让科技生活更“精准” 解读10项新国家计量基准

让科技生活更“精准” 解读10项新国家计量基准

2月29日，质检总局新发布冲击加速度、容量、硬度、声学等领域的10项国家计量基准，并正式启用。 
 

10项基准可归纳为四类：一是振动（中、高、低频）国家计量基准（副基准）4项和冲击加速度国家计量基准2项，二是容量计量基准1项，三是硬度计量副基准2项，四是声学计量基准1项。它们分别是：“(0.001～5000)mL容量国家计量基准”、“中频振动国家基准装置”、“高频振动国家基准装置”、“ (2*104～2*106)m/s2冲击加速度国家基准”、“ (50～2*104)m/s2冲击加速度国家基准”、“耦合腔互易法声压基准”、“金属洛氏硬度国家副基准”、“金属表面洛氏硬度国家副基准”、“低频垂直向振动国家副基准装置”、“低频水平向振动国家副基准装置”。

 

容量计量基准：液体最低测量下限拓展至0.001毫升

 

液体容量仪器计量基准的一个重要服务领域为生化和医学领域精密分析实验和生产工艺中的微量取样准确度控制。新基准建立之前国家液体容量基准的最低测量下限为0.5mL，但是近年来随着上述领域科学技术的迅猛发展，微量液体容量计量设备使用数量快速增长，并且计量的容量量值已经达到0.001mL的超微量量级。为了满足这种新的计量和校准需求，采用液体静力称重法设计了新的测量系统，通过防蒸发势阱、高精度称重比较仪和高稳定度液体检定介质等技术方案的采用，将国家液体容量基准的测量能力拓展至0.001mL，不确定度达到0.05μL (k=2)。

 

以大规模基因测序领域为例，其两个核心工艺流程之一就是高准确度液体定容量加样。所以，液体容量计量基准测量能力的提升，有效解决了国内生物芯片、生物制药、免疫检测及化学合成等领域的定量液体精密控制的计量需求。

 

在此基础上，与葡萄牙国家计量院联合主导了首次微小液体容量CCM.FF.K4国际关键比对，大大提升了我国在液体容量计量中的地位，增强了在相关国际标准和规范制定中的话语权。

 

硬度计量基准：硬度量值与国际接轨

 

硬度试验是检测材料机械性能，保证工件强度，提高产品安全性的重要手段。洛氏硬度是应用最普遍的力学性能检测方式之一，对材料硬度的测试广泛应用在多种行业中。例如，汽车部件需要进行硬度测试以研究其防撞性能；制造业中高精度齿轮等机械元件的制造加工需要严格控制材料硬度等。

 

最近一次的国际比对中，世界各国洛氏硬度量值比对结果相差较大，为“在世界范围内统一洛氏硬度标尺”，2006年国际硬度工作组规范了洛氏硬度的定义。

 

此次发布的金属洛氏和金属表面洛氏硬度国家计量副基准是对旧的金属洛氏及表面洛氏硬度国家副基准技术改造基础上研制成功的，完全满足国际新定义要求，达到国际先进水平，使得洛氏硬度量值与国际接轨，对规范国内洛氏硬度量值传递体系和促进国民经济发展具有重要意义。保证了国内量值的准确、可靠，可进一步服务于机械制造业、汽车工业、国防和医疗等领域，成为计量校准校验产品质量，确定合理加工工艺的重要手段，为进一步促进先进制造业等相关产业与国际接轨起到重要的支撑作用。

 

振动计量基准：服务国家重大项目工程

 

振动基准具有非常广泛的应用领域，如航空航天、地震观测、地质勘探等领域，以及载人航天、核电装备、微电子制造、高铁等重大热点工程。

 

此次研究建立的新一代振动基准组装置在0.1Hz～50kHz范围内实现了振动幅值和相位的激光绝对法精确测量。实验室通过主导国际比对，为保证振动量值全球等效一致做出重要贡献的同时，也充分彰显了我国计量科技的实力和水平。

 

新一代基准组建立后，在国内已为 10余家地震行业单位建立振动计量标准/校准装置，用于地震预报、强震观测、烈度速报的低频振动高精密仪器校准；应用振动技术生产和开展桥梁检测、大型土木结构监测，如上海世博会世博轴在线监测系统、世界前十大斜拉桥之一福建琅岐闽江大桥的通车检测、杭州钱塘江多桥等。其中在投资700多亿元的港珠澳大桥项目中，利用振动基准中的技术研制出多台的低频振动标准套组，测量大桥隧道段安装对接过程管节运动幅度，测量频率很低，测量幅度很小，达到几十个微g，测量难度大，对设备仪器要求非常高。经过长时间的测量，达到了项目的需求，为国家重大项目工程做出了重要的贡献。

 

冲击加速度计量基准：全球排名第二

 

我国原有的冲击加速度基准装置测量量程和准确度远不能满足航空航天、汽车工业、建筑工程、交通运输、电子产品可靠性试验等广泛应用和研究领域，以及国防兵器以及核动力等领域高g值冲击加速度量值溯源的需求。研究建立了新一代冲击加速度基准测量范围和不确定度水平获得极大地提升，达到国际先进水平，部分能力达到领先水平。

 

在应用方面，新基准技术指标的提升，为航天领域用某型号火箭冲击加速度计提供了量值溯源服务，解决箭载设备的抗冲击测量问题，确保了箭级分离过程中仪器的安全可靠；为传感器生产厂家江苏联能测试技术有限公司研制高g值冲击加速度传感器提供检测服务，为提高我国高g值传感器产品质量提供了可靠的数据。

 

此外，该基准还将广泛应用于国防兵器、核动力、汽车工业、建筑工程、交通运输、电子产品可靠性试验等各个领域，并由此填补相关产品的量传溯源空白。

 

目前，在国际计量局 KCDB网站上我国振动冲击专业校准测量能力31项，仅次于德国PTB(53项)，全球排名第二。

 

声学计量基准：解决了次声波量值溯源问题

 

噪声污染是国际公认的四大污染源之一，严重影响人的听觉器官和神经功能。发达国家早已重视对次声频段噪声污染的防治，次声测量仪器的量值溯源需求日益凸显。耦合腔互易法声压基准是声学计量中复现空气声声压的重要基准，量值的准确性对于环境噪声监测、产品噪声测量等具有重要作用。

 

我国原有的耦合腔互易法声压基准仅限于可听声频段（20 Hz以上）, 不能满足次声频段（20 Hz以下）的量值溯源需求。此次发布的基准将频率范围扩展到2 Hz，并提高了低频段的不确定度水平，解决了国内空气次声量值的溯源问题。

 

耦合腔互易法声压基准，从无到有建立了空气中的次声波测量能力，在频率范围和测量不确定度水平上达到与英国NPL、德国PTB等发达国家实验室同等水平，解决了空气中次声波的量值溯源问题。国际关键比对结果验证表明，基准整体能力达到国际先进水平。