一、引言

　　1998年第4期本刊特稿栏目中发表了国家质量技术监督局副局长王以铭教授“在全国实施计量工作三年计划总结表彰大会上的讲话”，第5期又整理发表了他关于“对二十一世纪计量工作的展望”的讲话。在这两次重要讲话以及年初答中国质量报记者问中，王以铭副局长都谈到“全球计量体系”这个主题，即经济贸易全球化、市场国际化，为计量工作的发展注入了新的动力，迫切需要形成全球计量体系，并且最近有关国际组织和国家已经开始实实在在做起全球计量体系这件事来了。本文谈谈自己在这方面的学习体会和认识。

　　二、计量工作的重要作用和主要任务

　　计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动，是关于测量的科学。根据工业化国家最近的统计和估算，测量及与测量有关的工作约占被统计国家国民生产毛额(GDP)的4%～6%，这个比例在欧洲共同体内相当于每年几千亿美元。显然，这个巨额数字表明测量已渗透到人类活动的各个领域，而测量必须以测量的科学——计量为基础。所以，当前全球范围如此关注计量工作其实是基于计量本身在国民经济中所起的重要作用，这种关注的动力既来自各国政府(由于它的公益性)，又来自于企业。

图1 国际和国家计量工作的任务

　　国际和国家计量工作的主要任务示于图1。实际上，当米制公约于1875年签署的时候，着眼点还只是在长度、质量及其相关量(比如容量)方面，因为这些量是那时贸易与商业的主要需求。BIPM的命名(直译为“国际权度局”)即带有这种烙印，这里的“权”和“度”即是砝码(质量计量器具)和尺子(长度计量器具)。这与我国古代称计量为“度量衡”(尺、斗、秤)是极相似的，当然度量衡仍是当今法制计量的重要内容之一。

　　此后，随着科技、经济和社会的发展，其它领域的计量逐步变得重要起来，例如:本世纪初的电学计量，第二次世界大战后的电离辐射计量，以及最近兴起的化学计量。当今社会向高技术进展的速度正在加快，这又给计量工作提出了宽范围和高水平的新颖测量和综合测量的要求。例如:信息技术、微工程技术和纳米技术中的微测量，新型材料特性的测量，以及高速动态过程的测量等都属于新颖测量。又如:医学、生物技术、环境保护、食品和药物评定等都要求进行综合测量。这些新颖测量和综合测量，则迫切需要更为可靠或可信的化学计量与生物计量，以及更为可靠或可信的传统的物理计量与工程计量。

　　拿环境保护来说，其中城市空气污染最引人注目，北京市已经开始公布空气质量指标(PSI)。空气质量恶化主要来源于固定(如化工厂烟囱)和移动(如汽车尾气)两大污染，在国际上PSI是根据检测一氧化碳、二氧化硫、臭氧浓度、悬浮微粒数量等作出评估的，需要使用紫外吸收光谱分析仪、X射线荧光光谱仪、气相色谱仪等多种计量器具。实际上不仅要求测量快速而准确，而且要求能确定污染源、判别污染物并测定其成分分布和毒性大小，以便采取相应的整治措施，才有益于市民和有助于提高政府的威信。环境监测和保护问题，已成为全球高峰会议以来，“后冷战”时期世界关注的焦点，并由国家或区域性延伸成为国际性的共同课题。

　　再拿纳米计量来说(1纳米等于百万分之一毫米，相当于一根头发丝直径的万分之一左右)，它为超大规模集成芯片的高集成度，提供了超高分辨力的测量工具，为将刻线的宽度减小至加工极限(原子尺度)提供了可能的手段。利用纳米技术可以操纵单个原子，从而为制造量子器件或单电子器件以及制造原子密度的数据存贮器提供了可能。如果说三、四十年代的核技术是对物质潜在能量的开发，使“单位质量物质”的爆炸能力增加了百万倍的话，那么，纳米技术将是对物质潜在信息和结构的开发，将使“单位体积物质”储存和处理信息的能力增加百万倍。华体会体育中国首页 科学研究院德援项目中，与PTB合作开发的计量型原子力显微镜(AFM)与扫描探针显微镜(SPM)已达到z轴2 nm，x、y轴5 nm的不确定度，为纳米计量的研究提供了手段。国际计量委员会的长度咨询委员会(CIPM/CCL)内设立了纳米计量工作组，已决定将纳米计量标准列入国际比对项目，今年7月份还要在BIPM召开专门会议。

　　三、国家计量体系

　　绝大多数国家的政府早已认识到，政府的责任之一是确保本国“国家计量体系”的基础条件或基本要素能够保持下去并得以发展，以便通过不断提高测量的可靠性或可信度来支撑本国的贸易及其它与测量有关的活动。什么是国家计量体系的基础条件呢？国际计量委员会(CIPM)在最近的一份题为“国际合作和国际计量局的作用”的报告中指出，它包括四个方面:

　　1.在全国采用统一的计量单位制度；
　　2.由国家计量院(NMI)来研制、保持与传递适合本国需要的国家计量标准，以及由计量院来研究新的测量技术与测量方法，并将其推广与应用到计量用户；
　　3.由国家法制计量部门来协助政府制定并执行贸易中及其它领域中有关测量的法律、法规；

图2 国家计量体系示意图

　　4.承认国家实验室认可部门按适用的准则对测量实验室和测试实验室进行的认可。

　　在很多国家中，国家计量院和国家法制计量部门事实上属于同一个组织。
　　在一个完善的国家计量体系中，由国家计量院向计量用户扩散技术效益(包括传递量值、传播测量经验及推广计量技术等)的流程见图2所示。它通过如下三条渠道:
　　1.由计量院直接扩散；
　　2.通过已认可的校准实验室间接扩散；
　　3.通过对法律、法规，自愿执行和强制执行的书面标准、规范等负责的部门或组织间接扩散。

图3 计量标准的等级图

　　四、全球计量体系

　　各国对计量工作的需求，在可以预见的未来，显然呈现持续增长的势头，因而对计量的全球性协调会愈来愈重要起来。从各类计量用户的工作计量标准，向普遍一致的国际计量标准的溯源等级图如图3所示。它被称为“计量金字塔”，塔顶就是国际单位制(SI)的理想境地——“真值”所在地。尽管全球的计量科学家们竭尽全力，但在国际计量标准这个层面上仍会保留或存在一个对SI值的未知偏差±ε，因为量子效应决定了测量不确定度总是存在的。
　　对于一个组织完好的国家计量体系，处于该体系顶端的国家计量院重中之重的两项任务是:

图4 全球计量溯源链

图5 两国在不同校准等级上测量等效性的核查

　　1.提供国家计量标准(国家基准)垂直向下的量值传递，或者计量用户可以向上溯源量值到国家计量院；
　　2.提供国家计量标准(国家基准)与国际计量标准之间的等效度，或者与有关国家之间计量标准的等效度。
　　图4表示了全球计量的量传链或溯源链。图5表示了两个国家之间，在不同的校准等级上，在水平方向平行进行的测量等效性的核查。图中第一层面上是国家计量院保存的国家计量标准(国家基准)的比对，通常是BIPM负责进行的关键比对和区域计量组织(RMO)负责进行的关键比对。第二层面上是国家计量院保存的工作计量标准的比对，通常是区域计量组织或BIPM负责进行的辅助比对。详细情况可参见本刊1998年第5期“大视角”栏目关于《第二届国家计量院院长会议召开暨互认协议草案签署》的有关报导，以及通过关键比对实现全球国家计量标准等效的方案图。第三及第四层面上分别是由区域性实验室认可合作组织，比如“亚太实验室认可合作组织(APLAC)”负责进行的校准实验室之间的比对活动，以及检测(检验或测试)实验室之间的验证试验(或熟练性试验)，它们通常由国际实验室认可合作组织(ILAC)进行协调。

　　在BIPM关键比对的基础上，米制成员国计量院之间进行比对以达成互认的方案示意于图6。由图可见，这种比对是在区域内由区域计量组织负责进行的。我国是“亚太计量规划组织(APMP)”的成员，由华体会体育中国首页 科学研究院作为APMP代表参加该区域内的国际比对。在亚太经济合作组织(APEC)框架内，标准和合格评定的结构框图示于图7。由图6和图7可以窥见亚太区域计量体系的概貌。计

图6 米制成员国计量院之间的比对示意图

图7 亚太经合组织标准和合格结构框图