1 简介和动机 本文件规定了所有根据国际单位制 (SI) [1] 的规范传输或需要测量数据的应用程序交换机器可读数据的原则。因此,该文件为根据下述规范传输数字数据的领域中协调、清晰、安全和经济地交换数字测量值提供了基础。 对于计量数据的数字交换,必须将至少每个数值与相应的单位关联起来。这两条信息使我们能够对量值作出陈述,该量值可根据 SI 单位制进行解释。由于这种表示形式不可分割且至关重要,因此称为原子表示。一个例子是: 1 kg 此处,“1”对应于数值,“kg”对应于指定的 SI 单位千克。这两条信息结合起来表示质量数量。测量量的完整指示可能包含其他信息,例如测量不确定度的规范和时间戳。测量不确定度是分配给测量量的信息,可指示其可靠性。通常,此信息由对应于指定覆盖因子的覆盖间隔表示。评估和表达的惯例
规范第 148、149 和 151 至 941 节中包含的文本以祈使语气书写(句子通常以命令开头)。本规范中或与本规范相关的所有命令和参考(包括所有文本、相关文件、电子媒体、图形或照片)均旨在暗示承包商对行动负责 — 除非另有规定。规范中文本框中的文本并不意味着比规范中的任何其他文本更重要。规范包含双重测量单位 — 美国标准测量(英制单位)和国际单位制(SI 或“公制”单位)。首先表示英制单位,然后在括号中表示 SI(公制)单位。用两种单位制表示的测量值不一定相等。在大多数情况下,SI 单位的测量是英制测量的“硬”转换。也就是说,SI(公制)单位是一种四舍五入的、合理化的 SI 测量,易于使用和记忆。提案将指定项目是采用英制单位(英制项目)还是 SI 单位(公制项目)设计和建造。提案中指定的单位制中规定的尺寸、测量和要求是适用于合同的规范要求。所有承包商提交的文件都应采用指定的单位制。付款项目数量将以指定的单位制进行测量。
规范第 148、149 和 151 至 941 节中包含的文本采用祈使语气(句子通常以命令开头)。除非另有规定,否则本规范中或与本规范相关的所有命令和参考(包括所有文本、相关文件、电子媒体、图形或照片)均表示承包商有责任采取行动。规范文本框中的文本并不意味着比规范中的任何其他文本更重要。规范包含双重测量单位 - 美国标准测量(英制单位)和国际单位制(SI 或“公制”单位)。英制单位首先表示,SI(公制)单位随后用括号表示。用两个单位制表示的测量值不一定相等。在大多数情况下,SI 单位的测量值是英制测量值的“硬”转换。也就是说,SI(公制)单位是一种四舍五入的合理化 SI 测量值,易于使用和记忆。提案将指定项目是采用英制单位(英制项目)还是 SI 单位(公制项目)进行设计和建造。提案中指定的单位制中规定的尺寸、测量值和要求是适用于合同的规范要求。所有承包商提交的文件都应采用指定的单位制。付款项目数量将采用指定的单位制进行测量。
5. 单位相互换算的换算系数:在单位制之间转换时,量纲分析提供了必要的换算系数。例如:将速度从公里每小时 (km/h) 换算为米每秒 (m/s):hmm/h——185m/s 利用量纲分析,可得出此换算系数,即一公里等于 1000 米,一小时等于 3600 秒:1/rm/h=3600s1000m=185m/s 同样,也可得出不同单位制之间各种量的换算系数,如从 CGS 换算为 MKS,反之亦然。
测量单位 本文件通篇使用国际单位制 (SI 单位) 和美国习惯单位 (英制单位)。每个单位制中的近似等价物使得可以使用不同国家/地区的现成材料。这避免了过高的采购和制造成本。所述单位尺寸之间的差异对于测试方法结果的比较微不足道,因此每组单位都被视为这些测试方法的标准。
“PTB 的核心使命和主张是在德国提供国际最高水平的创新计量基础设施,以促进出口导向型高科技经济,满足复杂社会的需求并支持“这是联邦经济事务和能源部与 PTB 之间的 2015 至 2019 年目标协议中所阐述的内容,该协议发布于该协议由国务秘书马尼格和我于 2016 年 1 月 12 日签署。与新制定的“2015年至2017年工作和研究计划”一起,中期指南重点关注“创新与工业”、“能源与环境”、“人民与健康”、“法律与国际计量”和“新的单位制”已明确概述。
NMI 之间测量比对的主要目的是测试参与国进行的测量是否在考虑到分配给测量的不确定性的情况下保持一致。如果发现不一致,参与国应采取必要的纠正措施以获得一致性。否则,跨境交换的测量结果不能被视为等效的,除非增加“国家间不确定性”,这将与 SI 单位制的概念不一致。”本文基于对 CIPM 关键比对目标的第二种解释:通常,CIPM 关键比对的参与者是属于相应咨询委员会的 NMI;至少其中一些 NMI 提供 SI 值的实现,以建立其国家进行的测量的可追溯性。目的
2018 年对于全球计量学尤其是 PTB 来说是特殊的一年。计划已久、影响非常深远、根本性的国际单位制修订已经成功。这是米制公约历史上杰出的科学、技术和外交成功。有鉴于此,计量界不仅在科学领域,而且在政治、媒体和教育领域都面临着意想不到的反应。可以说,在所有这些领域中,我们都达到了关注度的“顶峰”。在科学领域:计量学在科学期刊以及国内和国际会议上受到越来越多的关注。政治方面:德国总理安格拉·默克尔坚持在达沃斯世界经济论坛上讨论单位制革命,并将其作为全球合作的典范。媒体报道:从《图片报》到《纽约时报》,国际单位制的修订,尤其是公斤的创新都是一个大话题。关键词教育:学校和教科书出版商已将新 SI 视为重要的学校教材,联邦各州教育部、州学校当局和教师培训课程的组织者也是如此。
自 2019 年 5 月起,测量基础 SI 基于选定基本常数的固定值。这使得自 1990 年以来与 SI 分离的电气计量重新回归到通用单位制中。通过约瑟夫森效应实现量化电压和通过量子霍尔效应实现量化电阻的实际实现并没有改变,但现在结果直接与基本电荷 e 和普朗克常数 h 的固定值组合有关。利用欧姆定律,这也可以实现量化电流。但新的 SI 还允许直接直观地实现电流:通过重复转移单个量化电荷 e 来产生量化电流。近年来,通过精确的单电子泵浦在实现这种实现方面取得了巨大进展。比较这些不同实现产生的电流,即关闭所谓的量子计量三角,将允许测试电量子计量的基础。在我的演讲中,我将介绍电量子计量和新 SI,回顾单电子泵送的进展并讨论量子计量三角的现状。
这些讲座试图涵盖基本常数领域的两个活跃研究主题,其动机似乎毫无关联,甚至相互对立。一方面,计量学中有一个成功的计划,将基本单位的实现尽可能紧密地与基本常数的值(如光速 c、基本电荷 e 等)联系起来,因为这种方法有望为所有物理量的测量提供一个通用且精确的系统。另一方面,常数的普适性可能会受到质疑,因为寻找大统一理论或量子引力理论似乎不可避免地需要违背爱因斯坦的等效原理,因此可能意味着基本耦合常数的空间和时间依赖性。通过实验探索基本常数的时间变化,其动机是认为这可能为新物理学提供一个窗口,从而指导或限制通向更深层次理论理解的途径。这两个主题的联系在于,它们都受益于对计量学实验精度的共同追求。精度的提高将使应用科学的测量更加可靠,也使我们能够寻找迄今为止可能未被注意到但可能为更全面理解物理学基础提供线索的微小影响。本文的第一部分将简要概述当前的单位制以及正在进行的有关如何改进它的讨论。我们将