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上篇1

第一章　长度计量1

1　概述1

1.1 长度计量的单位1

1.1.1 长度单位——米的定义与基本复现方法1

1.1.2 角度单位2

1.2 长度计量的特点3

1.2.1　先进制造技术中的长度计量3

1.2.2　工程中的长度计量5

1.2.3　纳米技术中的长度计量5

2　长度计量的发展历程与成果6

2.1 长度计量的发展历程6

2.1.1 初创时期6

2.1.2　全面开展建立基标准的研究6

2.1.3　激光干涉技术的广泛应用7

2.1.4　为其他各专业建标服务8

2.1.5　积极开发横向课题9

2.2 长度计量基准的构成9

2.2.1　SI基本单位的复现10

2.2.2　复现长度单位的实物基准10

2.2.3　复杂参量的工程基准10

2.3 重要计量基准与测量装置的结构与工作原理11

2.3.1 波长系列基准装置11

2.3.2　线纹基准装置13

2.3.3　端度基准装置15

2.3.4　大长度基准装置18

2.3.5 角度基准装置和旋光度国家标准装置21

2.3.6　齿轮基准装置24

2.3.7　石油螺纹参量基准26

2.3.8　平面度基准装置27

2.3.9　锥度基准装置27

2.3.10　表面粗糙度基准28

2.3.11　现有国家基标准28

2.4　国际比对交流28

2.5　近年获奖项目简况31

3　长度计量发展展望31

3.1 长度计量基准的优化31

3.1.1　基本原则31

3.1.2　近期需要建立和完善的长度计量基准32

3.1.3　随技术发展逐步完成的长度计量基准优化项目34

3.2 国内外长度计量研究的动向和长度基标准的完善34

3.2.1 线纹计量34

3.2.2　端度计量36

3.2.3　线胀系数计量38

3.2.4　大长度计量38

3.2.5 角度计量40

3.2.6　形位计量41

3.2.7　齿轮计量43

3.2.8　空间坐标计量44

3.2.9　纳米计量45

3.3 未来发展方向的展望48

3.3.1 多波长激光干涉测长技术的研究48

3.3.2 用于超精密工程的光干涉测量技术48

3.3.3　纳米计量的中长期工作计划49

3.3.4　激光跟踪空间坐标动态定位测量系统及溯源50

3.3.5　X射线干涉仪51

第二章　热工计量52

1　概述52

1.1　主要任务和专业设置52

1.2 主要量值的定义与复现53

1.2.1 温度53

1.2.2　压力77

1.2.3　流量84

2　发展历程与现状88

2.1 各实验室介绍88

2.1.1 高温实验室88

2.1.2 中低温实验室90

2.1.3　热电偶实验室92

2.1.4　压力真空实验室95

2.1.5　流量实验室97

2.2　获奖成果介绍101

2.3 国际比对情况101

2.3.1 CCT KC3102

2.3.2 CCT KC4103

2.3.3 CCT KC5104

2.3.4　CCM.p-K6105

3　未来发展方向105

3.1 热学部分105

3.1.1　温度计量研究方向105

3.1.2　热物性计量研究方向108

3.2 力学部分111

3.2.1 压力真空计量研究方向111

3.2.2　流量计量研究方向113

第三章　力学计量117

1　概述117

1.1　主要任务和专业设置118

1.2 主要领域119

1.2.1　质量计量119

1.2.2　密度计量120

1.2.3　容量计量121

1.2.4　力值计量122

1.2.5　扭矩计量123

1.2.6　硬度计量124

1.2.7　振动计量与冲击计量124

1.2.8　转速计量125

1.2.9　声学计量126

1.3 主要基准装置的结构及工作原理127

1.3.1　质量国家基准127

1.3.2　液体密度基准装置128

1.3.3 （0.5～4000）mL容量基准装置129

1.3.4　20MN基准测力机130

1.3.5　1kNm基准扭矩机133

1.3.6　6kN副基准测力机134

1.3.7　布氏硬度基准装置134

1.3.8　维氏硬度基准装置135

1.3.9　显微硬度基准装置135

1.3.10　洛氏硬度副基准装置136

1.3.11　耦合腔互易法声压基准装置137

1.3.12　瓦级超声功率副基准装置139

1.3.13　低频垂直向和水平向振动副基准装置140

1.3.14 中频振动基准装置143

1.3.15 高频振动基准装置143

1.3.16 （2.5×104～1×105）m/s2冲击加速度基准装置144

1.3.17 （4×102～2.5×104）m/s2冲击加速度基准装置144

1.4　现有的计量基标准145

2　力学计量发展历程与现状145

2.1 发展历程145

2.1.1　质量计量发展历程146

2.1.2　容量计量发展历程147

2.1.3　密度计量发展历程148

2.1.4　力值、扭矩计量发展历程149

2.1.5　硬度计量发展历程150

2.1.6　振动、冲击计量发展历程152

2.1.7　转速计量发展历程153

2.1.8　声学计量发展历程153

2.2 现状154

2.2.1　质量计量现状154

2.2.2　容量计量现状155

2.2.3　密度计量现状156

2.2.4　力值、扭矩计量现状157

2.2.5　硬度计量现状158

2.2.6　振动、冲击计量现状159

2.2.7　声学计量现状161

2.3　获奖成果介绍162

2.4　国际关键比对162

3　力学计量未来发展的展望167

3.1 力学计量基准优化方案167

3.1.1　质量167

3.1.2　密度169

3.1.3　容量170

3.1.4　力值170

3.1.5　扭矩170

3.1.6　硬度171

3.1.7　振动、冲击与转速171

3.1.8 声学172

3.2 学科发展方向172

3.2.1　质量计量展望172

3.2.2　容量计量展望178

3.2.3　密度计量展望181

3.2.4　力值、扭矩计量展望183

3.2.5　硬度计量展望185

3.2.6　振动、冲击与转速计量展望186

3.2.7　声学计量展望186

第四章　电磁计量189

1　概述189

1.1 电磁学SI单位体系189

1.2　主要任务和专业设置191

1.3　实验室介绍192

1.3.1 电阻基准及直流仪器标准实验室192

1.3.2　数字仪表标准实验室192

1.3.3 交流阻抗标准实验室193

1.3.4 交流电量标准实验室193

1.3.5　磁参量标准实验室194

1.3.6　磁记录材料标准实验室194

2　建立了比较完备的基标准194

2.1 国家计量基准194

2.1.1　电容基准195

2.1.2　电感基准195

2.1.3　交流电流基准196

2.1.4　交流电压基准196

2.1.5　交流功率基准197

2.1.6　磁感应强度基准197

2.1.7　电容器损耗因数基准198

2.1.8　单相工频电能基准198

2.1.9　直流电动势副基准199

2.1.10　直流电阻副基准200

2.2　国家计量标准200

2.3　通用关键技术201

3　不断进取　提高基标准水平201

3.1 近年来用世行贷款进行的技术改造及其取得的成果201

3.1.1　世行贷款项目202

3.1.2　其他技术改造课题207

3.2 近年来完成的科学研究课题208

3.2.1 国家三相电能标准208

3.2.2　建立国家电气安全检测标准209

3.3　正在进行的科学研究课题210

3.4　获奖成果介绍214

4　做国际电磁领域的积极成员214

4.1 国际比对215

4.2 实验室认可及国际同行评审223

4.2.1　参加国际互认223

4.2.2　实验室认可224

5　积极争取更大发展224

5.1 发展方向的初步考虑224

5.1.1 继续跟踪国际电磁领域内的新进展224

5.1.2　进行传统领域内电磁基标准的完善和改造226

5.1.3　重视磁领域基准的改造和发展227

5.1.4　开展电磁计量应用研究227

5.1.5　开展测量方法的研究228

5.2　为国际电磁计量领域做出更多贡献229

5.3　选拔和培养高水平的电磁计量研究人员229

第五章　时间频率计量230

1　概述230

1.1　内容和任务231

1.2 秒定义的变迁231

1.2.1 平太阳秒231

1.2.2　历书秒233

1.2.3　原子秒233

1.3 原子秒的物理复现236

1.3.1 经典的时间频率基准237

1.3.2　新型的铯原子喷泉钟238

1.4 时间计量的内容239

1.4.1 时刻计量239

1.4.2 时间间隔计量242

1.5 频率计量的内容242

1.5.1　频率准确度243

1.5.2　频率漂移（老化）244

1.5.3　频率稳定度245

1.5.4　相位噪声248

1.5.5　频率重现性249

1.5.6　频率的环境特性249

1.5.7　频标的开机特性及频率日波动250

2　时间频率计量的发展历程与成果250

2.1　国家基准的研制250

2.2　国家标准时间的建立251

2.3 国际比对和传递系统252

2.3.1 国际比对252

2.3.2　传递系统253

2.4　主要成果及获奖情况261

3　时间频率计量技术的优化与展望262

3.1 现有技术的改进和完善262

3.1.1　原子时标的算法262

3.1.2　时标钟组的完善262

3.1.3　时钟比对系统262

3.2 未来的发展方向262

3.2.1 GPS系统的应用263

3.2.2　卫星双向法263

3.3　发展战略264

第六章　光学计量265

1　概述265

1.1　辐射度计量265

1.2　光度计量266

1.3　激光辐射度计量267

1.4　材料光学参数计量268

1.5　色度计量269

1.6　光纤参数计量269

1.7　光辐射探测器参数计量270

2　光学计量的发展历程与研究成果271

2.1 光度计量271

2.1.1　发展历程271

2.1.2　研究成果及应用273

2.1.3　光度计量基准278

2.2 辐射计量279

2.2.1　发展历程279

2.2.2　研究成果及应用281

2.2.3　辐射计量基准289

2.3 激光辐射计量289

2.3.1　发展历程289

2.3.2　研究成果及应用295

2.3.3　激光辐射计量基准302

2.4 材料光学参数计量302

2.4.1　发展历程302

2.4.2　研究成果及应用305

2.4.3　材料光学参数计量基准307

2.5 色度计量308

2.5.1　发展历程309

2.5.2　研究成果及应用310

2.5.3　色度计量基准315

2.6 光纤参数计量316

2.6.1　发展历程316

2.6.2　研究成果316

2.7 光辐射探测器参数计量317

2.7.1　发展历程317

2.7.2　研究成果317

3　国际比对与交流318

3.1 国际比对318

3.2　国际学术交流324

4　光学计量技术的发展324

4.1　光度计量325

4.2　辐射计量326

4.3　激光辐射度计量327

4.4　材料光学参数计量328

4.5　色度计量330

4.6　光通信参数计量330

4.7　光探测器参数计量332

4.8　光学计量基准的改进与发展332

5　光学计量相关领域的发展展望334

5.1　光通信领域334

5.2　医疗研究和应用领域334

5.3　生物学领域335

5.4　新能源领域335

5.5　先进的制造技术领域335

5.6　新型材料的研究应用领域336

5.7　国防应用领域336

5.8　基础科学研究领域337

第七章　无线电计量339

1　概述339

1.1 无线电计量的内容339

1.1.1 频率范围339

1.1.2　参量及分类339

1.2 无线电计量的特点341

1.2.1 参量种类繁多，量程和频段极为宽广341

1.2.2　传输线和接头型式多样341

1.2.3　量值传递链较短342

1.2.4　计量标准投资大，仪器设备更新快342

1.3 无线电计量常用测量技术342

1.3.1 变换测量技术343

1.3.2　误差对消及修正技术343

1.4 无线电计量的量值溯源344

1.4.1 无线电参量与SI单位的关系344

1.4.2　无线电参量之间的关系344

1.5 无线电主要参量的计量346

1.5.1 电压计量346

1.5.2　高频和微波功率计量347

1.5.3　高频和微波衰减计量350

1.5.4　高频和微波噪声计量352

1.5.5 高频和微波阻抗计量354

1.5.6　相位计量355

1.5.7　脉冲计量358

1.5.8　场强计量359

2　无线电计量发展现状362

2.1 发展历程362

2.1.1　起步艰难　道路曲折362

2.1.2　努力奋斗　发展壮大363

2.1.3　与时俱进　开拓创新363

2.2 基标准的建立与科研水平363

2.2.1　科研成果与技术水平363

2.2.2　基标准建立与国内地位364

2.3 加强国际交流　参加国际比对373

2.3.1 国际交流和技术合作373

2.3.2 国际比对和比对结果373

2.4　及时调整方向　适应发展需求380

3　无线电计量展望380

3.1 发展动向380

3.1.1　现代通信的计量测试381

3.1.2　EMC的计量测试381

3.1.3　毫米波计量测试383

3.1.4　广播电视设备的计量测试384

3.1.5 医用电子设备的计量测试385

3.1.6　时域特性和脉冲波形计量测试385

3.1.7 高速微电子芯片的计量测试387

3.1.8　材料特性的计量测试387

3.2 无线电计量的方向任务388

3.2.1　发展方向388

3.2.2　主要任务389

第八章 电离辐射与医学396

1　概述396

1.1　我国及其他国家电离辐射计量学的发展396

1.2　电离辐射和辐射源398

1.3　电离辐射计量的任务399

2　电离辐射的量和单位400

2.1　放射性活度计量402

2.2　辐射吸收剂量402

2.3　中子剂量402

2.4 电离辐射计量的量值溯源体系402

2.4.1 电离辐射计量基准溯源体系402

2.4.2 电离辐射计量标准传递量值系统403

2.4.3 电离辐射量的国际比对403

2.4.4 电离辐射计量基准优化方案框图406

3 电离辐射计量基准及工作原理406

3.1　放射性活度基准中常用的探测器406

3.2 放射性活度基准407

3.2.1　4πβ（PC）活度基准装置408

3.2.2　4πβ（PC）-γ和4πX（PPC）-γ符合活度基准装置408

3.2.3　4πβ（LS）活度基准装置412

3.2.4　低本底4πα、4πβ活度基准414

3.2.5　2πα、2πβ粒子发射率基准装置415

3.3 辐射剂量基准及测量原理416

3.3.1 照射量单位的实际复现方法416

3.3.2　γ射线照射量基准417

3.3.3　中能X射线照射量基准418

3.3.4　石墨量热计吸收剂量基准419

3.3.5　水量热计吸收剂量基准422

3.3.6　硫酸亚铁剂量计吸收剂量基准423

3.4 中子剂量基准及测量技术426

3.4.1 中子源强度基准426

3.4.2　中子注量率基准427

3.4.3 中子吸收剂量基准428

4　电离辐射计量标准以及相关工作430

4.1　辐射加工剂量测量430

4.2　4πγ电离室活度测量标准431

4.3　锗γ谱仪活度测量标准433

4.4　大亚湾核电站环境放射性本底调查工作的质量保证435

4.5　放射性氡标准436

4.6 放射性标准参考物质437

4.6.1　放射性标准溶液437

4.6.2　放射性标准溶液的制备437

4.6.3　河泥沉积物环境放射性标准物质439

4.6.4　TG-1型152Euγ体标准源439

5　现代技术发展对电离辐射计量学的挑战439

5.1　应用领域提出的新课题439

5.2　电离辐射计量学的探索440

5.3 医学计量的发展440

5.3.1　计量将成为新世纪医学装备质量保证的重要技术基础440

5.3.2　新世纪医学计量发展前景分析441

第九章　工程光学计量443

1　眼科光学计量443

1.1 概述443

1.2 具有中国特色的眼科光学计量体系444

1.2.1　具有独创性444

1.2.2　计量建标与量值传递的新模式444

1.2.3　计量基标准与科研成果转化445

1.3　主要基标准研发过程445

1.4　以优势技术引领ISO标准的制定448

1.5 眼科光学计量的现状448

1.5.1　顶焦度计量基准449

1.5.2　现有工作基准及标准的构成及量值传递方法450

1.5.3　现有工作基准及标准的测量原理简介452

1.5.4　与计量基标准配套的各项技术法规470

1.6 眼科光学计量的发展展望471

1.6.1 国际发展动态472

1.6.2　应该关注的焦点472

1.6.3　不断满足社会需要476

1.6.4　眼科光学计量基标准量值溯源系统477

2　成像光学与几何光学计量478

2.1　成像光学计量478

2.1.1　光学传递函数概述479

2.1.2　光学传递函数像质评价工作基准481

2.1.3 光学传递函数测量装置的检定与校准485

2.1.4　光学传递函数测量中的主要误差来源486

2.1.5 成像光学计量的量值溯源系统486

2.2 几何光学计量487

2.2.1 光学材料折射率概述487

2.2.2　光学玻璃材料折射率标准490

2.2.3　预期建立的光学元件和医疗器械参数的量值溯源系统494

第十章　建立以量子物理为基础的新一代计量基准495

1　从实物基准到以量子物理为基础的自然基准495

2　计量院量子计量496

3　量子计量基标准的研究现状和近期展望497

3.1 从米到秒497

3.1.1 米定义和利用激光波长标准实际实现米定义497

3.1.2　复现时间频率单位秒铯冷原子喷泉钟499

3.1.3　飞秒光学频率梳500

3.1.4　光钟502

3.1.5　对频率计量基准的讨论503

3.2　量子电学基准504

3.3　精细结构常数的测量507

4　其他计量标准和测量方法的研究508

4.1　超导强磁场标准测量装置508

4.2　超导量子干涉器探测微弱磁场508

4.3　绝对重力干涉仪508

4.4　光纤光电子计量509

4.5　基于光学衍射的纳米光栅标准测量装置510

5　结束语511

下篇524

论文524

中国计量科学研究院的量子化霍尔电阻标准&张钟华　贺青　李正坤524

NIM新一代时间频率基准：激光冷却-铯原子喷泉钟&李天初　李明寿 林平卫　黄秉英537

我国的1V及10V约瑟夫森量子电压基准&李红晖　高原560

新一代长度国家基准——633nm He-Ne激光稳频装置&钱进　刘忠有　石春英 刘秀英　张小平　王捍平575

碘稳定固体激光频标&臧二军589

光学频率测量与自溯源的飞秒激光频率梳&方占军602

超导量子干涉器及应用&钟青　乔蔚川622

SPM与纳米计量&高思田　叶孝佑　邵宏伟637

坐标测量技术的领域划分&王为农652

新型精密光电高温计&原遵东　赵琪　段宇宁　王铁军　常富元　吴继彧668

辐射测温学研究综述&段宇宁677

液氮冻制冰套法对水三相点温度的影响&闫小克703

铂-钯热电偶的研究&陈伟昕　向明东　郑玮710

高精密自动绝热量热计&张金涛　原遵东　邱萍　段宇宁　孙建平724

正弦逼近法振动测量的理论研究和技术实现&于梅　孙桥734

我国电阻基准（装置）的现状及新研制的高阻标准&邵海明　梁波　林飞鹏743

交直流转换近年来的进展及其主要技术问题&张江涛761

标准电池测量自动化研究&王磊　刘瑞珉768

GPS共视法时间频率传递技术&高小珣　张越　高源 宁大愚　王伟波775

电视标准时间频率发播多普勒频移修正&高小珣　高源　宁大愚　王伟波789

频率测量及短期频率稳定度表征&张爱敏800

Internet网络时间服务&高小珣　高源812

电话时间服务&林平卫　王平　李明寿 王伟波　高小珣　赵晓惠827

低温辐射计关键测量技术的创新&吕正　姚和军　林延东　刘国文834

低温辐射计技术及其计量学应用&林延东839

d/0条件色度国家基准的研究与建立&马煜　林弋戈　陈遐举846

空间遥感器辐射定标系统的研究&李平　王煜　熊利民　李大欣　郑春弟854

同步辐射在计量学中的应用研究&熊利民　刘金元　李平　薛凤仪 杨永刚　李大欣　陈赤863

新的国家衰减标准装置&高秋来　李勇　徐晖877

同轴传输线阻抗和网络参数溯源系统&刘欣萌886

功率吸收钳校准的不确定度分析&谢鸣　吴钒　王维龙892

4πγ高压电离室活度测量国家标准&马国华899

正电子发射核素的电离室校准方法&马国华906

4πX-γ符合测量Yb-169核素活度&杨元第　李芬914

NIM与CIAE“60Co-γ射线空气中照射量率的比较测量”&胡家成　李景云 杨元第　郭文　杨小元　侯金兵　孙作利924

89Sr放射性核素的活度测量&杨元第　丁一琪　赵清　王载勇929

γ刀剂量场的测量与研究&胡家成　周汝信　杨元第　王湘南　彭继伟934

验光机用客观式模拟眼的研制及国际比对&王莉茹　马振亚942

角膜曲率计计量标准的研究&张吉焱　王莉茹　陈燕950

焦度计测量角膜接触镜后顶焦度的校准误差&王莉茹　张吉焱　马振亚958