一、引言

　　1998年第4期本刊特稿欄目（mù）中發表了國家質量技術監（jiān）督局副局長王以銘教授（shòu）“在全國（guó）實施計（jì）量工作三年計劃總（zǒng）結表彰大會上的講話”，第5期又整理（lǐ）發表了他關於（yú）“對二十一世紀（jì）計量工作的展望”的講話。在這兩次重要講話以及年（nián）初答中國質量報記者問中，王（wáng）以銘副局長都談到“全球（qiú）計（jì）量體係”這個主（zhǔ）題，即經濟（jì）貿易（yì）全（quán）球化、市場國際化，為計量工作的發展注入了新的動力，迫切需要形成全球計量體係，並且最近有（yǒu）關國際組織和國家已經開始實實在在做起全球計量體係這件事來了。本文談談自己在這方麵的學習體會和認（rèn）識。   

　　二（èr）、計量工作的重要作用和主要任務

　　計量是實現單位（wèi）統一、量值準確可靠的活動，是關於測量的科學。根據工業化國家最近的（de）統計和估算，測量及與測量有關的工作約占被統計國家國民（mín）生產毛額(GDP)的4%～6%，這個比（bǐ）例在歐（ōu）洲共同體內相當於每年幾千億美元。顯然，這個巨額數字表明測量已滲（shèn）透到人類活動的各個領域，而測量必須以測量的科學——計量為基礎。所（suǒ）以，當前全球範圍如（rú）此關注（zhù）計量工作其實是基於計量本身在國民經（jīng）濟中（zhōng）所起的重要作用，這種關注的動力既來自各國政（zhèng）府(由（yóu）於（yú）它的公益性)，又來自於企業。

    圖1  國（guó）際和國家計量（liàng）工作的任務

　　國際和（hé）國家計量工作（zuò）的主要任務示於（yú）圖1。實際上，當米製公約於1875年（nián）簽署的時候，著眼點還隻是在長度（dù）、質（zhì）量及其相關（guān）量(比如容量)方麵，因為這些量是那時貿（mào）易與商業的主要需求。BIPM的命名(直譯為“國際權度局”)即帶有這種烙印（yìn），這裏的“權”和“度”即（jí）是砝碼(質量（liàng）計量器具)和尺子(長度計量器具)。這與我國古（gǔ）代稱計量為“度量衡”(尺、鬥、秤)是極相似的，當然度量衡仍是當今法製計量的重要內容之一。

　　此後，隨著科技、經濟和社會的發展，其它領域的計量（liàng）逐步變得重要起（qǐ）來，例（lì）如:本世紀（jì）初的電學計（jì）量，第（dì）二（èr）次世界大戰後（hòu）的電離輻射計量，以及最近興（xìng）起的（de）化學計量。當今社（shè）會向高技術進（jìn）展（zhǎn）的速度正在加快，這又給計量工作提出了寬範圍和（hé）高（gāo）水（shuǐ）平（píng）的新（xīn）穎（yǐng）測量和綜合測（cè）量的要求。例如（rú）:信（xìn）息技術、微工程技術和納米技術中的微（wēi）測量，新型（xíng）材料特（tè）性的測量，以及高速動態過程的測量等都屬於新穎測量。又（yòu）如:醫學、生物技術、環境（jìng）保護、食品和藥物評定等都要（yào）求進行綜合測量。這些新穎測量（liàng）和綜合測量，則迫切需要更為可靠或可信的化學（xué）計量與生（shēng）物計量，以及更為可靠或可信的傳統的物理計量與工程計量。

　　拿環境保護來說，其中城市空氣汙染最引人注目，北京市已經開始公（gōng）布空氣質量指標(PSI)。空氣質量（liàng）惡化主要來源於固定（dìng）(如化工廠煙囪)和移動(如汽車（chē）尾氣)兩大汙染，在國際上PSI是根據檢測一氧化碳（tàn）、二氧化硫、臭氧濃度、懸浮（fú）微粒數量等（děng）作出評估的，需要使用紫外吸收（shōu）光譜分析儀、X射（shè）線熒（yíng）光（guāng）光譜儀、氣相色譜儀等多種計量器具。實際上不僅要求（qiú）測量快速而（ér）準確，而且要求能確定汙染源、判別（bié）汙（wū）染物並測定其成分分（fèn）布和毒性大小（xiǎo），以便（biàn）采取相應的（de）整治措施，才有益（yì）於市民和有助於提高政府的威（wēi）信。環境監測（cè）和保護問題，已成為全球高峰會議以來，“後冷戰”時期世界關注的焦點，並（bìng）由國家或區域性延伸成為國際性的（de）共同課題。

　　再（zài）拿（ná）納米計量（liàng）來說(1納米等於百萬分之一毫米，相當於一根頭發絲直徑的萬分之一左右)，它（tā）為超大規（guī）模集成芯片（piàn）的高集成度，提供了超高分辨力的測量工具，為將刻線的寬度減（jiǎn）小至加工極限(原子尺度)提供了可能的手段。利用（yòng）納米技術可以操縱單個（gè）原子，從而為製造量子器件或單電子器件以及製造原子密度的數據存（cún）貯器提供了可（kě）能。如果說三、四十（shí）年代的核技術是對物質潛在能（néng）量的開發，使“單位質量物質”的爆炸能力（lì）增加（jiā）了百萬倍的話，那麽，納米技術將是對物（wù）質潛在信息和結構的開發，將使“單位體積物質”儲存和處理信息的能力增加百萬倍。中（zhōng）國計量科（kē）學研（yán）究院德援項目中，與PTB合作開發的計量型（xíng）原子力顯微鏡(AFM)與掃描探針顯微鏡(SPM)已達到z軸2 nm，x、y軸5 nm的不確（què）定度，為納米計（jì）量的研究提供了手段（duàn）。國際計量委員會的長度谘詢委員會(CIPM/CCL)內設立了納米計量工作組，已決定將納米計量標準列入國際比（bǐ）對項目，今年7月（yuè）份還要在BIPM召開專（zhuān）門（mén）會議（yì）。    

　　三、國家計量（liàng）體係

　　絕大多（duō）數國家的政（zhèng）府早已認識到，政府的責任之一是（shì）確保本國（guó）“國家（jiā）計量體係”的基礎條件（jiàn）或（huò）基本要素能夠保持（chí）下去並得以發展，以便（biàn）通過不斷提高測量的可靠（kào）性或可信度來支撐本國的貿（mào）易及其它與測（cè）量有關的活（huó）動。什麽是國家計量體係的基礎條（tiáo）件呢？國際計量委員會(CIPM)在最近的一份題為“國際合作和國際計量局的作用”的報告中指（zhǐ）出，它包括四個方麵:

　　1.在全國采用統一的計量單位製度；
　　2.由國家計量院(NMI)來研製、保持與傳遞適合本國（guó）需要的國家計量標準，以及由計（jì）量院來研究新的測量技術與測量方法，並將其（qí）推廣與應用到計量用戶；
　　3.由國家法製計量部門來協助政府製定並執行貿易中及（jí）其它領域中有關測量的法律、法規；

    圖（tú）2  國家計（jì）量體係示意（yì）圖

　　4.承認（rèn）國家實驗室認（rèn）可部門按適用（yòng）的準則（zé）對測量（liàng）實驗室和測試實驗室進行（háng）的認可。

　　在（zài）很多國家中，國（guó）家計量院和國家法製計量部門事實上屬於同（tóng）一個（gè）組織。
　　在一個完善的國家計量體係中，由國家計量院（yuàn）向計量用戶擴散技術效益(包括傳遞量（liàng）值、傳播測量經驗（yàn）及推廣（guǎng）計量技術等)的流程見圖2所示。它通過如下三條渠道:
　　1.由（yóu）計量院直接擴散；
　　2.通過已認（rèn）可（kě）的校準實驗室間接擴散（sàn）；
　　3.通過對法（fǎ）律、法規，自願執行和強製執行的書麵標準、規範等負責的部門或組織間接（jiē）擴散。

    圖3  計量標準的等級圖

　　四、全球（qiú）計量體係

　　各（gè）國對計量工作的需求，在可以預見的未（wèi）來，顯然呈（chéng）現持續增長的（de）勢頭，因而對計量的全球性協調會愈來愈重要起（qǐ）來。從各類計量用戶的工作計量標準，向普遍一致的國際計量標準的溯源等級圖如（rú）圖3所示。它被稱為“計量金字（zì）塔（tǎ）”，塔頂就是國際單位製（zhì）(SI)的理想境地——“真值”所在地。盡管全球的計（jì）量科（kē）學家們竭盡全力（lì），但在國（guó）際計量標準這個層麵上仍會保留或存在（zài）一個對（duì）SI值的未知偏差（chà）±ε，因為量子效應決定了測量不確定度總是存（cún）在的。
　　對於一個組織（zhī）完好的國家計量體係，處於該體係頂端的國家計量院重中之（zhī）重的兩項（xiàng）任務是:

    圖4  全球計量溯源鏈

    圖5  兩國在不同校準等級上測量等效性的核查

　　1.提供國家計（jì）量標準(國家基準)垂直向下的量值傳（chuán）遞（dì），或者計量用戶可（kě）以向上溯（sù）源（yuán）量值到（dào）國家計量院（yuàn）；
　　2.提供國家計量標（biāo）準(國家（jiā）基（jī）準)與（yǔ）國際計量標準之間的等效度，或者與（yǔ）有關國家之間計量標準的等效度。
　　圖4表示了全球計量的量傳鏈或溯源鏈。圖5表示了兩個國家之間，在不同的校準等級上，在水平方向平行進行的測量（liàng）等效（xiào）性的核查。圖中第一層麵（miàn）上是國家（jiā）計量院保存的國家計量標準(國（guó）家基準（zhǔn）)的比對，通常（cháng）是BIPM負責進行的關鍵比對和區域計量組織(RMO)負（fù）責進行的關鍵比對。第二層麵上是國（guó）家（jiā）計量院保存的工作計量標準的比對，通常是區域計量組織或BIPM負責進行的輔助比對。詳細（xì）情況（kuàng）可參見（jiàn）本刊1998年第（dì）5期“大視角”欄目（mù）關於《第二屆國家計量院（yuàn）院長會議召開暨互認協議草案簽署》的有關報導，以及通過關鍵比對（duì）實現全球國家計量標準等效的方案圖。第三及第四層麵上分別是（shì）由區域性實驗室認可合（hé）作組織，比如“亞太實（shí）驗（yàn）室認可合作組織(APLAC)”負責進行的校準（zhǔn）實驗室之間的比對活動，以及檢（jiǎn）測(檢（jiǎn）驗或測試)實（shí）驗室之間的驗證試驗(或熟練性試驗)，它們通常由國際實（shí）驗室認可合作組織(ILAC)進行協調。

　　在BIPM關鍵比對（duì）的基礎上，米製成（chéng）員國計量院之間進行比對以達成互認的方案示意於圖6。由圖（tú）可見，這種比對是在區域內（nèi）由區域計量組織負責（zé）進行的。我國是“亞太計（jì）量規（guī）劃（huá）組織(APMP)”的成員，由中國計量科學研究院作為APMP代表參加該區域內的國際比對。在亞太經濟合作組織(APEC)框架內，標準和合格評定的結構框圖示於圖7。由圖6和圖（tú）7可以窺見亞太區域（yù）計量體係（xì）的概貌。計

    圖6  米製成員（yuán）國計量院之間的比對（duì）示意圖

    圖7  亞（yà）太經合組織標準和合格結構框圖