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物理量测量标准

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物理量测量标准相关的论坛

  • 【分享】测量不确定度是否也是一种物理量?

    [font=Times New Roman] [/font][font=宋体]物理量是可测的量[/font][font=Times New Roman],[/font][font=宋体]可测的量在[/font][font=Times New Roman]JJG1001[font=宋体]—[/font]1998[/font][font=宋体]《通用计量术语及定义》中被定义为:现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性.在不确定度的定义中,说它是一个参数,没有说它是一个量。根据GB3103—1993《有关量、单位和符号的一般原则》,不管是参数还是参量也都是一种物理量,它们无例外地是通过量来定义并可定量地表达为量值的量。因此,把不确定度认为只是参数而非量是不对的。测量不确定度是物理量,它说明测量结果可能存在的分散性或不可靠的程度。其定义将在第三讲中详细讨论。由于它具有与被测量相同的量纲,并且可以定量它以量值给出,把它作为一种物理量是正确的。同样,相对不确定度也同样是量。[/font]

  • 【资料】什么是物理量,什么是计数量?

    [font=宋体]物理量又称可测量,在不致混淆时,物理量可简称为量。其定义为:现象、物体或物质的可以定性区别并定量确定的属性。[/font][font=宋体]量可以是广义量。例如:长度、摄氏温度、压力、电流、质量。[/font][font=宋体]量也可以是特定量。例如:在给定条件下某棒的长度,某给定空间位置在某瞬间的重力加速度。[/font][font=宋体]一个量的不同特定量称同种量。例如:一个人不同时间的身高,一天中不同时间的气温,不同地点和时间的重力加速度。[/font][font=宋体]能通过计数得出多少的量为计数量。计数量都不是物理量。例如:成件的产品数、书本数、钱数、成台的仪器数。它们的单位并非计量单位二十计数单位。例如:件、本、圆、台。科学技术中有一些计数量,由于其使用广泛并进入量的计算式,为统一它们的名称和符号,也被纳入量和单位的国家标准中,例如:质子数、核子数、分子或其他基本单元数、绕组的匝数、相数等。标准中列出的计数量的一贯[/font][font=Times New Roman]SI[/font][font=宋体]单位均为“[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]”,而不是“个”、“匝”、“相”等。因此,阿伏加德罗常数的值是[/font][font=Times New Roman]6.0221367[/font][font=宋体]×[/font][font=Times New Roman]10[sup]23[/sup]mol[sup]-1[/sup][/font][font=宋体],而不是[/font][font=Times New Roman]6.0221367[/font][font=宋体]×[/font][font=Times New Roman]10[sup]23[/sup][/font][font=宋体]个[/font][font=Times New Roman]mol[sup]-1[/sup][/font][font=宋体]。[/font]

  • 【资料】物理量单位制

    【资料】物理量单位制

    物理量单位制physical quantities,system of units of  物理学中对于同一类物理量(例如长度),需要规定一个特定量作为单位(例如1米),使同类量都可用这个单位和一个数的乘积来表示。各种物理量通过描述物理规律的方程和新物理量的定义而彼此相互联系。通常在其中选取一组互相独立的物理量,作为基本量,其他量根据物理方程导出 ,称导出量,从而建立了系统的单位制。物理学中首先使用的是长度以厘米(cm)、质量以克(g)和时间以秒(s)为基本单位的厘米克秒制(CGS制)。此制用于电磁现象时,有以真空介电常量为定义电量单位,导出的绝对静电制(CGSE)和以真空磁导率为1的绝对电磁制(CGSM),使用不很方便(见电磁学单位制)。1875年在巴黎制定的《米制公约》中规定: 长度以米(m)、质量以千克(kg)和时间以秒(s)为基本单位,称米千克秒(MKS)制。随着电磁学 、热力学 、光辐射学和微观物理学的发展 ,以3 个基本量为基础的单位制已不适用了,1960年第十一届国际计量大会确认了由国际计量局草拟的国际单位制(SI制)。它设有7个严格定义的基本单位:长度(米)、质量(千克)、时间(秒)、电流(安培)、温度(开尔文)、物质的量(摩尔)和发光强度(坎德拉),还设有导出单位和辅助单位 。SI制和 CGSM 制的主要单位的对照关系见表,其中电学以外的部分是 CGS制所共有的 ,电学内单位可根据CGSM和CGSE两制的关系,转换为 CGSE制 。在粒子物理学中还采用一种特殊的单位制——自然单位制,其中规定玻耳兹曼常量、光速、普朗克常量和真空介电常量都是其值为1的无量纲数 ,从而只留有一种独立的量纲 ,只有一种基本单位。在相对论天体物理学中,也有采用光速为无量纲数1的单位制。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2006/11/200611062055_31613_1634962_3.jpg[/img]表:国际单位制(SI)与厘米克秒制(CGS)主要单位对照表

  • 【求助】物理量的含义E'和E''

    E'和E''在频率谱上的变化曲线,哪个高手帮忙给我解释一下.是什么原因造成的是什么物理量在其中起着作用?或者是由于哪些物理量的变化?和链的运动的有没有关系?

  • 【求助】物理量表述

    请教一下各位:如果圆弧半径设计得太小,滑雪板就会弯折,这个怎么用物理量表述呢?

  • 【分享】常用数学公式表\常用物理量及其运算公式\常用物质密度表

    上传几个常用公式和常用物质密度参数,希望对大家有所帮助![img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=40420]常用数学公式表[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=40421]常用物理量及其运算公式[/url][img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=40422]常用物质密度表[/url]

  • 【转帖】计量学的发展史与物理学的发展紧密相关

    近代物理学的发展是从经典力学开始的,它研究宏观物体的低速机械运动的现象和规律,可追溯到17世纪初。这时欧洲的科学发展迅速,物理学已开始发展成为一门测量科学,它逐步引入了“物理量”的概念。如质量、力和加速度等,用它们之间的相互关系描述物理现象。英国物理学家牛顿深入研究了经典力学的经验规律,发现了它的基本规律,以牛顿三定律和万有引力定律表示,奠定了经典力学的基础。在这些定律中,物理量之间的数学关系可看作是某个物理量的定义,也可看作是一种现象或物质性质的定义。因而近代计量学的发展是与近代物理学同步发展和互相促进的。当物理量的测量知识逐渐形成科学体系,计量学就从实验科学中分离出来,成为一门提高物理量量化精确性的科学。随着天文学、数学、原子物理和量子物理学的不断发展,社会经济、文化不断进步,近代计量学的研究对象扩展,专业门类增多,量程从宏观拓宽到微观领域。计量学的内容更加完备,通常可以概括为:计量单位和单位制;计量器具(包括基准器和标准器);量值传递和溯源;物理常数、材料和物质特性的测定;不确定度、数据处理和测量理论及其方法;计量法制管理等方面。从计量的社会功能可分为科学计量、工程计量和法制计量。如果从伽利略到牛顿时期的近代科学革命算起,近代计量学已有300多年的历史,大致可分以下三个阶段。

  • 有关测量的名词解释:测量、计量、测试、检定、检验、比对、校准

    [font=宋体]在实际工作中,人们经常会用到有关测量的名词,如测量、计量、测试、检定、检验、比对、校准等。它们有相近的含义,但又有所区别,分别适用于不同的场合,但都是计量学所表现的具体方式。[/font][font=宋体]测量——以确定量值为目的的一组操作。[/font]([font=宋体]测量有时也称计量[/font])[font=宋体]计量——实现单位统一、量值准确可靠的活动。[/font][font=宋体]测试——是指具有试验性质的测量。可理解为试验和测量的全过程。[/font][font=宋体]检验——是判断被测物理量是否合格[/font]([font=宋体]在规定范围内[/font])[font=宋体]的过程,通常不一定要求测出具体值。[/font]([font=宋体]检验的主要对象是工件[/font])[font=宋体]检定——查明和确认计量器具是否符合法定要求的程序,它包括检查、加标记和[/font]([font=宋体]或[/font])[font=宋体]出具检定证书。[/font][font=宋体]校准——在规定条件下,为确定测量仪器或测量系统所指示的量值,或实物量具或参考物质所代表的量值,与对应的由标准所复现的量值之间关系的一组操作。[/font][font=宋体]注:[/font](1)[font=宋体]校准结果既可给出被测量的示值,又可确定示值的修正值;[/font] (2)[font=宋体]校准也可确定其他计量特性,如影响量的作用;[/font] (3)[font=宋体]校准结果可以记录在校准证书或校准报告中。[/font][font=宋体]比对——在规定条件下,对相同准确度等级的同种计量基准、标准或工作计量器具之间的量值进行的比较。[/font]

  • 【分享】标准分析方法和分析方法标准化

    一、标准分析方法 一个项目的测定往往有多种可供选择的分析方法,这些方法的灵敏度不同,对仪器和操作的要求不同 而且由于方法的原理不同,干扰因素也不同,甚至其结果的表示涵义也不尽相同。当采用不同方法测定同一项目时就会产生结果不可比的问题,因此有必要进行分析方法标准化活动。标准方法的选定首先要达到所要求的检出限度其次能提供足够小的随机和系统误差,同时对各种环境样品能得到相近的准确度和精密度,当然也要考虑技术、仪器。二、分析方法标准化 标准是标准化活动的结果,标准化上作是一项具有高度政策性、经济性、技术性、严密性和连续性工作,开展这项上作必须建立严密的组织结构。由于这些机构所从事上作的特殊性,要求它们的职能和权限必须受到标准化条例的约束。三、监测实验空间的协作试验 协作试验是指为了一个特定的口的和按照预定的程序所进行的合作研究活动。协作试验可用于分析方法标准化、标准物质浓度定值、实验室问分析结果争议的仲裁和分析人员技术评定等项上作。分析方法标准化协作试验的目的,是为了确定拟作为标准的分析方法在实际应用的条件下可以达到的精密度和准确度,制定实际应用中分析误差的允许界限,以作为方法选择、质量控制和分析结果仲裁的依据。 四、环境标准物质一、环境标准物质及其分类(一)环境计量 环境计量是定量地描述环境中有害物质或物理量在不同介质中的分布及浓度(或强度)的一种计量系统。环境计量包括环境化学计量和环境物理计量两大类。环境化学计量是以测定大气、水体、土壤以及人和生物中有害物质为中心的化学物质测盐系统 环境物理计量是以测定噪声、振动、电磁波、放射性、热污染等为中心的物理计量系统.有关计量项口在前述各章己有叙述。(二)基体和基体效应 在环境样品中,各种污染物的含量一般在ppm或ppb级水平,而大量存在的其他物质则称为基体。口前环境监测中所用的测定方法绝大多数是相对分析法,即将基准试剂或标准溶液与待测样品在相同条件下进行比较测定的一种方法。这种用“纯物质“配成的标准溶液与实际环境样品间的基体差异很大。山于基体组成不同,因物理、化学性质差异而给实际测定中带来的误差叫做基体效应。(三)环境标准物质 环境标准物质是标准物质中的一气类。不同国家、不同机构对标准物质有不同的名称,而且至今仍没有被普遍接受的定义。 国际标准化组织(ISO)将标准物质(Reference Material简称作RM)定义为这种物质具有一种或数种己被充分确定的性质,这些性质可以用作校准仪器或验证测量方法。RM 可以传递不同地点之间的测量数据(包括物理的、化学的、生物的或技术的)。可以是纯的,也可以是混合的气体、液体或固体,甚至是简单的人造物体。在一批RM发放前,应确定其给定的一种或数种性质,以及足够的稳定性。通常在规定的不确定度范围内,适当小量的RM样品应该具备完整的RM的性质。ISO还定义了具有证书的标准物质(Certified Reference Material简称CRM)这类标准物质应带有证书,在证书中应具备有关的特性值,使用和保存方法及有效期。证书山国家权威计量单位发给。 美国国家标准局(NBS)定义的标准物质称为标准参考物质(简称SRM).是由NBS鉴定发行的,其中具有鉴定证书的也称CRM。标准物质的定值山下述3种方法之一获得:①一种己知准确度的标准方法 ②两种以上独立可靠的方法 ③一种专门设立的实验室协作网。SRM主要用于:①帮助发展标准方法 ②校正测量系统 ③保证质量控制程序的长期完善。

  • 【讨论】测定、测量和测试有何不同?

    几个大家经常碰到和用到的词语,其含义的差别,希望大家补充在科研中其它常用近义词。测定:查明试样中特定的化学组份或元素,或它们的存在形态,在试样中的浓度和含量或质量。英文:determination。测量:物理量可直接由量具读出数值,英文叫measurement。测试:包括化学分析、物理测量、性能鉴定的试验过程的总称,英文叫:testing。检测:包括化学分析、物理测试和性能鉴定等过程,狭义上是指分析信号被捕捉、并转化为可读取的物理量数值的过程,英文叫:detection。

  • 【资料】标准物质证书编写规则!

    标准物质证书编写规则 文件编号: 无 产生日期: 1984-03-30 发布机构: 国家计量局 -------------------------------------------------------------------------------- (1984年3月30日国家计量局颁发) “标准物质证书”(以下简称“证书”)是介绍标准物质的技术文件,是研制(或生产)者向用户提出的质量保证书。“证书”给出标准物质的标准值及其准确度;扼要叙述标准物质的制备程序、均匀性、稳定性、特性量值及其测量方法;标准物质的正确使用方法和储存方法等。使用户对标准物质有一个概括的了解。一、基本要求 1.凡经国家计量局审定批准的“一级标准物质”(国家级标准物质)均应编写《标准物质证书》。“证书”由该标准物质的研制(或生产)单位负责编写,随同标准物质的发售提供给用户。 2.“证书”力求文字简洁、通俗易懂,篇幅视需要阐明内容而定,一般以1至2页为宜。 3.“证书”中使用的名词、术语要前后一致,援引的公式及技术数据应准确无误,文中采用的物理量单位、符号及专有名词、术语均应符合国家统一规定。 4.“证书”应印有国家计量局的标记。 5.“证书”内容一般包括下列三个项目。 (1)封面 (2)内容与说明 (3)参考文献

  • 纺织品物理检验和化学检验的定义你知道多少?

    纺织品物理检验:指运用各种仪器、仪表、设备、量具等检测手段,测量或比较各种纺织产品的物理性质或物理量的数据,并进行系统整理、分析,以确定纺织品物理性质和品质优劣的一种检验方法。纺织品化学检验:指运用化学检验技术和仪器设备,通过对抽取的纺织品样品进行分析、测试,以确定纺织品的化学特性、化学组成及其含量的一种检验方法。

  • 微信公众号开门篇:叶老师给您解析不一样的测量

    微信公众号开门篇:叶老师给您解析不一样的测量

    [align=center][size=14px][b][font=黑体]开门篇:[/font][/b][/size][b][font=黑体]叶老师给您解析不一样的测量[/font][/b][/align]1.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]什么是测量[/font][font=黑体]?[/font][font=宋体]自然界有许许多多的[/font][font=宋体]物理量,这些物理量在人类出现之前就已经客观存在。人类的科学文明和工业文明恰恰就是给这些物理量赋予数量值开始的[/font][font=宋体]。给物理量赋予数值的过程就是测量。[/font][font=宋体]譬如:中国厨师教导徒弟的通常用语是,取适量食材、温火加热至七成熟、食盐若干、味精少许等等,这些“适量”“温火”“七成”“若干”“少许”等皆为定性描述,不是定量描述,所以每个徒弟做出的效果通常皆不相同。反观遍布全球的麦当劳和肯德基门店,因为生产的各个环节的工艺参数都是严格定量掌握,其各个门店的味道几乎一模一样,其员工的培训也非常简单。定量化本身就是测量。[/font][font=宋体]特别说明,测量这个过程是指包括从物理量的定义开始、所有仪器制造校准以及当前的测量操作在内的全部过程,是一个全局过程。一个测量结果的形成是众多测量科技工作者共同劳动的结果。[/font]2.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]什么是真值[/font][font=黑体]?[/font][font=宋体]人类在科学研究中发现各种物理量之间存在内在联系,于是通过定义把这些量之间的数学关系固定下来,譬如:通过万有引力常数把质量距离和力之间的关系固定下来、功率等于电流乘以电压等。通过定义各种物理量的单位而使得各种物理量形成完整统一的整体,这就是科学量制体系。[/font][font=宋体]因为物理量的定义已经约定,一个物理量与其定义相一致的数量值就是真值,即真实值或实际值。[/font][font=宋体]但真值的数值是未知的,正因为它未知,人们才需要测量。[/font]3.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]什么是观测值和测得值?[/font][font=宋体]观测值是传感器或测量仪器的直接输出值,也叫原始观测值;测得值是通过对观测值进行数据加工处理而给出的用于描述被测物理量数量的最终数值。日常测量中,因为没有数据加工处理过程,观测值和测得值就是同一个东西,所以日常测量不需要对它们做区分。但在专业测量中,数据处理是必不可少的过程,最终提交的测得值和原始观测值不是同一个东西,所以这二者需要进行概念区分。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]某商贩通过电子秤测量出某西瓜重量为5kg。这个5kg既是原始观测值,也是最终测得值。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]相位式光电测距仪中,各个测尺的内外光路的各个周期的相位值是原始观测值,最终出现在显示屏上的距离值是最终测得值。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=华文楷体]数字水准仪中,标尺图像的各个像素的灰度值是原始观测值,最终出现在仪器屏幕上的高度值、视距值是最终测得值。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]测绘领域的水准测量中,从水准仪读取的各个测站的高度值、视距值是原始观测值,经过数据处理后给出的各个水准点高程值是最终测得值。[/font][font=宋体]观测值和测得值是相对数据处理过程而言的,一个是数据处理的输入值,一个是数据处理的输出值。[/font]4.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]什么是测量误差[/font][font=黑体]?[/font][font=宋体]正因为真值未知,我们不能确保测得值与真值完全相等,测得值与真值之差就是误差。[/font][font=宋体]误差存在于每一个测得值或观测值之中,并能在实际测量应用中再次叠加累积。如果误差不能有效被管理,用不了多少年,我们的科学量制体系将崩溃,各种数据之间完全没有可比性,科学研究无法进行。所以,误差的第一个威胁就是我们的科学量制体系,维护科学量制体系的完整统一是测量的首要任务。正因为如此,人类成立了统一管理测量的国际性组织[/font][font=宋体]——[/font][font=宋体]国际计量局([/font][font=Tahoma, sans-serif]BIPM[/font][font=宋体])。[/font][font=宋体]当然,对误差进行有效管理也是我们工农业生产、经济生活领域的必须内容,否则各种矛盾也同样会层出不穷。[/font]5.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]测量学理论的任务[/font][font=黑体]是什么?[/font][font=宋体]测量面临的问题是真值是未知值,因而误差也不可知。真值未知有三层含义:[/font][font=Tahoma, sans-serif]1[/font][font=宋体]、物理量的实际值(绝对没有误差)是客观唯一的,主观无法得到,主观给出的实际都是测得值。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]无论采用何种仪器或手段(包括数学分析等数据处理手段),谁也测量不出圆周率的真值。[/font][font=宋体]就是说,自然界许许多多物理量的真值甚至可能是人类的数字所不能完整描述的,我们只能接近而不能达到。[/font][font=宋体]但定义本身除外,如:[/font][font=Tahoma, sans-serif]0[/font][font=宋体]值,圆周角[/font][font=Tahoma, sans-serif]360[/font][font=宋体]度等。[/font][font=Tahoma, sans-serif]2[/font][font=宋体]、并不排除人类的测得值和某个物理量的真值有正好碰巧完全绝对相等的时候,但这种情形即使出现了我们主观却不可能知道。[/font][font=Tahoma, sans-serif]3[/font][font=宋体]、如果真值都已经确定知道,那就不需要再去测量(以寻求真值为目的的测量)了。[/font][font=宋体]正因为真值无法获得,误差的数值就是未知数,所以测量误差理论的研究一开始就围绕着二大任务:[/font][font=Tahoma, sans-serif]1[/font][font=宋体]、测得值与真值接近程度的评价方法[/font][font=宋体]——[/font][font=宋体]误差评价方法。[/font][font=Tahoma, sans-serif]2[/font][font=宋体]、获得最佳测得值的数据处理方法。[/font][font=宋体]这里的最佳测得值当然应该是与真值最接近的测得值。但如果连测得值真实性评价问题都没有一个公认的评价方法,最佳测得值当然是无从谈起的。所以,二大任务中第一个任务才是根本。[/font]6.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]误差评价的困境[/font][font=宋体]任何测量学科,无论仪器、计量还是测绘等,测量的目的都是为了追求测量真实,即追求测得值与真值接近。那么如何评价测得值的真实可靠度呢?如何对测得值的误差进行评价呢[/font]?[font=宋体]自然,人们首先都会想到,测得值误差小则真实可靠度高,反之,误差大则可靠度低。但是,误差的概念是测量值与真值的差异量,因为真值未知,误差最明显特质是未知性。如果已知真值就没有测量的必要,如果已知误差谁都会使其改正而获得真值。可见以误差的实际值来评价测得值的可靠度是一个悖论。[/font][font=宋体]可能有人会说,计量部门不是有用于仪器检验的真值吗?只要计量部门对仪器进行检验确保仪器的可靠性不就行了吗?[/font][font=宋体]这当然是过去比较普遍的思维认识,但这是片面的。问题是,计量检测部门的任务是对仪器误差进行测量,提交误差的测得值,但他们也不知道误差的真值,也没有谁给他们提供过任何其他物理量的真值。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]米长的真值——国际计量大会只是给出了一个米长定义而从未给任何国家提供过米长的实体。[/font][font=宋体]其实和所有测量学科一样,计量部门的真值仍然是通过测量而得到的[/font][font=宋体],目前计量界用于检验误差的许多所谓真值或基准实际都是具有误差的测得值或仪器[/font][font=宋体]。[/font][font=宋体]【例】[/font][font=楷体]我国计量部门用于给光电测距仪做计量检验的长度基线场基本都是由我国的测绘部门——国测一大队实施丈量的,这些基线的所谓真值实际是测绘部门的测得值;而丈量基线所使用的铟钢尺又是由仪器厂商制造、通过计量部门检定了的,而计量部门用于检验铟钢尺的标准仪器还是由仪器厂商制造……。[/font][font=宋体]就是说,计量部门以某些所谓的真值或仪器为基准对被检仪器的误差进行检测和其他测量领域用仪器为基准对物理量进行测量是同一回事。如果认为计量检测部门的真值或标准仪器的误差可以忽略,那么其他测量部门也同样可以说其所使用的仪器的误差可以忽略,关键是这种“可以忽略”说法的凭据是什么?[/font]——[font=宋体]最终还是落脚在未知误差的大小程度的评价问题上来了。[/font][font=宋体]事实也是如此,无论在计量标准器的建立上,还是在计量标准规范的编制上,包括测绘学、仪器学在内的其他所有测量学科,事实上都已经扮演了重要的角色,本来就都是计量活动的直接参与者,一个完全独立于测绘、仪器等学科之外的孤立的有真值的计量学科根本就不存在。这就提示我们,在我们讨论测量理论的时候,应该建立一个广阔的视角,把所有的测量学科看成一个整体。[/font][font=宋体]既然计量部门的所谓真值也是由测量而得来,他们的所谓的真值原来也是一个测得值,是一个可靠度更高的测得值而已。那么,如何在没有绝对真值的情况下评价测得值的真实可靠度呢?“可靠度更高的测得值”的判断是依据什么指标得出来的呢?如何评价测绘部门提供的长度基线的可靠度呢?为什么要用基线场检验测距仪而不能用测距仪检验基线场呢?各种各样的不同可靠性等级的真值的排序依据又是什么呢?究竟应该以什么指标作为衡量测量可靠性的依据呢?[/font][font=宋体]正因为如此,测量误差评价才成为测量学的一个基本理论问题,而且显然应该是一个统一的理论体系。[/font][font=宋体]目前,在[/font][font=宋体]《[/font][font=宋体]国际通用计量学基本术语(VIM)》[/font][font=宋体]中,涉及测量误差评价的概念有很多,有精度(精密度)、准确度(正确度)、精确度(准确度)、不确定度、限差、最大允许误差([/font]MPE[font=宋体])等。如此繁多混杂的概念几乎让人晕头转向,以至于人们常常各说各话,争执不休。[/font]7.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]测量理论的现状[/font][font=宋体]因为真值和误差都是未知数,人们将概率论应用到测量理论的解释中,寄希望用概率的方法对误差做出评价。但因为人们又注意到重复测量(试验)中测得值是随机变化的而真值是恒定的,所以人们把测得值看作是随机变量而把真值看作是常数,于是诞生了误差分类学说,所谓有精度、准确度、精确度等就是这一理论体系的核心概念。一直以来,基本没有人怀疑过这一概念逻辑体系的数学严密性。[/font]8.[font='Times New Roman'] [/font][font=黑体]测量理论的最新进展[/font]20[font=宋体]年前的[/font]2000[font=宋体]年,叶老师发现了一种日本产全站仪都存在一种特别规律的非原理性误差,属于人为误差,经研究判定这是机载软件设计错误所导致,存在于轴系补偿功能模块之中,于是汇报于国家质量技术监督局。但国家质监局所委托的鉴定机构最终给出的结论是,该误差属于有规律的系统误差,仪器仍然属于高精度合格仪器。这是当年轰动一时的国际新闻[/font][font=宋体]。[/font][font=宋体]叶老师意识到这一调查结论来自于传统测量理论中系统误差不影响精度(精密度)的概念教条。[/font][font=宋体]但是,[/font][font=宋体]叶老师[/font][font=宋体]又很清楚地知道,这一误差实际上是影响导线网的测量精度的,这个概念教条与实践不符。于是,这就开启了一个长达[/font]20[font=宋体]年的对传统测量理论概念逻辑问题的追根溯源和对新概念测量理论解释方法的探索历程。[/font][font=宋体]现在,已经查明,问题的真正根源就在于,传统测量理论对常数和随机变量的解释跟概率论概念不一致,以致于传统测量理论的整个误差分类概念逻辑体系存在系统性的问题。[/font][font=宋体]与传统测量理论完全不同,新概念测量理论认为,测得值和观测值都是数值,属于概率论中的常数,而误差和真值才是需要用概率范围描述的随机变量。于是,新概念测量理论基于误差无类别的认识而展开,系统误差、随机误差、精度、准确度、精确度等误差分类概念就被完全废弃了。[/font][font=宋体]现在,这些学术批判和新概念理论解释已经发表于[/font]7[font=宋体]个国际国内的知名期刊中,其中[/font]4[font=宋体]篇[/font]SCI[font=宋体]论文(英文)、[/font]1[font=宋体]篇[/font]EI[font=宋体]论文(英文)和[/font]2[font=宋体]篇中文核心期刊论文。因为涉及到对传统测量概念的批判,这些论文的发表自然比较艰难,耗时巨大。[/font][font=宋体]和科学史上任何一次理论变革一样,基于认知能力、情感、自身利益等多方面的因素,新的理论思想总是要不同程度受到传统势力的阻扰,新概念测量理论当然也遭受到了同样的待遇。目前,个别当权者不惜违背教育伦理、以滥用职权的手段来阻止这一新的理论思想向学生传播,并拒绝讨论教学内容的更新问题,其私心不言自明。[/font][font=宋体]所以,叶老师有责任尽最大努力把新的测量理论思想传播出去,让学生尽早知道自己是在被灌输错误的数学概念,让学生尽早接受正确的理论思想。否则,以讹传讹,以错教错,代代相传,那将永远没完没了。[/font][font=宋体]——[/font][font=宋体]这也就是开立这一微信公众号的初衷,叶老师将在这里完整解析新概念测量理论的概念逻辑与应用。也所以,无论您是否从事测量行业,叶老师也拜请您关注和宣传本公众号,我们每个人的绵薄之力也能形成维护学术公德的强大力量,善举终还福报。[/font] 20213 20[font=宋体]于武汉大学[/font][font=宋体][/font][font=宋体]欢迎关注公众号《测量理论研究》[img=,258,258]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103221554215390_5986_2101846_3.jpg!w258x258.jpg[/img][/font][font=宋体]和微信视频号《仪器匠》[img=,282,284]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/03/202103222141222047_1308_2101846_3.png!w282x284.jpg[/img][/font]

  • 标准物质的定义及基本要求

    关键词:标准物质 国家标准物质 中国标准物质 北京标准物质 标物中心 1.测量和测量的一致性 测量是人类认识自然和改造自然的一种基本手段,是人们为了解物质的属性与特征而进行的全部工作。例如,用天平称物质的质量;用尺量物体的长度;用化学方法或仪器分析的方法测定材料的组成、含量或特性都是测量的具体事例。 当对物质某一特性进行多次测量,测量的结果重复性好,而且不存在任何系统误差时,则可认为测量是准确的。准确测量正确地反映了客观事物所处的状态及变化,使人们了解到事物的真实属性和特征。 在不同的时间或空问里,对物质的同一特性进行测量,所得到的测量结果在规定的范围内相符合时则认为,在这一范围内测量是一致的,常称为测量的“相容性”或具有“可比性”。实现测量的准确、一致,必须做到如下几点: (1)采用统一的计量单位; (2)推广标准化的测量方法; (3)颁布仪器检定规程和量值传递系统; (4)使用适宜的计量器具或标准物质。 采用统一的计量单位,为测量工作能超越时间、空间和行业的界限,获得可比较的测量结果奠定了基础。19世纪以前,世界上不同国家或地区沿用着不同的计量方法和计量单位,而且表示测量结果的方式也不同,给社会生产、生活、贸易往来以及科学技术交流带来了极大不便而生产的发展、社会的进步需要计量单位的统一。在我同历史上,秦始皇统一度量衡就是人类最早统一计量单位的一次尝试。只有当人们已认识到各种物理量之间普遍存在着一定的联系时,才有可能建立统一的计量单位制。1875年,20个国家签订了“米制”公约,设立了国际计量局(BIPM),负责推广和不断改进已统一起来的“米制”计量单位。约百年之后,1960年,国际计量委员会(CIPM)颁布了“国际单位制”(SI)。 1984年,国务院颁布“关于在我国统一实行法定计量单位”的命令,以立法的形式保证国际单位制在我国的推广和应用,同时还规定在1990年完成由“市制”、“米制”向法定计量单位制的过渡。法定计量单位的实施将为我国计量单位的进一步统一起着十分重要的作用。 在统一计量单位的基础上,通过如下任意一种方式,均可将业已统一的基本单位的量值和准确度传递到现场分析中去。 (1)测量仪器的逐级校准 使用计量基准、标准器具校准测量仪器,传递量值和准确度。例如,图1—1所示硬度测量仪器的逐级检定就是很好的例子。这种方式适宜各种物理量值的量值传递。 (2)发播标准信号 时间和频率的标准可以通过无线电波由计量部门直接传递给使用者。这一显著的特点使人们容易获取高精度的时间和频率标准。例如,美国标准局设有四个时间、频率标准信号发播站。其中之一柯林堡的发播站就设有高频、低频、甚低频发播系统,发播时间、标准时间间隔及频率标准等信号,在方圆1000km的范围内,使用者都可以接收到标准信号,校准测量仪器。我国也先后在长波、短波和微波波段内建立了标准时间和频率的广播,并通过电视台,利用彩色负载频发播频率信号。 (3)公布标准数据 现代科学技术需要有准确、可靠的物理、化学以及工程测量方面的技术数据,如在一定温度和压力下水的密度,某种材料的电学及热力学数据等。这些数据可来自富有经验的实验室,亦可摘自一些科技文献,均需经过严格的实验测定或验证后予以公布,称为标准数据。使用者可通过查阅出版物获得标准数据,在规定的条件下,在实际测量中复现该数据,借以检查测量方法的准确程度。1963年在美国正式成立一TN家标准数据系统,下设由政府部门所属实验室、工业实验室及大专院校组成的标准数据中心,如化学动力学标准数据中心、辐射化学标准数据中心等40余个。在美国标准局内,设立了标准数据办公室,负责协调各标准数据中心的工作。在原苏联国家标准委员会下设立标准数据研究所,组织各工业部门和科研单位收集和积累必要的、准确的技术数据,提供给使用者。 (4)发布标准方法 标准方法(reference:met:hod)是经过科学实验证明为准确的测量方法,作为一种测量方法,绝对准确、没有任何系统误差存在是很难达到的。人们研究标准方法,首先要搞清楚方法原理,找到主要系统误差所在,进而加以修正或使其限定在允许的范围内,从而提高测量方法的准确度和可靠性。标准方法常用来研究和评价现场测量方法,为工作级标准物质定值。所以标准方法的准确度通常按比现场测量方法准确度低3~5倍设定,而且需要经过计量部门或有经验的实验室进行验证和确认后予以公布。在对现场测量方法进行评价的过程中,标准方法和标准物质的作用是等效的,也是相辅相成的。尤其在某些评价工作中,缺少适当的标准物质时,标准方法的作用显得更加突出。例如,临床化学分析中,待分析物质常是血、尿或其他体液、组织等,带有复杂的主体成分。在以血清、尿为主体成分的标准物质大量出现之前,采用标准方法比以纯物质或化学试剂作为临床标准校验临床分析方法更为有效。 (5)使用标准物质 在化学、物理化学以及工程特性测量中,使用标准物质传递量值,实现测量的准确、一致,是当前普遍采用的一种方式。也是本书所描述的中心内容。 2、标准物质的定义 标准物质是具有准确量值的测量标准,它在化学测量、生物测量、工程测量与物理汛量领域得到了广泛的应用。标准物质具有以下特点: (1)标准物质的量值只与物质的性质有关,与物质的数量和形状无关: (2)标准物质种类多,仅化学成分量标准物质就数以千计,其量限范围跨越12个数量级: (3)标准物质实用性强,可在实际工作条件下应用,既可用于校准检定测量仪器,评价测量方法的准确度,也可用于测量过程的质量评价以及实验室的计量认证与测量仲裁等; (4)标准物质具有良好的复现性,可以批量制备并且在用完后再行复制。按照“国际通用计量学基本术语”和“国际标准化组织指南30”,标准物质有如下定义: (1)标准物质(reference material.RM) 具有一种或多种足够均匀和很好确定了的特性值,用以校准设备,评价测量方法材料赋值的材料或物质。 (2)有证标准物质(certified reference material.CRM) 附有证书的标准物质,其一种或多种特性值用建立了溯源性的程序确定,使之可溯源到准确复现的用于表示该特性值的计量单位,而且每个标准值都附有给定置信水平的不确定度。 (3)基准标准物质(primary reference 1TIaterial.PRM) 这是一个比较新的概念,国际计量委员会(CIPM)于1993年建立了物质量咨询委员会(CCQM),在1995年的物质量咨询委员会会议上提出了如下定义:基准方法(Primary Meth。d。f Measurement,PMM):具有最高计量品质的测量方法,它的操作可以完全地被描述和理解,其不确定度可以用SI单位表述,测量结果不依赖被测量的测量标准。 基准标准物质:一种具有最高计量品质,用基准方法确定量值的标准物质。 从上述定义可以看出,标准物质具有两个显著特点: (1)具有量值准确性; (2)用于计量目的。这就澄清了有关标准物质的某些模糊概念,把那些不是用来校准计量器具和计量方法,同时也没有量值准确度要求的“产品系列标准样品’’(如棉花、粮食、毛、麻等产品标准样品)与标准物质区别开来。本书所讨论的是基于上述定义的标准物质。 国际标准化组织/标准物质委员会(ISO/REMCO)经过多年的讨论,在新发布的ISO/REMc0导则34(2009年第3版)和导则35(2006年第2版)中对标准物质给出了新定义: (1)标准物质RM 具有一种或多种足够均匀且稳定规定特性的材料,已被确定其符合测量过程的预用途。 注1:RM是一个通用术语。 注2:特性可以是定量的或定性的(例如:物质或物种的特征属性)。 注3:用途可包括测量系统的校准、测量程序的评估、给其他材料赋值和质量控制。 注4:在同一测量过程中,单一RM不能既用于校准又用于结果的确认。 注5:VIM有一个类似的定义(见IS0/IEC导则99:2007,5.13),但限定“测量”的术语仅用于定量而不能用于定性。然而,IS0/IEC导则99:2007,5.13的注3中明确包括定性的概念,称作“名义特性”。 (2)有证标准物质CRM 采用计量学上有效程序测定的一种或多种规定特性的标准物质,并附有证书提供规定特性值及其不确定度和计量溯源性的陈述。 注l:值的概念包括定性,如特征属性或序列,该特性的不确定度可用概率来表示。 注2:标准物质生产和定值所采用的计量学上有效程序已在IS0(~,uidt:34和IS0(~uid~135中给出。 注3:IS0 Guide 31给出了证书内容的指导。 注4:VIM有一个类似的定义(见IS0/IEC导则99:2007,5.14)。 从上述定义中可以看出,标准物质概念已从定量扩展到定性特性上,作为定性特性的不确定度可用概率来表示,例如某种酒的属性,可通过评酒师评定时的把握作为不确定度的表述。上述定义也扩大了标准物质的预期用途,只要符合测量过程的预期用途就可以是标准物质,因此质控样品实际上已纳入标准物质的范畴。 3、标准物质的基本要求

  • 【转帖】我国成为第四个独立测量普朗克常数的国家

    我国能量天平质量量子基准研究取得核心技术突破我国成为第四个独立测量普朗克常数的国家 据悉,我国能量天平质量量子基准研究取得核心技术突破。该院承担的“能量天平质量量子基准研究”课题4月29日通过国家质检总局组织的专家验收。课题通过独特的“能量天平”方案,使我国首次具备普朗克常数测量和千克基准稳定性绝对测量能力,成为国际上第四个可以独立测量普朗克常数的国家,步入国际计量前沿研究行列。 计量基准的准确与否,需要国际单位制7个基本单位的保证。而质量单位“千克”是7个基本物理量中唯一依靠实物基准保存和复现的一个物理量。为解决这一难题,目前已有多个先进国家计量院开展了此方面的研究,并提出了若干种解决方案。在国家“十一五”科技支撑计划重点项目“以量子物理为基础的现代计量基准研究”的支持下,中国计量科学研究院开展了此方面的研究。据课题负责人张钟华院士介绍,针对国外的研究现状,课题组独创性地提出了与国际上通行的“功率天平”方案不同的“能量天平”方案,通过对普朗克常数的测量,建立质量量子基准。目前,课题组已在国际上首次建立了能量天平法测量普朗克常数装置,并进行了实验验证,第一阶段测量普朗克常数的相对标准不确定度达到7.7×10-5,为国际计量界已获得的少数测量结果之一。 课题组还发挥我国量子化霍尔电阻基准世界领先水平的优势,攻克了互感量的精密测量等能量天平方案的核心技术,解决了3项国际难题:成功研制一套互感量的精密测量系统,将互感量溯源到量子化霍尔电阻和时间标准,互感测试系统测量不确定度达到1×10-7,优于国际上已发表的互感量精密测量的最小不确定度(3×10-6);研制成功一种负载系数极小的采样电阻,提出了负载系数自我校验方法,为能量天平方案中把互感量溯源到量子化霍尔电阻以及高精密稳流电流源的研制奠定了技术基础;研制成功一套稳定性达到3×10-7/30min,幅值达到250mA的磁场恒流源。 据悉,该项研究具有广泛的推广应用和产业化前景,将大幅度提高我国磁测量仪器、电测精密仪器的准确度,提高稀土资源利用价值,提升科技自主创新水平,具有重大的经济和社会效益。《中国质量报》------转自《中国质量新闻网》,仅仅为传递更多质量时讯。

  • 【资料】标准试剂!

    在分析化学中使用的那些具有已知含量(有的是指纯度)或特性值,其存在量和反应消耗量可作为分析测定度量标准的试剂称为标准试剂。简言之,标准试剂就是衡量其他物质化学量的标准物质。 尽管当前仪器分析广泛应用,但用仪器分析法测得的值大部分是物理量,欲将其转化成化学量就需要标准试剂(物质)。由此可见它的重要。 众所周知,分析数据的好坏和所用的的标准试剂质量有密切关系。因此,标准试剂和其他规格相比,其可靠性更高。一般是由保证试剂或 JIS (日本工业标准)试剂中选择出来的。但是标准试剂不是高纯试剂,标准试剂是要求严格控制主体含量,而高纯试剂使要求严格控制其杂质含量。 在我国习惯上将滴定分析用的标准试剂和相当于 IUPAC (国际纯化学和应用化学联合会)的 C 级的 PH 标准试剂称为基准试剂,而将其他的称为标准试剂。标准试剂和基准试剂总称为标准试剂。

  • 关于物理试验的标准物质

    这个问题发到物理试验版块没有人回答,这里大神多一点,关于熔体流动速率的标准物质,因为马上要做能力验证样品了,想确定一下,国标中要求结果保留两个有效数字,但是搜到的标准物质全部是3个有效数字,这种标准物质是不是不满足标准要求?

  • 科恩KERN电子工业天平校准技术

    校准天平是正确使用电子天平必不可少的。如果天平不进行校准,任何电子天平都无法获得准确的称量结果。衡器是人们生活中使用最为广泛的计量器具,人们用它来测量物体的重量或质量。在物理学中质量、长度和时间是三个基本物理量。“质量”的概念是在 1700 年左右由牛顿作为经典力学引入的一个“物理量”, 用来描述物体在运动时的“惯性”, 而我们的感官不能直接感受质量。但早在公元前两、三千年人们就懂得杠杆平衡原理, 即用简单的等臂天平来测量物体的重量或质量。现在的各种天平同样是测量物体质量的计量器具。砝码是质量计量的标准器, 通过它将约定的公斤基准砝码的标准质量传递到各类衡器来统一质量的量值。 大多数类型的衡器都可通过砝码来校准, 对于不能直接用砝码校准的衡器, 如皮带秤等自动衡器,也需通过间接方法, 使校准值能溯源到公斤基准砝码。使被校准衡器的称量值能溯源到公斤基准砝码,是衡器校准的基本要素。衡器校准的另一个基本要素是校准的方法和程序应尽量与衡器的实际称重过程一致。即满足我们计量的“准确一致、正确使用”的原则。至于温度、湿度等影响因子和干扰因子, 则是根据衡器使用的环境条件而定。 对于大型衡器的检定, 需要配备数吨到数十吨砝码。这不论对用户, 还是对基层的计量部门往往所配备的砝码量都达不到法定检定量的要求。另一方面用户要将这些砝码定期送到计量部门也是件费力、费时、费钱的事, 这是一个普遍问题。使用砝码比较仪( 高精度大量程秤) 通过与精度高的砝码比较来检定大砝码, 已得到大家的认同, 所以有条件的用户可以通过这种方法检定所用砝码,甚至可自己购买装置自行检定, 只需定期将该装置送计量部门检定。

  • 【资料】标准试剂相关知识!

    在分析化学中使用的那些具有已知含量(有的是指纯度)或特性值,其存在量和反应消耗量可作为分析测定度量标准的试剂称为标准试剂。简言之,标准试剂就是衡量其他物质化学量的标准物质。 尽管当前仪器分析广泛应用,但用仪器分析法测得的值大部分是物理量,欲将其转化成化学量就需要标准试剂(物质)。由此可见它的重要。 众所周知,分析数据的好坏和所用的的标准试剂质量有密切关系。因此,标准试剂和其他规格相比,其可靠性更高。一般是由保证试剂或 JIS (日本工业标准)试剂中选择出来的。但是标准试剂不是高纯试剂,标准试剂是要求严格控制主体含量,而高纯试剂使要求严格控制其杂质含量。 在我国习惯上将滴定分析用的标准试剂和相当于 IUPAC (国际纯化学和应用化学联合会)的 C 级的 PH 标准试剂称为基准试剂,而将其他的称为标准试剂。标准试剂和基准试剂总称为标准试剂。

  • 法美两科学家获2012年诺贝尔物理学奖[图] 他们测量和操控单个粒子并保持其量子特性

    http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def81206.jpg戴维·瓦恩兰http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def8220e.jpg赛尔日·阿罗什http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/011349804739421_change_hzp2a20_b.jpg 10月9日,在瑞典首都斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院专家解读2012年诺贝尔物理学奖得主研究成果。新华社记者 刘一楠摄 中国科技网讯 据诺贝尔奖委员会官方网站报道,北京时间9日17时45分,2012年诺贝尔物理学奖在瑞典斯德哥尔摩揭晓,法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家戴维·瓦恩兰因“提出了突破性的实验方法,使测量和操控单个量子体系成为可能”获此殊荣。 塞尔日·阿罗什和戴维·瓦恩兰各自独立发明和发展了测量及操控单个粒子的方法,并能在实验过程中保有粒子的量子力学特质,而这种方式在此之前被认为是不可企及的。两位科学家的工作领域均属于量子光学,事实上,他们所采用的方法还有很多共通之处:戴维·瓦恩兰使用光子来控制和测量被囚禁的带电离子,塞尔日·阿罗什则采用了相反的途径,他控制并测量了被囚禁的光子,具体需要原子穿越陷阱来实现。 塞尔日·阿罗什1944年9月11日出生于摩洛哥卡萨布兰卡,目前居住于巴黎。1971年在法国皮埃尔与玛丽·居里大学,即巴黎第六大学取得博士学位。现任法国巴黎高等师范学院教授和法兰西学院教授,兼任量子物理系主任。他还是法国物理学会、欧洲物理学会和美国物理学会的会员,被认为是腔量子电动力学的实验奠基者。曾获洪堡奖、阿尔伯特·迈克尔逊勋章、查尔斯·哈德·汤斯奖、法国国家科学研究中心金奖等诸多奖项。其主要研究领域为通过实验观测量子脱散(又称量子退相干),即量子系统状态间相互干涉的性质会随时间逐步丧失。脱散现象可对量子信息科学形成两方面的影响:一是涉及量子计算领域,另一方面则与量子通信相关。 戴维·瓦恩兰1944年2月24日出生于美国威斯康星州密尔沃基。1970年在美国哈佛大学取得博士学位。现任美国国家标准技术研究所研究员和组长,美国科罗拉多大学波德分校教授。他还是美国物理学会、美国光学学会会员,并于1992年入选美国国家科学院。曾获得阿瑟·肖洛奖(激光科学)、美国国家科学奖章(物理学)、赫伯特·沃尔特奖、本杰明·富兰克林奖章(物理学)等。他的主要工作包括离子阱的激光冷却,以及利用囚禁的离子进行量子计算等,因此被认为是离子阱量子计算的实验奠基者。(记者 张巍巍) 《科技日报》(2012-10-10 一版) 他们是量子物理实验派双杰 ——记2012年诺贝尔物理学奖获得者 http://www.stdaily.com/stdaily/pic/attachement/jpg/site2/20121010/00241d8fef0e11def85615.jpg 10月9日下午,2012年诺贝尔物理学奖揭晓。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评审委员会将奖项授予给了量子光学领域的两位科学家——法国物理学家塞尔日·阿罗什与美国物理学家戴维·瓦恩兰,以奖励他们“提出了突破性的实验方法,使测量和操控单个量子系统成为可能”。 诺奖官方网站称,塞尔日·阿罗什与戴维·瓦恩兰两人分别发明并发展出的方法,让科学界得以在不影响粒子量子力学性质的情况下,对非常脆弱的单个粒子进行测量与操控。他们的方式,在此前一度被认为是不可能做到的。 而这就是诺贝尔物理学奖此次垂青于两位实验派物理学家的原因。 进入量子光学的神秘之门 本届物理奖的两位得主戴维·瓦恩兰与塞尔日·阿罗什是同年生人。 塞尔日·阿罗什,1944年出生在摩洛哥卡萨布兰卡,1971年于法国巴黎的皮埃尔与玛丽·居里大学取得博士学位,目前在法兰西学院和法国巴黎高等师范学院任教授。在拿到本届诺贝尔物理学奖前,他已被业内誉为腔量子电动力学的实验奠基人。 戴维·瓦恩兰,1944年出生于美国威斯康星州密尔沃基,1970年于哈佛大学取得博士学位,目前作为研究团队带头人和研究员,就职于美国国家标准与技术研究院(NIST)与科罗拉多大学波德分校。瓦恩兰亦一直有着“离子阱量子计算实验奠基者”的头衔。 他们两人是量子物理实验派双杰。两人研究的范畴都属于量子光学,这一领域在上世纪80年代中期以后经历了长足发展,而他们的学术生涯一直在与单光子与离子打交道,研究光与物质在最基本层面上的相互作用。 曾经很长时间以来,实验派物理学家们想在一个微观层面上研究光与物质的相互作用,这完全是难以想象的事。因为,对于光或者其他物质的单个粒子而言,经典物理学已不适用,量子力学的法则在此时取而代之。但是单个粒子却很难从周围环境中被分离出来,并且,它一旦和周遭环境发生相互作用,便会立即丧失其神秘的量子特征。 如此让人束手无措的局面,使得很多量子力学理论所预言的怪异现象无法被科学家们直接观察到。于是长期以来,研究人员只能依靠那些法则已证明可能会影响到量子奇异特性的实验来进行观察研究。而这或许让实验派物理学家们感觉一直跟在理论的后边亦步亦趋。 真正改变实验物理学的人 扭转这一窘状的正是阿罗什与瓦恩兰,他们两人带领各自的研究小组,分别发展出理想的方法,用于测量并操控非常脆弱的量子态。 具体而言,两人所采用的方法既有共通特点亦各有精妙之处:瓦恩兰捕获带电原子(离子),随后使用光(光子)对其进行操控和测量,这些离子被放置在超低温中,防止被外界“打扰”。该方法关键在于巧妙的使用激光束以及激光脉冲抑制了离子的热运动,离子因此进入特定的量子叠加态中——叠加态正是量子世界最神秘的特性——从而保持住了单个粒子的量子特征。 而阿罗什虽然同样使实验处于真空和超低温环境,却采用的是完全相反的手段:利用原子对光子进行操控和测量。他将两面特制的、反射能力极强的镜子组成空腔,捕获住光子并让其在空腔中停留0.1秒——这点儿时间已足够光子在消失前绕地球一圈——这时他再让里德伯原子(比一般原子大1000倍的巨大原子)穿过空腔,每次通过一个里德伯原子,原子离开时,会“告诉”他空腔里还有没有光子。 试着分别去操纵一个光子与离子,借以深入洞察一个微观的世界——原本仅仅是理论学派的领域,正是塞尔日·阿罗什与戴维·瓦恩兰的研究“打开了新时代量子物理学实验领域的大门”。现在,借助他们的新方式,实验物理学家们得以操控粒子或对粒子进行计数。 实验、应用、改变人们的生活 但阿罗什与瓦恩兰的成就并不止于此。 在公布本届物理奖获得者后,诺奖组委会还介绍了两人的成果在应用层面上的意义。据组委会称,阿罗什与瓦恩兰在他们的研究领域采取了突破性的方法,产生其中一个应用是将建立起一种新型的、基于量子物理学的超快计算机,这或将导致极其先进的通信和计算模式。换句话说,这是向着研制具有惊人运算速度的量子计算机迈出了第一个脚步。科学家预想,或许,就在本世纪,量子计算机会彻底改变我们每个人的日常生活——正如经典计算机在上个世纪曾彻底颠覆每个人的生活方式一样。 而阿罗什与瓦恩兰的研究产生的另一个应用是:“会带来一种非比寻常的精准时钟,并在未来成为一个新的计时标准。”这种超高精度钟表的精确度将比今天所使用的铯原子钟高出数百倍。此前,世界最精确的时钟曾经就是瓦恩兰就职的科罗拉多州国家标准与技术研究所制造的量子逻辑钟,它的误差约为每37亿年1秒。 阿罗什与瓦恩兰展示了如何在不破坏单个粒子的情况下对其进行直接观察的方法,但他们做到的却不只是在量子世界控制住粒子,其带给人们生活的改变,将远超今天目力所能够看得到的。 那么,荣摘诺奖桂冠又是否改变了科学家本人的生活呢?据英国广播公司(BBC)在线版消息称,塞尔日·阿罗什本人仅仅提前了20分钟被组委会告知自己获奖的消息。 “我很幸运,”塞尔日·阿罗什说,但他指的并不是自己得奖这回事,“(接到来电时)我正在一条街上,旁边就有个长椅,所以我第一时间就坐了下来。”他形容那一刻的心情,“当我看到是

  • 【分享】近代计量学的发展

    [color=#0166a9]近代物理学的发展是从经典力学开始的,它研究宏观物体的低速机械运动的现象和规律,可追溯到17世纪初。这时欧洲的科学发展迅速,物理学已开始发展成为一门测量科学,它逐步引入了“物理量”的概念。如质量、力和加速度等,用它们之间的相互关系描述物理现象。英国物理学家牛顿深入研究了经典力学的经验规律和初步的唯象理论,发现了它的基本规律,以牛顿三定律和万有引力定律表示,奠定了经典力学的基础。在这些定律中,物理量之间的数学关系可看作是某个物理量的定义,也可看作是一种现象或物质性质的定义。因而,近代计量学的发展是与近代物理学同步发展和互相促进的。当物理量的测量知识逐渐形成科学体系,计量学就从实验科学中分离出来,成为一门提高物理量量化精确性的科学。随着天文学、数学、原子物理和量子物理学的不断发展,社会经济、文化不断进步,近代计量学的研究对象扩展,专业门类增多,量程从宏观拓宽到微观领域。计量学的内容更加完备,通常可以概括为:计量单位和单位制;计量器具(包括基准器和标准器);量值传递和溯源;物理常数、材料和物质特性的测定;不确定度、数据处理和测量理论及其方法;计量法制管理等方面。从计量的社会功能可分为科学计量、工程计量和法制计量。如果从伽利略到牛顿时期的近代科学革命算起,近代计量学已有300多年的历史,大致可分以下三个阶段。[/color]

  • 标准物质的特性(量)值

    标准物质的特性(量)值 分析化学中使用的标准物质通常是用来复现物质或材料的一种或几种特性。这些特性可以是某种纯化学物质、一种混合物的化学成分或某种物理化学特性。对于固体物质来说,还有一个从批量标准物质平稳转换为标准物质单元的过程。 在考虑研制和使用化学成分量标准物质时。首先要充分认识(被)分析物。这一点在实践上是很有意义的。因为,在一些测量活动中,经常遇到这样一种情况,有人曾经以高准确度测得的结果,过却发现并不是目标被分析物的含量。因此。在开始测定化学成分量之前一定要充分、正确地考虑分析对象的特异性。不经过正确的鉴别就进行定量分析不仅会造成资源浪费,而且还可能导致严重的,甚至是灾难性的后果。 如同在2.2节中所提到的一样,纯物质对于一些标准物质的制备来说是非常重要的。在制备溶液型标准物质,如校准溶液或其他合成混合物时,需要使用纯物质。其实,完全纯的物质实际上是不存在的。在实践中,只要总杂质含量很低,而且已知的杂质含量数据十分可靠,就可满足使用需要。然而,就是要达到这样一种要求实际上也是不容易的。这是因为直接测定样品的主成分,常常达不到准确度要求,如纯化铜中铜的质量分数为99.999%,这就要求测量的准确度水平在10。量级上,做到这一点是很困难的。因此,在实践中常常通过测定所有已知杂质并从100%中扣除而得。但是,从原理上来讲,这种做法的缺点是可能忽略一些重要杂质,如金属中的气体。 混合物的化学成分是标准物质所能提供的一种最重要的特性类型,即混合物中一种或几种特定(被)分析物的含量。显然,在化学成分测量(即定量化学分析测量)中化学成分量标准物质起着测量标准的作用。通常,我们并不需要测定混合物的所有成分,而只是测定与数据用途或数据使用目的有关的一种或几种特定的(被)分析物成分,同时对基体进行定性或半定量的说明就可以了。但是,天然气的化学成分测量显然是一个例外,因为测定天然气化学成分的目的是为了确定其热值,而计算热值需要用到所有成分含量的数据。 不过,标准物质也可用来复现多种物理化学特性的参考值。比较典型的例子有:燃烧热(苯甲酸)、国际温标的固定点(锌、锡和其他金属)和国际理论与应用化学联合会(IUPAC)pH标度的固定点(缓冲溶液)。另外,固态标准物质还可用来复现局部特性(如表面成分或其他特性)或者空间分布特性(如多孔材料中的孑L径分布)。某些物体,如硬度块,通常不称为标准物质,而称为参照物。总之,标准物质的种类很多,它们承载着各种不同的特性量值,既有可等分取样用于测量的大宗物质,也有作为整体使用的复制品。

  • 基于计算机的测量仪器的内部和外部校准

    基于计算机的测量仪器具有很大的灵活性,应用因而日益普及。通过控制仪器功能,可以开发满足特殊要求的测量系统。对任何测量系统来说,成本是第一个考虑因素。开发一个基于计算机的测量仪器的费用常常比购买一个独立的台式仪器要便宜几倍。这是由于硬件成本较低、软件可重复使用,且一个测试仪器常常可代替若干独立的测量仪器的缘故。 基于计算机的测量仪器与计算机行业联系紧密,它们得益于计算机技术的进步,这包括开放的通信标准、网络服务器和在仪器和桌面应用之间进行电子制表和字处理的简单界面。这些测量仪器也因计算机性能的稳定及价格的降低而获益,从而使基于计算机的测量仪器在没有加价的条件下性能得到持续的提高。 采用校准实现精确测量 大部分测量仪器以精度表的形式提供有关某一测量仪器的测量线路精确性的信息。精度规范表有助于确定测量仪器总的不确定性,然而,这些精确规范仅适用于被成功校准的电路板,因此,你必须在测量调整前后均要运用这些规范来验证板的工作。 测量仪器准确测量物理量变化的能力是按照一定的因子变化的。使用寿命、温度、湿度和暴露在外部环境的情况及误用都会影响测量的准确性。通过对所得测试结果与己知标准进行比较,校准将测量的不确定性进行了量化。它要验证测量仪器是否工作在规定的指标范围内。如果仪器的测量值超过了所公布的不确定性,那么就要调整测量电路以使之符合业已公布的规范。 经过一段时间,用户要对传统的测量仪器进行校准,基于计算机的测量仪器也一样需要校准。用户应当选择具备内部校准(也称自动校准)和外部校准工具的的基于计算机的测试仪器。 内部校准 如果你使用了如示波器这样的仪器,那时你已经完成了内部校准。事实上,当你改变垂直范围设置的时候,大部分示波器已完成了内部校准。基本上仪器将高精确度和板上电压源进行数字化,并将其读数与己知值相比较,然后将校准因子保存在仪器自身携带的电可擦除只读存储器中,这个自身携带的板上电压源也被校准为如NIST之类的大家所知的标准,进行内部校准的主要目的是补偿工作坏境的变化、内部校准温度的变化和可能影响测量的其它因素。 同传统的测量仪器一样,基于计算机的测量仪器应当支持内部校准。基于计算机的测量仪器的内部校准由调用校准测量电路的软件功能来启动。由于测量可立刻进行,并且无须等待这个内部校准无论何时调整垂直范围,因而由软件控制的内部校准技术可节省测试时间。 基于计算机的测量仪器被安装在桌面计算机、PXI/CompactPCI机箱,或VXI/VME 机箱这样的环境中,因为基于计算机测量仪器被安装于多种不同的计算机环境当中,设计人员应当记住基于计算机的测量仪器会受到电磁干扰和电源电压的变化的影响,还要在宽的温度范围下工作。传统的测量仪器由于同个人电脑的集成日益紧密,也面临类似的挑战。 消除电磁干扰的最基本的方案包括:将数字和模拟信号的地平面分开、对电源信号的进行局部过滤、对敏感元件进行屏蔽。为了补偿电压源的变化,可以采用DC-DC转换器提升电源电压,采用电压调节器控制板上电源的电压,采用大电容消除板上电源的谐波。可以采用板上温度传感器和内部校准来完成在操作环境下不同温度的校准。关于上述设计技术的资料,可查询NI网站上一篇题为“以基于PC的数据采集硬件来进行精确测量”的白皮书。

  • 物理学介绍

    物理学 物理学早期称为自然哲学,是自然科学中与自然界的基本规律关系最直接的一门学科。它以研究宇宙间物质各层次的结构、相互作用和运动规律以及它们的实际应用前景为自己的任务。 从17世纪牛顿力学的建立到19世纪电磁学基本理论的奠定,物理学逐步发展成为独立的学科,当时的主要分支有力学、声学、热力学和统计物理学、电磁学和光学等经典物理。本世纪初,相对论和量子论的建立使物理学的面貌焕然一新,促使物理学各个领域向纵深发展,不但经典物理学的各个分支学科在新的基础上深入发展,而且形成了许多新的分支学科,如原子物理、分子物理、核物理、粒子物理、凝聚态物理、等离子体物理等。在近代物理发展的基础上,萌发了许多技术学科,如核能与其它能源技术、半导体电子技术、激光和近代光学技术、光电子技术、材料科学等,从而有力地促进了生产技术的发展和变革。 19世纪以来,人类历史上的四次产业革命和工业革命都是以对物理学某些领域的基本规律认识的突破为前提的。当代,物理学科研究的突破导致技术变革所经历的时间正在缩短,从而在近代物理学与许多高技术学科之间形成一片相互交叠的基础性研究与应用性研究相结合的宽广领域。物理学科与技术学科各自根据自身的特点,从不 同的角度对这一领域的 研究,既促进了物理学的发展和应用,又加速了高技术的开发和提高。 我国的物理学专业,从来就不是纯物理专业,它是包括应用物理和技术物理在内的基础研究和应用研究相结合的专 业。建国以来,我国的许多新技术学科如半导体、核技术、激光、真空技术等的大部分,都是在物理学科中萌芽、形成和发展起来的。基础性工作与应用性工作同时并存、相互结合是我国物理学科的特点. 物理学科是一门基础学科。在物理学基础研究过程中形成和发展起来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密测量方法,已成为其他学科诸如天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学等学科的组成部分,并推动了这些学科的发展。物理学还与其他学科相互渗透,产生了一系列交叉学科,如化学物理、生物物理、大气物理、海洋物理、地球物理、天体物理等。这种相互渗透过程一直在进行之中,例如量子计算问题是当前的一个研究热点,有可能对信息科学产生重要的影响。数学对物理学的发展起了重要的促进作用,反过来物理学也促进了数学和其他交叉学科的发展。 物理学也是各种技术学科和工程学科的共同基础,物理量测量的规范化和标准化已成为计量学的一个重要研究内容。依据上述认识,物理学科可包含如下几个分支∶理论物理、粒子物理与原子核物理、原子和分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、声学、光学以及无线电物理。

  • 【分享】颜色测量中应注意的几点问题

    密度测量一直是印刷工业中最常用的测量方式,但密度计不能提供与人眼灵敏度相关的心理物理量,所以其分析测量能力是有限的。因此,在印刷品的检测与评价中,色度测量扮演着越来越重要的角色。在颜色测量中,为了得到能够正确反映印刷品质量的测量数据,必须注意以下几点问题。 1.白板校正 由于密度计和分光光度计是非常精密的仪器,在测量前都要进行测量仪器的常规校准,以便保证测量结果的准确性。一般情况下,每台设备都配备一个标准白板,例如DensiEye750密度测量仪、X-Rite500系列分光光度计等。根据测定数据的目的,我们选择在白板上还是在白纸上进行调零,设置好校正警告,如果超过校正时间则要进行白板的校正。 2.衬底 颜色测量值会因测量时选用衬底的不同而得到不同的色度值。黑白两种衬底对颜色测量值所造成的影响将因承印物透明度的不同而不同,且透明度越大的承印材料受衬底影响也越大。因此,在高质量的印刷生产及其颜色匹配检验过程中,应该注意在检测台上放置和使用正确的衬底。 一般推荐使用以下标准:当承印物的不透明度大于或等于99时,测量结果将不受衬底的影响,不透明度在95与99之间时,颜色测量时应使用黑色衬底,不透明度小于95时使用白色衬底。 在实际生产中,人们通常使用白色衬底作为颜色测量时的衬底。例如:当对具有较大透明度的塑料薄膜等包装印刷品进行颜色的测量与检验时,应在被测印刷品下放置符合ISO标准的白色衬底,避免产生不必要的误差。同时,在测量同一种承印材料上的色彩信息时,要注意选用相同的衬底,即要注意衬底使用的一致性。

  • 【分享】温度测量的基本概念

    温度测量的基本概念 温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。 华氏温标(oF)规定:在标准大气压下,冰的熔点为32度,水的沸点为212度,中间划分180等分,每第分为报氏1度,符号为oF。 摄氏温度(℃)规定:在标准大气压下,冰的熔点为0度,水的沸点为100度,中间划分100等分,每第分为报氏1度,符号为℃。 热力学温标又称开尔文温标,或称绝对温标,它规定分子运动停止时的温度为绝对零度,记符号为K。国际实用温标是一个国际协议性温标,它与热力学温标相接近,而且复现精度高,使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的《1968年国际实用温标-1975年修订版》,记为:IPTS-68(Rev-75)。但由于IPTS-68温示存在一定的不足,国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS-90,ITS-90温标替代IPTS-68。我国自1994年1月1日起全面实施ITS-90国际温标。 1990年国际温标(ITS-90)简介如下。 1.温度单位热力学温度(符号为T)是基本功手物理量,它的单位为开尔文(符号为K),定义为水三相点的热力学温度的1/273.16。由于以前的温标定义中,使用了与273.15K(冰点)的差值来表示温度,因此现在仍保留这各方法。根据定义,摄氏度的大小等于开尔文,温差亦可以用摄氏度或开尔文来表示。国际温标ITS-90同时定义国际开尔文温度(符号为T90)和国际摄氏温度(符号为t90) 2.国际温标ITS-90的通则 ITS-90由0.65K向上到普朗克辐射定律使用单色辐射实际可测量的最高温度。ITS-90是这样制订的,即在全量程中,任何温度的T90值非常接近于温标采纳时T的最佳估计值,与直接测量热力学温度相比,T90的测量要方便得多,而且更为精密,并具有很高的复现性。 3. ITS-90的定义第一温区为0.65K到5.00K之间, T90由3He和4He的蒸气压与温度的关系式来定义。第二温区为3.0K到氖三相点(24.5661K)之间T90是用氦气体温度计来定义. 第二温区为平衡氢三相点(13.8033K)到银的凝固点(961.78℃)之间,T90是由铂电阻温度计来定义.它使用一组规定的定义固定点及利用规定的内插法来分度. 银凝固点(961.78℃)以上的温区,T90是按普朗克辐射定律来定义的,复现仪器为光学高温计

  • 计量发展研究现状及研究水平—— 从静态测量到动态测量

    从非现场测量到现场在线静态测量使科学研究从定性科学走向定量科学,实现了人类认识的一次飞跃。现在乃至今后,各种运动状态下、制造过程中、物理化学反应进程中等动态物理量测量将越来越普及,促使测量方式由静态向动态的转变。现代制造业已呈现出和传统制造不同的设计理念、制造技术,测量已不仅仅是最终产品质量评定的手段,更重要的是为产品设计、制造服务,以及为制造过程提供完备的过程参数和环境参数,使产品设计、制造过程和检测手段充分集成,形成一体的具备自主感知一定内外环境参数(状态),并作相应调整的“智能制造系统”,要求测量技术从传统的非现场、事后测量,进入制造现场,参与到制造过程,实现现场在线测量。

  • 差压变送器和压力传感器的区别在哪里

    差压变送器和压力传感器的区别在哪里 经常看到很多朋友这样提问,“变送器和传感器到底有什么不同?”还有就是他们之间有什么联系?下面就阐述一下大家关心的概念问题,还有压力变送器与压力传感器之间的区别联系之处。  定义区别:传感器,是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称,通常由敏感元件和转换元件组成。变送器,是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器,传感器则是将物理信号转换为电信号的器件,过去常讲物理信号,现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表,二次仪表指利用一次表信号完成其他功能:诸如控制,显示等功能的仪表。  联系之处:传感器和变送器本是热工仪表的概念。当传感器的输出为规定的标准信号时,则称为变送器。传感器是把非电物理量如温度、压力、液位、物料、气体特性等转换成电信号或把物理量如压力、液位等直接送到变送器。变送器则是把传感器采集到的微弱的电信号放大以便转送或启动控制元件。或将传感器输入的非电量转换成电信号同时放大以便供远方测量和控制的信号源。根据需要还可将模拟量变换为数字量。  压力传感器和压力变送器一同构成自动控制的监测信号源。不同的物理量需要不同的传感器和相应的变送器。还有一种变送器不是将物理量变换成电信号,如一种锅炉水位计的差压变送器,是将液位传感器里的下部的水和上部蒸汽的冷凝水通过仪表管送到变送器的波纹管两侧,以波纹管两侧的差压带动机械放大装置用指针指示水位的一种远方仪表。当然还有把电气模拟量变换成数字量的也可以叫变送器。

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