精准计量将为产业发展插上翅膀

2019-05-20来源: 长沙晚报
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  5月20日是第20个世界计量日。科技要发展,计量须先行。从今天开始,全世界计量单位使用将有新变化,并将在未来推动科学发展和产业革命。这个变化是,被重新定义的质量单位“千克”、电流单位“安培”、温度单位“开尔文”、物质的量单位“摩尔”这4个国际单位,以及此前重新定义的时间单位“秒”、长度单位“米”和发光强度单位“埃德拉”,这些国际单位制基本单位共同构建起全新的国际单位体系。

  这一变化被评价为人类科学发展进步中的一座里程碑。它跟我们的生活有什么关联?它对产业发展将有怎样的推动?

  A 用物理常数定义国际单位

  最适合传递且更加可靠

  问:我们的理解中,一千克就是一千克,一米就是一米。为什么要重新定义国际单位制?

  答:一千克是多少?就是一千克,这没错。如果我告诉你,中国的一千克与法国的一千克可能是有误差的,你会觉得奇怪吗?这是计量质量标准的基准变化导致的误差。在18世纪,法国科学院定义“千克”这个质量单位,用铂铱合金制作了一个实物标准器,这个又被称为国际千克原器。1889年复制了40个铂铱合金圆柱体,经过与国际千克原器比对后,分发给《米制公约》成员国作为国家基准。

  科学家后来发现,百年来,其他国家千克原器与国际千克原器的质量发生了约0.05 毫克的变化。唯一实物基准的国际千克原器的稳定性受到质疑,有科学家提出使用自然界中的基本物理常数重新定义质量单位,让质量基本单位更加稳定、更适合传递、更加可靠,且适用于任何地点、任何时间。

  基于这样的科学探索路径,七个国际单位新构建的国际单位体系,保证了国际单位制的长期稳定性和环宇通用性,也将开启任意时刻、任意地点、任意主体根据定义复现单位量值的大门,可以说是人类科学发展进步中的一座里程碑。

  B “原子秒”替代“天文秒”

  时间精准度跃升一千万倍

  问:新定义的国际单位相比旧的定义,精准性体现在哪里?

  答:我们可以以“秒”这个时间单位来举例。大约50年前,第13届国际计量大会通过了新的秒定义,即用铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁频率的“原子秒”,替代了原来基于太阳公转周期定义的“天文秒”。  

  科学研究显示,这种变化让时间频率测量精度跃升了1000万倍以上,相当于从数年误差一秒精确至数千万年误差一秒。

  此后,高精度的时间频率广泛应用到人类生产生活的各个领域,如卫星导航、通信、电力、交通、金融等行业。正是因为有了“原子秒”的保驾护航,中国电网运行时间同步水平达到1微秒;采用5G技术的通信基站之间的时间同步水平达到100纳秒,甚至有望达到几十纳秒,从而使得一部电影的下载时间从几天缩短到几十秒、几秒。

  C 测量精度提升

  将带动产业跨越式发展

  问:重新定义的国际单位生效后,将会给长沙产业发展和百姓生活带来哪些变化呢?

  答:我们市民不会明显感受到新的国际单位制带来的变化,血压计该怎么用还怎么用,100米跑也不会多加一米。但新的国际单位体系的使用,对于今后产业的发展、科学技术的进步,将带来历史性的影响。计量方面研究专家认为,这种变革将为“量值溯源扁平化”奠定坚实基础,计量技术体系将经历历史性变革,世界测量技术规则将重构。

  例如,长度单位“米”不再是传统米尺,而定义为激光在真空中三亿分之一秒所走距离,由此使长度测量进入了原子级别。航空航天(含北斗)产业链是长沙重点打造的22条工业新兴及优势产业链之一,北斗作为时间和空间信息感知采集的关键技术,已在智能交通、物流跟踪、智慧市政等应用中发挥越来越重要的作用。而正是基于时间定义的量子化变革,才实现了卫星导航定位,成就了数万亿美元的卫星导航定位产品与服务市场。

  伴随测量精度的大幅提升,一大批革命性的新技术诞生,将带来产业的跨越式发展。例如,精准测量可支撑纳米技术和石墨烯的应用、促进先进制造中航空发动机的精度提升、推动精准医疗产业的发展。

  D 计量为质量工作打底

  服务“两个年”建设

  问:2019年长沙在开展“两个年”建设,如何发挥计量在“两个年”建设中的作用?

  答:一是加强计量技术基础建设,全面规划并组织实施社会公用计量标准的建设和升级改造,推进中国计量院长沙基地建设,提升计量技术基础,支撑产业发展和保障民生公平。

  二是进一步做好“民用三表”的计量管理。强化对加油机、“民用三表”等重点计量器具的监管,确保民生基本计量器具的可靠和准确。

  三是优化计量服务。深入落实强检计量器具免费检定政策,实施计量许可事项的权限下放,完善计量器具备案网上办理的便利化,做大做强国家检验检测高技术服务业集聚区;全面落实检验检测结果互认,改进道路交通车辆检验便民服务。

  四是进一步加大对计量违法行为的执法查处力度,针对短斤少两等群众关注的问题,及时回应市民举报投诉,认真组织开展集中打击行动,维护消费者合法权益。

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