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米制公约与国际计量局
【来源/作者】中国计量报 【更新日期】2014-10-22 13:46:03

由于19世纪工业、商贸和科学技术的发展,为了在国际范围内实现测量的一致性,1875年5月20日在巴黎签署了米制公约,当时有17个国家的全权代表代表本国政府签字。按照这一公约及有关附件的条文,决定在法国巴黎建立国际计量局,置于国际计量大会与国际计量委员会的领导之下,并明确其任务为“为了实现世界范围内的测量一致性,建立新的米制标准,保持国际标准原器并进行必要的比对。”

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<CTSM>国际计量局与国际计量大会、国际计量委员会的关系图</CTSM>

米制公约自成立至今一百多年来,成员国不断扩大,目前已有49个成员国。然而随着贸易的全球化趋势以及由于经济与工业的发展,地区化的国际性组织,例如亚太计量规划组织(APMP)以及其它国际性计量组织,例如国际法制计量组织(OIML),它们都积极扩大其影响范围,除国家之外,还以不同形式吸收经济体参与。在这种形势下米制公约考虑到测量工作的全球化趋势,认为某些非成员国也积极参与了世界范围内的测量,不能把它们排除在米制公约的影响范围之外,决定为某些国家或经济体设立“国际计量大会伙伴(Associés à la Conference générale des poids et measures)”的身份。到2002年底,已有古巴、厄瓜多尔、中国香港等6个国家或经济体申请到这种身份。它们也必须交纳会费,但不参加国际计量委员会及其下属咨询委员会的任何活动。

米制公约由每个成员国交纳会费,最早一次交纳会费是1878年,当时总额为十万金法朗。自1960年后其分摊额按联合国公布的权重系数计算,米制公约的总会费近年有较大增长。2001年为869.7万欧元,2002年为882.8万欧元,2003年为896万欧元,2004年预计为909.4万欧元。2002年我国交纳额为255993.36欧元。这些巨额会费全部用于国际计量局的科研经费、人员工资及运行费。国际计量大会是米制公约的最高组织形式。按照章程,如无特殊情况每四年召开一次。每个成员国派政府代表团参加,讨论决定米制公约的重大事项。自1889年至1999年共召开了21次国际计量大会。

国际计量委员会是米制公约的常设组织,每年9、10月间在巴黎召开一次会议。国际计量委员会由18名委员组成,他们一旦当选,如果本人不提出申请辞职,则无限期留任,但每经过4年,需有其中9名委员由国际计量大会投票确认。

国际计量委员会下设学术机构——咨询委员会,负责研究和协调所属专业范围内的计量学术问题。目前已建立电学、温度、米定义、秒定义、电离辐射、单位、光度学、质量、物质的量和声学10个咨询委员会。其下设立“工作组”。

在过去一百多年中,国际计量委员会委员中曾有很多世界著名的物理学家、数学家和工程师,包括吉奥姆、塞曼、德布罗意、齐格班父子在内的诺贝尔物理奖获奖人。我国著名科学家王大珩1978年当选为国际计量委员会委员,提高了我国在国际计量界的地位。

国际计量局地处巴黎西南郊塞弗尔的布雷特依休闲园,紧靠圣克鲁德(Saint Cloud)。在1658~1701年间,它是奥尔良公爵门雪的领地,后来成为外斯特伐里亚马蒂尔德公主的休闲庄园。1870年拿破仑第三曾批准在此建立天文台,但1875年法国政府把这一领地赠给国际计量委员会以建立国际计量局。在过去一百多年来,又扩建了几座房屋,满足新成立的实验室的需要。

国际计量局包括7个实验室,它们是长度、质量与相关量、时间、电学、辐照与光度学、电离辐射和化学室,此外设秘书处、财务处、信息技术与质量体系室及一个小型工厂。国际计量局共有40余位专家,局长为奎恩,下一届局长为英国国家物理实验室原副院长瓦拉德,他将于2004年正式上任。

国际计量局的任务主要是研制并保持国际单位基准。早期着重于对各成员国开展校准,但近数十年来,更侧重于基本单位的基准研究工作。1999年10月,第21届国际计量大会通过决议,即关于“国家测量标准与国家计量研究院所发检定与测量证书相互认可”的决议,并在国际范围内组织关键量比对,而国际计量局起指导与核心作用。全部关键量比对的数据归入国际计量局的数据库,并可在互联网上查阅。因此可以看出,今后国际计量局直接对个别国家开展检定的工作将会大为减少。

在国际计量局的研究工作中,最出色的应为复现米定义或长度基准、超导约瑟夫森电压基准、量子霍尔效应电阻基准、国际原子时标、脉冲星时标、韧带天平等,这些研究课题所达到的技术指标都是世界领先。另外,国际单位最后一个实物基准——千克原器也由国际计量局保持,并由国际计量局定期对世界各国的千克基准砝码进行比对。

国际计量局的基础研究与所主持的重大国际比对每年都有新的进展,2002年取得如下成果:

长度:利用飞秒激光研制光梳发生器,这项工作的完成将会使光频计量发生革命性变化,即不再通过复杂的激光链而通过光梳发生器,直接精密测量或复现宽广频率范围内的激光频率。他们把两个光梳发生器锁定到同一台本机振荡器上以检验光梳频谱的特性,发现采样时间为1秒时,频率稳定度优于10-15。此外,对于复现米定义的推荐波长532nm和778nm,组织了激光比对。

质量:对挪威、芬兰、德国等铂-铱公斤原器进行校准,对国际计量局自己的7件公斤砝码进行相互比较,以发现千克原器质量的可能漂移。改进其韧带天平的电子学和其测量软件,并与公司签订了合同,准备开发成商品。该实验室还利用其扭矩天平精密测量万有引力常数,测量不确定度为万分之一。此外在研究不锈钢砝码磁特性,利用椭圆偏振仪研究砝码表面污染方面也取得了较大进展。

时间:定期计算国际原子时标TAI,并在月刊“时间通告”上发布。在自由原子时(EAL)的稳定性与国际原子时的准确度方面进行改进。精密测定了全球定位系统GPS及GLONASS接收机的差值时延,并为协助该类接收机的生产厂家制定技术导则。与射电天文台合作,利用毫秒级脉冲星来检测原子时标的长期稳定性。在广义相对论时—空坐标系方面的研究也取得了进展。

电学:对国际计量局的两套10伏约瑟夫森阵列电压标准进行比对,一套采用德国物理技术研究院研制的阵列器件,另一套为美国海普勒斯公司的产品,发现两者的测量结果差值仅为3×10-11伏。在电阻方面研究了一万欧标准电阻的压强系数,发现该系数很小,仅为-0.3×10-9/hPa。在量子霍尔效应方面用交流方法测量,频率为千赫频段,继续进行改进,发现残余的频率系数为(1~2)×10-8/kHz。为了把10pF的电容标准和1赫芝量子霍尔电阻联系起来,关键元件为一同轴交-直流电阻,而其电阻的频率系数可以计算得到,从而把1赫芝和千赫芝时的电阻测量联系起来。另外,通过实验发现齐纳电压源电压测量的不确定度主要受1/f噪声的限制,对于732B齐纳电压源,10V输出时其范围为30nV到100nV,而1.018V为5nV到15nV。


【关键词】米定义, 长度, 单位基准,国家标准物质网 

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