淺談長度計量技術及其發展趨勢

李程++陳星池

摘 要：長度計量技術在計量領域中占有重要地位，其應用十分廣泛。十大類計量技術都是以長度信息的形式進行定量描述的，因此其發展趨勢相當迅猛。

關鍵詞：長度計量；計量器具；測量方法；測量誤差

中圖分類號：TB921 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.01.046

計量學采用當今最先進的科學技術，計量技術水平能夠體現出當今的科技技術水平，而長度計量又是計量行業的基礎，沒有長度計量就沒有計量，沒有計量也就沒有科學技術的發展，因而沒有長度計量技術的迅猛發展，現如今科學技術的發展是寸步難行的。

1 長度計量發展史

在遠古時代，生產、貿易、結算等各個方面都處于萌芽時期，因而這些方面都有了計量的需求，全世界各地就已經在度量衡方面有了發展。早在奴隸社會初期，由于生產和商品交換的發展，有人利用度量衡來防止圖謀私利；相傳大禹為了治理水患，創造了測量工具規、矩和準繩，并以自己的身長和體重作為長度和重量的標準；商鞅變法對田畝制度作出了新規定：“舉足為跬，倍暌為步”；自從秦始皇一統全國以后，他就制訂了統一全國的度量衡，推行“一法度衡石丈尺，”也就是統一度量容器，令長度、體積、質量均有統一的標準；漢代人經常使用自然人體部位或者是自然物體作為標準來測量某個量，如“布手知尺”“手捧成升”“邁步定田”“一黍之廣度之”。

近代計量的開始以1875年簽訂的“米制公約”為標志。在近代計量的歷史上，長度計量擺脫了以自然人體部位和自然物體作為計量基準，這一時期發展為以科學技術為主體的科學計量時代。但是這一時期的科學技術水平依然有限，當時的計量基礎大多數是經典理論下的宏觀實物。例如長度基準是米基準原器，米基準原器用鉑銥合金制成，其根據是地球子午線長度，其長度為地球子午線長度的四千萬分之一。20世紀初，我國由于戰爭等內憂外患情況較復雜，因而國家經濟發展較落后，直至20世紀50年代經濟才剛剛有所復蘇，也就在1955年國家才成立了國家計量局。國家計量局促進監督計量方面國家的計劃，并協調計量領域相關測試的實施和檢定、校準工作的開展。國家計量局成立了以后，開始推行米制并且制訂了統一國家計量制度的一系列法律法規，直到這時我國近代計量科學體系有了基本的雛形。

1960年，國際計量大會決議并通過了建立國際單位制，從此進入現代計量的時代。1983年，在第十七屆國際計量大會上通過了新的米的定義，即光在真空中（1/299 792 458 s）時間間隔內行進的路程的長度為1 m。此時米的復現不確定度能夠達到10-12～10-11量級，在這一定義中涉及了一些相關基本物理常數，這將大大減小計量基準復現的不確定度，以滿足科學研究、生產和社會發展的需要。現當代的長度計量技術已成為一門綜合性技術，廣泛涉獵了精密儀器、電、光以及電子計算機等方面，并將現代技術相融合，其發展勢態迅猛，是一門前景廣闊的技術。

2 長度測量的方法

2.1 直接測量法和間接測量法

直接測量法是指不必測量與被測量有函數關系的其他量，而能直接得到被測量值的一種測量方法，例如用卡尺測量塊的長度，卡尺的讀數值就是量塊的長度值。間接測量法是指通過測量與被測量有函數關系的其他量，從而得到被測量值的一種測量方法。例如長方形面積就是通過測量其長度和寬度用其乘積來確定的。

2.2 微差測量法和符合測量法

微差測量法是將被測量與同它只有微小差別的已知同種量相比較，通過測量這兩個量值間的差值以確定被測量值的一種測量方法成為微差測量法，用量塊在比長儀上測量環規孔徑或者活塞直徑，利用的就是微差測量法。符合測量法就是用觀察某些標記或信號相符合的方法，來測量出被測量值與作為比較標準用的同一種已知兩值之間微小差值的一種測量方法，用卡尺測量工件尺寸，使游標上的刻線與主尺上的刻線相符合，來確定零件的尺寸大小，利用的就是符合測量法。

3 長度測量誤差的處理

3.1 系統測量誤差

系統測量誤差是指在重復測量中保持不變或者按照可預見方式變化的測量誤差的分量。測量誤差分為系統測量誤差和隨機測量誤差，系統誤差是其中的一個分量，其來源可以是未知的也可以是已知的，對已知的來源可以采取措施減小甚至消除。

3.2 隨機測量誤差

隨即測量誤差是指在重復測量中按照不可預見的方式變化的測量誤差的分量。測量誤差分為系統測量誤差和隨機測量誤差，隨機測量誤差也是其中的一個分量，影響量的隨機變化能夠引起隨機誤差，隨機誤差也導致了重復測量中數據的分散性。

4 長度計量的發展趨勢

長度計量直接關系到人們的健康、安全和切身利益，長度計量領域計量器具量多面廣，它覆蓋了人們生活的方方面面。同時在廣泛的社會活動中，每天都進行著大量的長度計量活動，貿易結算、醫療衛生、安全防護、環境監測各方面都離不開長度計量，長度計量技術作為計量技術的基礎，它為測量的準確、可靠提供了保障，更是確保了國家計量單位制度的統一和全國量值的準確可靠。長度計量技術在各個宏觀微觀領域應用廣泛，在宏觀天體距離的測量上，長度測量技術保證測量精度更高，距離更加準確；在微觀長度測量領域，隨著技術水平的提高，勢必給微觀位移量測量帶來新的大發展。計量技術水平代表著一個國家的國力和競爭力，而長度計量技術的發展勢頭迅猛，它應用在祖國的各行各業，在國民經濟發展的方方面面都起到了決定性的作用。在現代經濟社會建設中，長度計量技術是計量基礎。長度計量技術雖然不是能夠直接生產出產品和創造出經濟價值的實際性技術，但它卻能創造出更多更大的經濟效益和經濟價值，其意義深遠。

新中國成立以后，全國計量工作者一直努力按照國家的要求，全面建設國家的現代計量體系。而今，在黨的“十八大”的號召下，國家發布了2013—2020年的《計量發展規劃》，規劃對我國的計量工作重點部署，這充分體現了計量工作對于科技進步、社會發展、產業升級和人民福祉有著重要的作用。

〔編輯：王霞〕