长度的基准和标准.pptx

一、长度的基本单位一、长度的基本单位“米米”的定义及其复现的定义及其复现、米定义的历史演变、米定义的历史演变长度基本单位米定义的建立，经历了一个长度基本单位米定义的建立，经历了一个从自然基准到实物基准，又从实物基准到自然从自然基准到实物基准，又从实物基准到自然基准，最后发展为用物理常数来定义的演变过基准，最后发展为用物理常数来定义的演变过程。程。【米制的提出与复现米制的提出与复现】17901790年年，法国科学院受法国国民议会委托，首次，法国科学院受法国国民议会委托，首次提出提出“米制米制”概念概念。它将通过巴黎天文台的地球子午线长。它将通过巴黎天文台的地球子午线长度的四千万分之一定义为度的四千万分之一定义为“米米”。1792179217981798年年，在西班牙的巴塞罗那和法国的敦刻尔，在西班牙的巴塞罗那和法国的敦刻尔克间进行三角克间进行三角测量测量，得出通过巴黎天文台的地球子午，得出通过巴黎天文台的地球子午线从赤道到地极点的距离，并以它的千万分之一线从赤道到地极点的距离，并以它的千万分之一(相当相当于地球子午线的四千万分之一于地球子午线的四千万分之一)作为一米的长度，于作为一米的长度，于17179999年用铂金年用铂金制成制成横截面积为横截面积为25.34.0525.34.05毫米的矩形毫米的矩形端端面基准面基准米尺，米尺两端面间的距离即为一米。它保存米尺，米尺两端面间的距离即为一米。它保存在法兰西共和国档案局，所以称为在法兰西共和国档案局，所以称为“档案米尺档案米尺”，又，又称，称，“阿希夫米尺阿希夫米尺”。复现误差复现误差0.20.2【第一次国际米定义第一次国际米定义】实物（实物（线纹线纹）基准，不确定度）基准，不确定度1.110-71.110-7国际基准米尺（米原器）国际基准米尺（米原器）：18881888年，国际计量局从年，国际计量局从3131根用铂铱合金制成的尺子根用铂铱合金制成的尺子中选出与阿希夫米尺长度最接近的第中选出与阿希夫米尺长度最接近的第号米尺作为号米尺作为国际基准，此即国际基准，此即“国际基准米尺国际基准米尺”。其复现精确度。其复现精确度可以达到千万分之一。可以达到千万分之一。定义：定义：18891889年，第一届国际计量大会正式承认并重新把年，第一届国际计量大会正式承认并重新把“米米”定义为：定义为：“在在00时，尺的中性面上两条刻线沿尺轴方向的长度时，尺的中性面上两条刻线沿尺轴方向的长度为一米为一米”。从此，从此，“米米”的定义由端面距离转为刻线间距离。的定义由端面距离转为刻线间距离。1889：表示国际米原器的截面：表示国际米原器的截面【第二次国际米定义第二次国际米定义】自然基准自然基准，不确定度，不确定度2.510-82.510-8 19601960年的第十一届国际计量大会通过以年的第十一届国际计量大会通过以“氪氪-8686的辐射光波长定义的辐射光波长定义“米米”的决定。这个的决定。这个“米米”的的定义是：定义是：“1 1米等于氪米等于氪-8686原子在原子在2P102P10和和5D55D5能级之间跃迁时，其辐射光在真能级之间跃迁时，其辐射光在真空中的波长的空中的波长的1650763.731650763.73倍。倍。”同时宣布废除同时宣布废除18891889年确定的米定义和国际基准米尺。这样年确定的米定义和国际基准米尺。这样“米米”在规在规定的物理条件下在任何地点都可以复现，所以也有定的物理条件下在任何地点都可以复现，所以也有称之为自然基准的。称之为自然基准的。【第三次国际米定义第三次国际米定义】最新米定义，最新米定义，基准为基准为基本物理常数基本物理常数。、最新米定义及其复现、最新米定义及其复现（1 1）定义：）定义：19831983年年1010月召开的第月召开的第1717届国际计量大会届国际计量大会,通过通过了现行了现行的最新米定义是：的最新米定义是：“1m1m是光在真空中于（是光在真空中于（1/2997924581/299792458）s s的时间间隔内所行进的路程长度的时间间隔内所行进的路程长度”。（2 2）复现：定义的实现（实物化）复现：定义的实现（实物化）,有三种复现方法。有三种复现方法。【飞行时间法飞行时间法】根据式根据式=C=C t t，精确测出平面电磁波通过路程，精确测出平面电磁波通过路程的时间间隔的时间间隔t t、光速、光速值值C C给定，从而求得长度值给定，从而求得长度值。用于天文、大地等测量工作的复现方法用于天文、大地等测量工作的复现方法.【真空波长法真空波长法】用频率为用频率为 f f 的平面电磁波的真空波长来复现米。这个波长是通过测的平面电磁波的真空波长来复现米。这个波长是通过测量平面电磁波的频率量平面电磁波的频率f f，然后应用关系式，然后应用关系式 c/fc/f得到的。用真空波长法复现米，在实际使用中仍可得到的。用真空波长法复现米，在实际使用中仍可应用传统的光波干涉法。应用传统的光波干涉法。用于实验室计量测试工作的复现方法用于实验室计量测试工作的复现方法.【用于一般测量工作的复现方法用于一般测量工作的复现方法】直接应用国际米定义咨询委会（直接应用国际米定义咨询委会（CCDMCCDM）推荐的几种稳频）推荐的几种稳频激光器的频率值与波长值。要求：按推荐的波长值、使激光器的频率值与波长值。要求：按推荐的波长值、使用条件、不确定度使用。用条件、不确定度使用。19921992年年第第8 8届届CCDMCCDM总结了稳频激光技术的进步，改善总结了稳频激光技术的进步，改善了了5 5种种（19821982年第年第7 7届届CCDMCCDM推荐推荐的）的）稳频激光辐射标准谱稳频激光辐射标准谱线的标准不确定度，并根据发展需要又增加了线的标准不确定度，并根据发展需要又增加了3 3种新型稳种新型稳频激光辐射谱线作为复现米定义的标准辐射谱线。这频激光辐射谱线作为复现米定义的标准辐射谱线。这8 8种种稳频激光器是：稳频激光器是：甲烷稳频甲烷稳频3.39m3.39m氦氖激光器氦氖激光器 碘稳频碘稳频576nm576nm染料激光器染料激光器 碘稳频碘稳频633nm633nm氦氖激光器氦氖激光器 碘稳频碘稳频612nm612nm氦氖激光器氦氖激光器 碘稳频碘稳频515nm515nm氩离子激光器氩离子激光器 碘稳频碘稳频543nm543nm氦氖激光器氦氖激光器 碘稳频碘稳频640nm640nm氦氖激光器氦氖激光器 钙束稳频钙束稳频657nm657nm染料激光器染料激光器 1997年，12种2001年，13种中国计量科学研究院研制的波长标准中国计量科学研究院研制的波长标准19831983年，年，127127I I2 2饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的633nm633nm一种一种19861986年，年，CHCH4 4饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的3.393.39 m m、127127I I2 2饱和饱和吸收稳频的吸收稳频的612nm612nm、640nm640nm共三种共三种19921992年，年，127127I I2 2饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的576nm576nm一种一种19991999年，年，127127I I2 2饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的543nm543nm一种一种20042004年，年，1313C C2 2HH2 2吸收稳频的吸收稳频的1542nm1542nm一种一种20052005年，年，127127I I2 2饱和吸收稳频的饱和吸收稳频的532nm532nm一种一种、新米定义的特点新米定义的特点（1 1）将米的定义与单位的复现方法这两者分离。）将米的定义与单位的复现方法这两者分离。（2 2）新定义不仅废除了长度计量的实物基准，而且还废）新定义不仅废除了长度计量的实物基准，而且还废除了单一的长度计量基准。除了单一的长度计量基准。（3 3）新的米定义把真空中光速值）新的米定义把真空中光速值C C=299792458m/s=299792458m/s作为一作为一个固定不变的物理常数确定下来。光速值从此不再是个固定不变的物理常数确定下来。光速值从此不再是一个物理学中可测量的量，而作为一个换算常数。一个物理学中可测量的量，而作为一个换算常数。（4 4）在目前条件下，米定义的改变不影响米作为基本单）在目前条件下，米定义的改变不影响米作为基本单位的地位。这一特点使得目前通用的国际单位制不必位的地位。这一特点使得目前通用的国际单位制不必作任何改变作任何改变 ”。开放性：与复现无关开放性：与复现无关广泛性：各基准共存广泛性：各基准共存统一性：与时间单位统一性：与时间单位二、长度基准二、长度基准【计量基准计量基准】有时亦称最高标准，是在特定领域内具有当有时亦称最高标准，是在特定领域内具有当代最高计量特性的标准，用以定义、实现、代最高计量特性的标准，用以定义、实现、保持或复现量的计量单位，它是计量的最高保持或复现量的计量单位，它是计量的最高依据。依据。【长度基准长度基准】在长度计量领域具有当代最高计量特性在长度计量领域具有当代最高计量特性的标准，用以定义、实现、保持或复现长度的标准，用以定义、实现、保持或复现长度基本单位米的标准。基本单位米的标准。【长度基准的分类长度基准的分类】依基准实体分：端面基准和线纹基准（装置的构成）依基准实体分：端面基准和线纹基准（装置的构成）依精度等级分：国家基准、国家副基准、工作基准依精度等级分：国家基准、国家副基准、工作基准国家基准：国家基准：根据物理量基本单位的定义复现并保存单位量的根据物理量基本单位的定义复现并保存单位量的基准器具。基准器具。职能：用于统一全国长度单位量值。职能：用于统一全国长度单位量值。特点：具有高稳定性、可复现性和可比较性、法制性及目前特点：具有高稳定性、可复现性和可比较性、法制性及目前技术所能达到的最高准确度。技术所能达到的最高准确度。国家副基准：国家副基准：是与国家基准器具比对来确定其量值的测量器具。是与国家基准器具比对来确定其量值的测量器具。职能：保证国家基准器具不因使用频繁而降低精度。职能：保证国家基准器具不因使用频繁而降低精度。工作基准：工作基准：由国家基准或副基准校准或比对用于检定标准的由国家基准或副基准校准或比对用于检定标准的测量器具。测量器具。特点：一般是实物基准，包括线纹和端度（量块）两大类特点：一般是实物基准，包括线纹和端度（量块）两大类 。三、长度标准三、长度标准【长度标准长度标准】是按国家规定的不同准确度等级，作为检定和测是按国家规定的不同准确度等级，作为检定和测 量用的测量器具。量用的测量器具。【基准和标准的区别基准和标准的区别】准确度和测量中的作用不同，其它方面无本质区别。准确度和测量中的作用不同，其它方面无本质区别。【种类种类】：现有九大类：现有九大类 线纹长度标准（线纹尺）；端面长度标准（量块）；线纹长度标准（线纹尺）；端面长度标准（量块）；24m24m基线标准；基线标准；平面角标准；平面角标准；度盘检定标准；平面度标准（平晶）；度盘检定标准；平面度标准（平晶）；表面粗糙度标准（单、多刻线样板）；表面粗糙度标准（单、多刻线样板）；齿轮渐开线标准；齿轮渐开线标准；螺纹标准，丝杠标准及圆度标准。螺纹标准，丝杠标准及圆度标准。四、四、长度量值传递系统长度量值传递系统【概念概念】将米定义基准器与机械产品零件的尺寸精度联系起来将米定义基准器与机械产品零件的尺寸精度联系起来的法制制度或法制联系渠道称为量值传递系统。的法制制度或法制联系渠道称为量值传递系统。【目的目的】保证长度量值的统一和准确。保证长度量值的统一和准确。【我国长度现行的基本量值传递系统我国长度现行的基本量值传递系统】（表表2-12-1）。）。国家基准复现的国家基准复现的“米米”的准确长度，按照国家规定的的准确长度，按照国家规定的检定系统通过检定逐级或直接传递给工作中使用的、检定系统通过检定逐级或直接传递给工作中使用的、不同精度等级的长度测量工具。不同精度等级的长度测量工具。从米定义基准器传递到机械产品零件尺寸的主要环节从米定义基准器传递到机械产品零件尺寸的主要环节是实物基准器。是实物基准器。长度量值的传递体系长度量值的传递体系米定义米定义自自然然基基准准实实物物基基准准?