测·控领域专业互动媒体平台
推动测试测量,检测诊断,传感物联,遥测自控智能化发展
当前位置:CK365中国测控网 > 技术中心 > 相关知识 >

计量与量值单位的新定义

2017-07-06 10:01:09

[导读] 计量是人们描述世界的基本尺度。在“米制公约”签订时,最初只设定了长度“米”和质量“千克”两个计量单位,并且按照“米”和“千克”的定义,制作出统一量值的实物计量基准。不过,在“米制公约”之前,时间单位“秒”已经由物理学家和天文学家按照地球自转周期给出了一个定义, 又称天文时,即目前民间广泛使用的格林威治时间。

计量是人们描述世界的基本尺度。在“米制公约”签订时,最初只设定了长度“米”和质量“千克”两个计量单位,并且按照“米”和“千克”的定义,制作出统一量值的实物计量基准。不过,在“米制公约”之前,时间单位“秒”已经由物理学家和天文学家按照地球自转周期给出了一个定义, 又称天文时,即目前民间广泛使用的格林威治时间。

在国际单位的七个基本物理量中,时间频率计量基准的研究始终备受瞩目。时间和空间是人类认知自然最古老、最基本的命题。时间描述周期运动,有两个概念:时间间隔和时标。秒长和周期都是时间间隔,频率是周期的倒数。规定公元起点,连续累积时间,比如2016年×月×日,这就是时标。日出而作,日落而息,人类对时间的认知起源于天文观测。地球自转一周,称为一天,一天等分86400等于1秒,这就是天文秒。

到20世纪初,物理效应测量时间的稳定度超过了天文观测。也就是说,尽管地球是一个巨大的质量,但它的运动速率仍然时快时慢。1967年,国际计量大会决定用原子秒取代天文秒,秒长定义为金属铯133同位素(133Cs)基态两个超精细能级跃迁辐射的9192631770个周期所需要的时间。原子秒长的稳定度比天文秒改善了数亿倍。对比天文时,原子时是先定义秒长,然后“累积”86400秒,得到一天。那么,原子秒定义中9192631770这个数具体是怎么得来的呢?就像任何新事物都脱胎于旧事物一样,当时的科学家用尽可能准确的天文时做“尺子”,在1个天文秒里,数出铯原子辐射振动了9192631770次。从此,原子时取代了天文时,时间由原子钟产生。

新定义以“原子时”取代了早期的“天文时”,让时间单位“秒”的准确度一下子提高了5~6个数量级。按照这个新国际计量基准, 准确度可以达到10-15量级,使计量基准的准确度达到了前所未有的高度。原子时比天文时更为准确,且不受地球公转速度的影响。不过,因天文时仍被民间广泛使用,所以目前国际上是以协调时的方法来对两者间的误差进行折衷。近年来,法国、美国等国家又相继公布了其最新研究成果,已经研制出更加准确的时间频率基准,准确度预期可以达到10-18量级。如果新的原子钟被国际认可,“秒”的定义在历经半个世纪后或将再次被改写。

历史上,计量基本单位的每一次重新定义,往往是一次技术大变革的开始,而且会产生持久且深远的影响。1960年,国际上首次用量子自然基准来定义光波长度基准。此后的半个多世纪里,整个世界的测量水平以及测量准确度都获得空前的提高。

量子计量基准的发明和使用,促进了科学技术的进步,引发了一浪高过一浪的科技与产业革命。它加快了经济全球化的进程,使全球间贸易往来更加活跃,也为中国等一大批新兴经济体国家带来了经济发展的奇迹。它为技术创新带来了巨大的发展空间,培育并造就出包括纳米、生物、卫星导航、3D打印、机器人等一大批高新技术和产业。它使人们的衣、食、住、行都得到巨大改善,健康水平不断提高,人类的平均寿命不断延长。它使人类在预防和抵御自然灾害、保护生态环境、合理利用能源资源等方面的水平进一步提高。可以预见,在2020年前后国际基本量单位再一次改写定义之后,整个世界必将随之发生惊人的、革命性的改变。

[整理编辑:中国测控网]
标签:  计量测试[0]
 
[ 技术中心搜索 ]  [ ]  [ 好友分享 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]  [ 返回顶部 ]

版权与免责声明:

①凡本网注明"来源:中国测控网"的所有作品,版权均属于中国测控网,转载请必须注明中国测控网 www.ck365.cn。违反者本网将追究相关法律责任。
②本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如其他媒体、网站或个人从本网下载使用,必须保留本网注明的"稿件来源",并自负版权等法律责任。
③如涉及作品内容、版权等问题,请在作品发表之日起一周内与本网联系,否则视为放弃相关权利。

注册成为中国测控网会员

可以无需任何费用浏览专业技术文章

 
 
注册中国测控网会员以便浏览全文