【计量之窗】知识科普第四期 | 计量无处不在

360影视 国产动漫 2025-05-15 17:34 1

摘要:人们在广泛的社会活动中,每时每刻都在进行着大量的测量活动,科学实验、工农业生产、商品流通、人民生活都离不开测量,而且在测量过程中都在不断追求测量结果的准确、可靠。计量学是关于测量及其应用的科学。计量工作就是为测量的准确提供基础保证,以实现国家计量单位制度的统一

人们在广泛的社会活动中,每时每刻都在进行着大量的测量活动,科学实验、工农业生产、商品流通、人民生活都离不开测量,而且在测量过程中都在不断追求测量结果的准确、可靠。计量学是关于测量及其应用的科学。计量工作就是为测量的准确提供基础保证,以实现国家计量单位制度的统一和量值的准确可靠。

一、计量与科学技术

门捷列夫讲:“没有测量就没有科学。”聂荣臻元帅也曾说过:“科技要发展,计量需先行……科学技术发展到今天,可以说,没有计量,寸步难行。”这些表述十分准确地说明了计量在科学研究中的重要地位和作用。从本质上讲,科学研究本身就是一个不断测量,不断分析测量数据,不断从测量数据中发现事物本质、事物间相互关系以及事物发展变化规律的过程。每一项科研成果的取得都是在成百上千次,甚至上万次的计量测试基础上,经过分析、比较、归纳得出的。计量测试技术是科技创新的“种子”和“引擎”,没有计量测试技术的创新与发展,没有计量测试提供准确、可靠、一致、有效的计量测试数据,就很难提出创新的思路,也很难验证创新的成果。

当前,测量的对象已突破物理量,扩大到化学量、工程量、生物量、心理量等新领域。随着量子测量技术的研究与发展,计量技术将全面促进科技发展的速度与进程,为新一轮科技革命提供新的动力引擎。当然,科技的发展也给计量测试提供新的技术、新的理论、新的方法,两者相辅相成,相互促进,共同发展。

二、计量与先进制造

从前3次工业革命可以看出,每次工业革命都是以计量测试技术的发展为前提。第4次工业革命以及未来先进制造,必须以计量测试技术的发展为引领。制造工艺的改进,数字化、信息化、智能化发展,精细化管理,产品质量和经济效益的提高,都必须以计量测试技术为基础。计量是工业的“眼睛”。计量测试技术贯穿于产品的全寿命周期管理和全产业链健康发展。没有准确的计量,就没有可靠的数据,也就根本谈不上高质量的产品,更谈不上高质量发展。

国外工业发达国家把计量检测、原材料和工艺装备列为现代化工业生产的三大支柱。在以“定制化制造、柔性化生产”为特点的“智能制造”过程中,智能产品的基本信息,如基本尺寸、基本成分含量,都必须经过计量测试才能得到;智能产品要与智能装备进行信息交互,实现智能加工,必须经过计量测试才能相互感知,才能对智能产品进行定制化加工;加工后的基本信息只有通过计量测试才能重新写入新的智能产品中,为下一道工序提供新的、更加完备的基本信息。德国一家玻璃智能制造生产线上有3000多个传感器,不停地感知有关信息,并经传输、分析、再感知、再分析,保证制造出带有“智能”功能的玻璃产品。随着第4次工业革命的推进,计量测试成为先进制造业的引领性技术和基础性设施。

三、计量与农业生产

计量在农业生产中的应用十分广泛,如选种、育种、施肥、土壤成分化验、农作物营养成分分析、农药剂量与效果及残留物分析、农业标准化过程中指标检测以及农业生产经营管理等,都离不开计量。随着现代化农业的推进,计量测试的作用更加突显。

例如,在农业机械上装有各种计量测试传感器,耕地时采集土地水分、成分等信息,因地施肥、因地耕种,有效地促进了土地使用效果;现代智能化大棚种植,通过计量测试技术实时监测大棚内温度、湿度、光照、水分等情况,实现自动化浇水、自动化调湿、自动化调温等,达到科学种植,极大地提高了农作物产品质量和数量;在农作物新品种培育中,计量对基因的检测等也发挥着重要作用。计量在农业生产中的广泛应用,促进了我国农业生产水平的大幅提升,促进了农业现代化进程加速。

四、计量与民生

计量与民生息息相关。在商品流通领域中,计量器具的准确可靠是实现公平公正交易的基础。在医疗卫生领域,计量器具的准确可靠是保障人民群众身体健康的重要手段,如果医疗诊断用计量器具检测不准,就可能造成误诊;如果治疗用计量器具不准,就可能造成过度治疗或无效治疗。在日常生活中,时时处处都离不开计量:清晨起来,就要看看手表几点,获得准确的时间;每天出门要关注天气情况,看看今天的温度是多少,这也需要计量;做衣服要用尺量长短;买粮食要用秤称重量;房子交易要测量面积;室内环境要测量污染物含量;要用水表、电度表、煤气表测量每天的水、电、煤气使用量;坐出租汽车要使用里程表计价;加油要用燃油加油机计费等。可以说,人们日常生活中的衣食住行都离不开计量。

随着人民群众生活质量的提高,人们普遍开始关注个人的身体健康和安全:为了健康,使用人体秤、体温计、血压计、血糖仪等,进行体重、体温、血压、血糖的测量;为了控制食盐、食用油的摄入量,使用标准定量的“小盐勺”“小油壶”;关注食品中有无农药等残留量,饮用水是否符合标准要求,室内外环境空气质量是否达标,噪声是否超标,家用电器的电磁波、超声波对人体是否有害等。所有这些都需要准确可靠地计量,计量无时无刻不在百姓身边。

五、计量与经济贸易

计量数据的准确、可靠及相互认可是贸易赖以正常进行的重要条件。据统计,近80%的贸易都要借助计量来完成,计量器具量值是否准确将直接影响买卖双方的经济利益,尤其在大宗物料的交接中,影响就更为突出。计量也是把好贸易中商品质量关的重要保证,任何一种商品的质量,总是用若干个参数指标来评价,而商品参数指标的准确测量都是依靠计量器具来完成的。

随着贸易全球化进程加快,国际贸易迅速发展,越来越需要复杂的测量以及合格评定、符合性试验、测量标准及标准物质来保障,计量作用更为凸显。全球市场贸易要求测量必须可溯源至国际计量标准,并且量值与国际一致,不相容的标准或者缺乏准确一致的计量,都可能阻碍商品进入贸易市场。为了打破国家间的技术壁垒,要求商品的测量数据和检验结果得到相关国家的承认和接受,这就必须有准确可靠的计量保障,具有相互可以接受的、一致的测量结果。当前,在国际贸易中,由于存在技术壁垒,有些商品不能进入外国市场,其部分原因是国家测量技术和测量标准不符合贸易伙伴的要求。因此,测量技术的发展和测量标准的统一是克服这些技术壁垒的关键。

六、计量与环境保护

从20世纪80年代起,我国政府就把环境保护作为一项基本国策。生态文明建设对我国能否可持续发展至关重要。合理开发利用资源,努力控制环境污染,防止环境质量恶化,保障经济社会全面、协调、可持续发展,计量检测是重要环节。“十四五”规划明确提出了“双碳”发展目标,而实现生态文明建设和“双碳”目标,计量是基础和关键。

水是生命之源,海洋、河流、冰川、湖泊的水质条件对我们都很重要,必须有规律地对水源进行监测,监测温度、酸碱度、盐度和重金属含量等;为了保护我们呼吸的新鲜空气,防止有害的太阳辐射,必须有规律地测量空气、监测温室气体以及汽车和工业废气的排放量;监测太阳辐射能的变化,跟踪天气、海洋温度和极地冰川融化速度的长期变化。土壤是食品生产的基地,优良的土壤有利于提高食物的质量和数量,保护植物和动物的多样性,必须持续地检测土壤状况,保证农作物最佳生长所需的土壤结构、酸碱度和肥沃度。声音是日常生活的一部分,但某些声音由于它的强度和持续性可能会损害环境,危害人们的健康,记录声波还可以预判可能发生的地震和海啸。监测放射性矿物资源在开采、冶炼和加工过程中的核辐射,可以有效减少对人的伤害和影响,以保护人们的健康和安全。当前,我国提出要实现“双碳”目标,必须对工业碳排放进行全面监控,同时开展碳交易等活动。这些都必须以计量测试为前提。

七、计量与大数据

大数据的管理和应用需要顶层设计,但更需要坚实的数据基础。未来的大数据主要包括工业大数据、智慧城市大数据以及医疗方面的大数据,并且这3个方面的大数据增长最快。据统计,工业大数据以年增长40%以上的速度在增加。某汽车智能制造生产线每天要收集480G数据,其中计量数据占到65%以上。计量测试数据是工业大数据的基础数据,是工业大数据的主要来源。智慧交通方面,一辆和谐号380AL中,传感器数量多达1000多个,用于检测电流、电压、压力、温度、位移、速度等,用于分析列车的运行状态,对列车进行全面监控。在气象预测方面,我国目前有5万多个地面观测站,此外还有行业属性的农业观测站(如土壤墒情)、雷电观测站、交通气象观测站、在轨运行的卫星气象站等,通过对温度、压力、气流等几十个气象参数的计量,实现对气象的预测和分析,每年都有PB(100万GB)等级的数据量。

要对大数据进行有效分析,数据的可靠准确最为重要。没有精准地计量,大数据可能就是垃圾数据,甚至成为误导数据。精准是大数据的本质属性和基本要求。

八、计量与国防建设

聂荣臻元帅曾在写给国防计量大会的贺信中指出:“计量是现代化建设中一项不可缺少的技术基础。国防计量更是重要!”一个国家如果没有强大的国防军事实力,只能被动挨打。国防科研离不开计量。当代战争是海陆空一体化、电子战、信息战的高科技战争,要求时间必须同步,频率必须一致,否则指挥通信将失控。象征国家实力的战略核武器研究需要电离辐射计量。用激光束摧毁远距离飞行器卫星和导弹已成为现实,这种具有极高能量的激光束是在众多高科技应用的基础上实现的,其输出光束的各种参数以及在整个系统实验过程中,都需要专门的测量仪器进行准确的测量。激光测距、激光制导、激光预警与对抗、激光雷达和其他各种激光能量武器系统的研究,都离不开光学计量。军工新材料的研究需要进行热物性计量,航空、航天器需要进行大力值、动态力、扭矩的计量。

国防现代化武器装备的科研和生产离不开计量。国防现代化武器装备具有系统庞大复杂,战术技术性能高和质量可靠性要求高,配套协调性强,新工艺、新技术多等特点。不仅要实现常用量的量值统一,还要实现工程量、工程参数的综合测量。要根据武器装备发展的需要,开展预先研究,探索解决一些带有前瞻性、关键性和难度大的重大计量测试课题。且军工产品的生产必须严把质量关,如航空、航天器中有上万个零部件,混入一个不合格品,就可能造成严重后果,必须保证安装的每个产品都是合格的。我国从20世纪50年代就开始建立了国防军工计量的管理和技术保障体系,为国防科技工业和武器装备发展做出了不可磨灭的贡献。

九、计量与文化体育

我国计量的发展史,是中华民族灿烂文化的组成部分。如黄钟律管、西汉铜漏、始皇诏铜权、铜方升、新莽铜嘉量、日唇等,展现了我国古代计量的辉煌成就。在当今社会,文化已成为一个重要产业,文化产业已成为国民经济的重要组成部分。在各类文化传播中,计量发挥着重要技术手段作用,如剧院、演艺、音乐、美术、摄影、广播、影视、音像、网络等,涉及声学计量、光学计量、电子学计量、时间频率计量等。在文物保护中,需要利用计量测试技术识别文物的真假;在文化遗产的传承和保护中,需要精准的计量手段表征文化遗产的特点和本质特征。这些都需要通过计量手段来完成和实现。

体育与计量也密切相关:准确计量保障体育竞赛的公平公正。体育馆及其设施需要对其温度、湿度、风速、采光、电磁干扰等进行监控;赛道的长短、弯道的转弯角度和坡度、时间的记录和测量等,都需要准确的计量作为技术保障。2008年,紧急研制的“食物中违禁药物(兴奋剂)标准物质”,为北京奥运会的公平公正发挥了重要的技术保障作用。

度天地、量万物、衡公平,这既是计量重要性的体现,也是计量未来发展的职责所在。计量在国民经济和社会发展中的作用越来越突出,越来越明显,也越来越重要。

来源:珠海市场监管

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