超市的計價秤、金（jīn）銀首飾店的天平（píng）、收費站的汽車（chē）衡、行李秤（chèng）、嬰兒（ér）秤、郵政秤……我們的日常生（shēng）活幾乎每天都和天平、秤有所交集。衡量天平和秤（chèng）是否準確公平，都離不開砝碼。根據不同準確度衡器計量（liàng）需求的不同，砝碼的準確度也有（yǒu）不同的等級。不同等（děng）級的砝碼在（zài）量值傳遞過程中，除了砝碼自身精確測量，還會受空氣浮力的等外在因素的影響，中國計量院力聲所質量實驗室正致力於空氣浮力（lì）修正的研究，確保量值傳遞準確可靠。

    “在現代科學研究和精準測量中，質量測（cè）量（liàng）的精度要求很高，有些已達到微克數量級”，質（zhì）量實（shí）驗室主任王健用了個（gè）形象的比喻來說明“微克”到底有多重，“一根在空（kōng）氣中漂浮著的細小絨毛（máo）的質量大約為15微克，我們測量（liàng）1千克物體的精度，相當（dāng）於測量一架空客A320質量時（shí）精確到4隻蚊子的體重。”

    王健介紹說，砝碼在空氣（qì）中進（jìn）行質量測量和進行質量量值（zhí）傳（chuán）遞時，其實測量儀（yí）器上的測量示值並不能正確反映被測砝碼的真實質量。“因為標準砝碼與被測（cè）砝碼質量之間都會受到空氣浮力的影響”，因此（cǐ），在質量量值傳遞過程（chéng）中需要對被測砝（fǎ）碼的（de）空氣浮力進行修正。空氣密（mì）度和物體體積是空氣浮力（lì）修正的主要參（cān）量，對質量量值傳遞的準確度起到了至關重要的作（zuò）用（yòng）。為此，一些先進國家已（yǐ）建立了相應的空氣密度測量（liàng）係（xì）統（tǒng）和砝碼體積測量係統。

    而（ér）我國計量（liàng）技術機構在進行質量量（liàng）值傳（chuán）遞時，確定空（kōng）氣密度通常采用查表法。查（chá）表（biǎo）法所使用的空氣密度表（biǎo）完成於上世紀70年代，當時全國質量專業的（de）研究人員攜帶著儀器設備到全國的很多地區進行實地測量，通過大量（liàng）數據的積累、計算（suàn），合力編寫出了這一被廣泛使用的全國（guó）部（bù）分地區的月平均空氣密度表，為需要進行空氣浮力修正的測量提供了有利的技術依據（jù）。但是（shì）40多（duō）年來，大氣環境發生了巨大改變，空氣密度計（jì）算公式也因為技術法規的重新修訂而改變。為了滿足相關計量和科研工作對實驗準確度的要求，急（jí）需對全國各主要地區（qū）的空氣密度進行實時測量。

    在砝碼體積測量方麵，我國計量技術機構通常采用的液體靜力法。這個方法以液（yè）體密度為基準，將被測砝碼放置於液體中進行（háng）測量，並計算其體積，操作程序（xù）繁瑣，而且液體會對（duì）被測砝碼體本身造成汙染，影響其質量量值傳遞的穩定性和準確度。此外，由於液體靜力法本身的缺（quē）陷（xiàn），目前還無法對帶有調整腔的砝碼測量體積。

    為確保（bǎo）空氣浮力修正的準確性，提升我國（guó）質量量值傳遞的準確度，必須準確測量空氣密度、被測質量體（tǐ）積和標準質量體積。王健課題組經（jīng）過（guò）4年的（de）努力，研製了具有比國外同類（lèi）裝置（zhì）具有更高準確度和量程範圍的空氣密度測量係統（tǒng）和砝碼體積測量係統，並通過了質檢總局組織的專家鑒定。係統可準確測量空氣密度、被測質量體積和標準（zhǔn）質量體積，確保空（kōng）氣浮力修正的（de）準（zhǔn）確可靠，大幅提升質量量值傳遞的準確度。

圖（tú）1：空氣密度測量係統

    尺寸與筆記本電腦差不（bú）多、厚（hòu）度相當於3台筆（bǐ）記本電腦摞起的高度，再和一台計算機相連，如果不是王健在一旁介紹，真的難以將這個外觀簡（jiǎn）單得出人意料的設備和空（kōng）氣密（mì）度測量係統相聯係（xì）。這一係統采用集（jí）成化設計，在國際上首次通過對被測質量（liàng）周圍環境參量，如溫度、濕度、大氣壓力、二（èr）氧化碳含量等的同步實時測量，實現對空氣（qì）密度的實時測量和修正，不確定（dìng）度Urel=7.2?10-4（k=2）。與國內同（tóng）類裝置相比，該測（cè）量係統的測量準確度大幅提升；和國際計量局等國外（wài）同類設（shè）備相比（bǐ），體積小巧，檢測校準（zhǔn）更為快捷方便，此（cǐ）外（wài）還具（jù）有長期數據存儲、圖形化分析、傳感器（qì）實時校準（zhǔn）等功能，技術功能達到國際先進水平。

圖2：聲學法體積（jī）測（cè）量係統

    4個大小不一的圓（yuán）柱狀的聲（shēng）學耦（ǒu）合腔，加上信號發生器、傳聲器（qì）、功率放大器（qì）、信號采集係統就是課題組（zǔ）研製的聲學法體積（jī）測（cè）量係統。這個（gè）係統不再需要將砝碼（mǎ）浸入液體（tǐ）中（zhōng）進行體積測量，測量過程（chéng）快速、無汙染，測量一個砝碼體（tǐ）積的時間由原來的半小時縮（suō）減到6分鍾，測量結果準確，同時可測量帶有（yǒu）調整（zhěng）腔的砝碼體積，應用範圍廣泛。值得一提的是，這一係統“填補了國際上20kg砝碼聲學法體積測量的空白，擴展了砝碼體積（jī）測量的手段和量程範圍，測量範圍及準確度等指標達到國際領（lǐng）先水平。”

    目（mù）前，空氣密度測量（liàng）係統和聲學法（fǎ）體積測量係統已在（zài）全國多家省（shěng）級計量（liàng）部門及衡器行（háng）業龍頭企業中得到廣泛的使用。隨著（zhe）這套質量標準空氣浮力修正係統的進一步推廣應用，將（jiāng）為高（gāo）準確度的質量測量提供準（zhǔn）確的空（kōng）氣浮力修正參數，為我國質量及相關量的高準（zhǔn）確（què）度量值傳遞提供了技術保障。