲劇。

　　現代計量科學技術的成就，保證了所用的法製計量器具被控（kòng）製在最大允許誤差範圍之內，不僅減少了商貿、醫療、安全等（děng）諸多領域的糾紛，而且維護（hù）了消費者利益，促進了社會發展，從而給國民經濟帶來可觀的效益。

　　由此可見（jiàn），科學計量（liàng）既為法製計量提供技術保障，或者說法製計（jì）量是以（yǐ）科學（xué）計量為其（qí）行（háng）政執（zhí）法的技（jì）術基礎，還（hái）為工程計量和新技術發展提供測量基礎。正如俄國（guó）科學家門捷列夫說過的:“沒有測量，就沒有科學”。另一方麵（miàn），科學計量本身又必須用最新（xīn）的科技成果來發展自己，使之始終（zhōng）保（bǎo）持在先行位置，這（zhè）就決定了它屬於精確科學。正如王大珩（héng）院士（shì）指（zhǐ）出的:“計量學是提高物理量量化精確（què）性（xìng）的科學（xué），是物理的基礎和前沿”。因此，計量事業理所當然地屬於國家的基礎設施事業之（zhī）一。