浅谈长度计量技术及其发展趋势

潘秀亮 于广学 吕俊

摘 要：长度计量技术在计量领域中占有重要地位，其应用十分广泛。十大类计量技术都是以长度信息的形式进行定量描述的，因此其发展趋势相当迅猛。

关键词：长度计量；计量器具；测量方法；测量误差

计量学采用当今最先进的科学技术，计量技术水平能够体现出当今的科技技术水平，而长度计量又是计量行业的基础，没有长度计量就没有计量，没有计量也就没有科学技术的发展，因而没有长度计量技术的迅猛发展，现如今科学技术的发展是寸步难行的。

1 长度计量发展史

在远古时代，生产、贸易、结算等各个方面都处于萌芽时期，因而这些方面都有了计量的需求，全世界各地就已经在度量衡方面有了发展。早在奴隶社会初期，由于生产和商品交换的发展，有人利用度量衡来防止图谋私利；相传大禹为了治理水患，创造了测量工具规、矩和准绳，并以自己的身长和体重作为长度和重量的标准；商鞅变法对田亩制度作出了新规定：“举足为跬，倍暌为步”；自从秦始皇一统全国以后，他就制订了统一全国的度量衡，推行“一法度衡石丈尺，”也就是统一度量容器，令长度、体积、质量均有统一的标准；汉代人经常使用自然人体部位或者是自然物体作为标准来测量某个量，如“布手知尺”“手捧成升”“迈步定田”“一黍之广度之”。

近代计量的开始以1875年签订的“米制公约”为标志。在近代计量的历史上，长度计量摆脱了以自然人体部位和自然物体作为计量基准，这一时期发展为以科学技术为主体的科学计量时代。但是这一时期的科学技术水平依然有限，当时的计量基础大多数是经典理论下的宏观实物。例如长度基准是米基准原器，米基准原器用铂铱合金制成，其根据是地球子午线长度，其长度为地球子午线长度的四千万分之一。20世纪初，我国由于战争等内忧外患情况较复杂，因而国家经济发展较落后，直至20世纪50年代经济才刚刚有所复苏，也就在1955年国家才成立了国家计量局。国家计量局促进监督计量方面国家的计划，并协调计量领域相关测试的实施和检定、校准工作的开展。国家计量局成立了以后，开始推行米制并且制订了统一国家计量制度的一系列法律法规，直到这时我国近代计量科学体系有了基本的雏形。

1960年，国际计量大会决议并通过了建立国际单位制，从此进入现代计量的时代。1983年，在第十七届国际计量大会上通过了新的米的定义，即光在真空中（1/299 792 458 s）时间间隔内行进的路程的长度为1 m。此时米的复现不确定度能够达到10-12～10-11量级，在这一定义中涉及了一些相关基本物理常数，这将大大减小计量基准复现的不确定度，以满足科学研究、生产和社会发展的需要。现当代的长度计量技术已成为一门综合性技术，广泛涉猎了精密仪器、电、光以及电子计算机等方面，并将现代技术相融合，其发展势态迅猛，是一门前景广阔的技术。

2 长度测量的方法

2.1 直接测量法和间接测量法

直接测量法是指不必测量与被测量有函数关系的其他量，而能直接得到被测量值的一种测量方法，例如用卡尺测量块的长度，卡尺的读数值就是量块的长度值。间接测量法是指通过测量与被测量有函数关系的其他量，从而得到被测量值的一种测量方法。例如长方形面积就是通过测量其长度和宽度用其乘积来确定的。

2.2 微差测量法和符合测量法

微差测量法是将被测量与同它只有微小差别的已知同种量相比较，通过测量这两个量值间的差值以确定被测量值的一种测量方法成为微差测量法，用量块在比长仪上测量环规孔径或者活塞直径，利用的就是微差测量法。符合测量法就是用观察某些标记或信号相符合的方法，来测量出被测量值与作为比较标准用的同一种已知两值之间微小差值的一种测量方法，用卡尺测量工件尺寸，使游标上的刻线与主尺上的刻线相符合，来确定零件的尺寸大小，利用的就是符合测量法。

3 长度测量误差的处理

3.1 系统测量误差

系统测量误差是指在重复测量中保持不变或者按照可预见方式变化的测量误差的分量。测量误差分为系统测量误差和随机测量误差，系统误差是其中的一个分量，其来源可以是未知的也可以是已知的，对已知的来源可以采取措施减小甚至消除。

3.2 随机测量误差

随即测量误差是指在重复测量中按照不可預见的方式变化的测量误差的分量。测量误差分为系统测量误差和随机测量误差，随机测量误差也是其中的一个分量，影响量的随机变化能够引起随机误差，随机误差也导致了重复测量中数据的分散性。

4 长度计量的发展趋势

长度计量直接关系到人们的健康、安全和切身利益，长度计量领域计量器具量多面广，它覆盖了人们生活的方方面面。同时在广泛的社会活动中，每天都进行着大量的长度计量活动，贸易结算、医疗卫生、安全防护、环境监测各方面都离不开长度计量，长度计量技术作为计量技术的基础，它为测量的准确、可靠提供了保障，更是确保了国家计量单位制度的统一和全国量值的准确可靠。长度计量技术在各个宏观微观领域应用广泛，在宏观天体距离的测量上，长度测量技术保证测量精度更高，距离更加准确；在微观长度测量领域，随着技术水平的提高，势必给微观位移量测量带来新的大发展。计量技术水平代表着一个国家的国力和竞争力，而长度计量技术的发展势头迅猛，它应用在祖国的各行各业，在国民经济发展的方方面面都起到了决定性的作用。在现代经济社会建设中，长度计量技术是计量基础。长度计量技术虽然不是能够直接生产出产品和创造出经济价值的实际性技术，但它却能创造出更多更大的经济效益和经济价值，其意义深远。

新中国成立以后，全国计量工作者一直努力按照国家的要求，全面建设国家的现代计量体系。而今，在党的“十八大”的号召下，国家发布了2013—2020年的《计量发展规划》，规划对我国的计量工作重点部署，这充分体现了计量工作对于科技进步、社会发展、产业升级和人民福祉有着重要的作用。