質(zhì)量工程師

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隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展、社會的進步，計量的作用和意義已日益明顯。下面略舉幾例：

1.計量與科學(xué)技術(shù)

歷史上三次大的技術(shù)革命，都充分地依靠了計量，同時也促進了計量的發(fā)展。

以蒸汽機的廣泛應(yīng)用為主軍標(biāo)志的第一次技術(shù)革命，導(dǎo)致以機器為主的工廠取代了以手工為基礎(chǔ)的作坊，使生產(chǎn)力得以迅速提高，進而確立了資本主義的生產(chǎn)方式。當(dāng)時，經(jīng)典力學(xué)和熱力學(xué)是社會科技發(fā)展的重要理論基礎(chǔ)。在蒸汽機的研制和應(yīng)用的過程中，都需要對蒸汽壓力、熱膨脹系數(shù)、燃料的燃燒效率、能量的轉(zhuǎn)換等進行大量的計量測試。力學(xué)計量和熱工計量，就是在這種情況下發(fā)展起來的。另外，機械工業(yè)的興起，使幾何量的計量得到了進一步的發(fā)展。

以電的產(chǎn)生和應(yīng)用為基本標(biāo)志的第二次技術(shù)革命，更加推動了社會的發(fā)展。歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律，以及麥克斯韋電磁波理論等，為電磁現(xiàn)象的深入研究和廣泛應(yīng)用、電磁計量和無線電計量的開展，提供了重要的理論基礎(chǔ)。例如，1821年西貝克發(fā)現(xiàn)的熱電效應(yīng)，為熱電偶的誕生奠定了理論基礎(chǔ);而各種熱電偶的研制成功，則對溫度計量、電工計量、以及無線電計量等提供了一種重要手段，促進了相應(yīng)科技的發(fā)展。為了實際測量地球運動的相對速率，邁克爾遜等人利用物理學(xué)的成就，研制出了邁克爾遜干涉儀，從而為長度計量提供了一個重要方法。1892年，邁克爾遜用鎬光(單色紅光)作為干涉儀的光源，測量了保存于巴黎的鉑銥合金基準(zhǔn)米尺的長度，獲得了相當(dāng)準(zhǔn)確的結(jié)果(等于1 553 163.5個紅光波長)。直至百余年后的今天，利用各種干涉儀精密測量長度，仍然是幾何量計量的一種重要方法。普朗克關(guān)于能量狀態(tài)的量子化假說，指出物體在輻射和吸收能量時，其帶電的線性諧振子可以和周圍的電磁場交換能量,以致能從一個能級躍遷到另一個能級狀態(tài)，并且能量子的能量為?E=hυ(式中h——普朗克常數(shù)，υ——頻率)。愛因斯坦在普朗克假說的基礎(chǔ)上，提出了光不僅具有波動性，而且還具有粒子性，即光是以速度c運動的粒子(光子)流，其單元(光子)的能量為?E=hυ，從而說明不同頻率的光子具有不同的能量。上述理論成功地解釋了光電效應(yīng)，成了熱輻射計量的理論基礎(chǔ)，同時也使計量開始從宏觀進入微觀領(lǐng)域。隨著量子力學(xué)、核物理學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展，電離輻射計量逐漸形成。

核能及化工等的開發(fā)與應(yīng)用，導(dǎo)致了第三次技術(shù)革命。在這個時期，科學(xué)技術(shù)和社會經(jīng)濟的發(fā)展更加迅速。原子能、化工、半導(dǎo)體、電子計算機、超導(dǎo)、激光、遙感、宇航等新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使計量日趨現(xiàn)代化，計量的宏觀實物基準(zhǔn)逐步向量子(自然)基準(zhǔn)過渡。原子頻標(biāo)的建立和米的新定義的形成,有著相當(dāng)重要的意義。頻率和長度的精密測量，促進了現(xiàn)代科技的發(fā)展。比如，光速的測定、原子光譜的超精細(xì)結(jié)構(gòu)的探測以及航海、航天、遙感、激光、微電子學(xué)等許多科技領(lǐng)域，都是以頻率和長度的精密測量為重要基礎(chǔ)的。

2.計量與生產(chǎn)

計量對工業(yè)生產(chǎn)的作用和意義是很明顯的。社會化大生產(chǎn)的本身就要求有高度的計量保證。生產(chǎn)的發(fā)展，大體上可分為三個階段，即以經(jīng)驗為主的階段，半經(jīng)驗、半科學(xué)階段和科學(xué)階段。計量則是科學(xué)生產(chǎn)的技術(shù)基礎(chǔ)。從原材料的篩選到定額投料，從工藝流程監(jiān)控到產(chǎn)品的品質(zhì)檢驗，都離不開計量。例如，一輛普通的載重汽車有9000多個零件，由上百個工廠生產(chǎn)，若沒有一定的計量保證，就無法裝配成功。某地方中型鋼鐵廠軋鋼板的耗油量，原來是每噸300余公斤，后來由于對廢氣、空氣量、燃燒供熱量以及溫度等進行了計量監(jiān)控，結(jié)果使能耗下降到每噸40公斤。原先，某鋼廠的冶金爐，所用的重油燃料靠人工經(jīng)驗控制，根本不計量;為了火旺，總是多投料，結(jié)果燃燒不徹底，黑煙滾滾，既多耗油，又污染環(huán)境，以致連年虧損。后來，安裝了計量儀表，對燃料進行了監(jiān)控，使加油量保持在最佳值，既節(jié)約了油料，又減少了污染，同時還提高了煉鋼效率，結(jié)果很快就出現(xiàn)了扭虧為盈的新局面。某瑪鋼廠是我國生產(chǎn)瑪鋼制品的第一大廠。過去，能耗一直居高不下，是當(dāng)?shù)睾哪艿闹攸c戶。為摸清原因，該廠對十余種主要設(shè)備進行了熱平衡測試，并取得了大量數(shù)據(jù)，從而計算出設(shè)備熱平衡和能耗的基本關(guān)系，初步掌握了能源利用的規(guī)律，找出了能耗嚴(yán)重的主要原因并相應(yīng)地安裝了監(jiān)測儀表。例如，退火窯的熱效率原約為8%，監(jiān)測控制后則提高到12%以上，退火時間由60小時降到35小時，一年就節(jié)煤近2 000噸、節(jié)電26 000余千瓦小時(度)。結(jié)果，一年下來，全廠的用水量下降了21%，節(jié)電約600 000千瓦小時，綜合能耗下降了約10%，產(chǎn)值提高了22%。

近年，國外經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家，把優(yōu)質(zhì)的原材料、先進的工藝裝備和現(xiàn)代的計量檢測手段，視為現(xiàn)代化生產(chǎn)的三大支柱。其實，優(yōu)質(zhì)原材料的制取與篩選、先進工藝裝備的配備與流程的監(jiān)控，也都離不開計量測試。例如，國外先進生產(chǎn)線的產(chǎn)品品質(zhì)高，次、廢品少或幾乎沒有，其中重要的因素就是充分利用了在線測量與監(jiān)控技術(shù)。至于所謂的柔性生產(chǎn)(制造)系統(tǒng)，更需要現(xiàn)代計量檢測手段的技術(shù)保證。

至于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，特別是現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，亦必須有計量保證。例如，為了科學(xué)種田，就必須通過計量來掌握土壤的酸堿度、鹽分、水分、有機質(zhì)和氮、磷、鉀的含量以及溫度等。在鹽水選種、溫湯或藥劑浸種、適溫催芽和離心脫水等過程中，亦都要靠一定的計量保證。電離輻射育種，是近年發(fā)展起來的一項重要增產(chǎn)措施。我國已用該法培育出了許多農(nóng)作物新品種，其中魯棉一號可使棉花大面積地成倍增產(chǎn)。利用電離輻射實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品和食物的防腐保鮮，亦是新興輻射加工工業(yè)的一個重要方面。所有這些，都需要相應(yīng)的計量保證，否則不僅達(dá)不到預(yù)期的效果，而且會造成不應(yīng)有的損失。另外，在田間管理上，也離不開計量。例如，既要合理密植，又要間作套種，這就需要對植株光合作用的照度等進行必要的計量。

事實充分表明，科學(xué)生產(chǎn)和技術(shù)革新，都離不開計量測試。

3.計量與貿(mào)易

計量與國內(nèi)貿(mào)易，前面已略有涉及并且一般亦有所感受;下面將只談一下計量與國際貿(mào)易。

外貿(mào)當(dāng)中需要計量的事例很多。例如，過去我國出口蘋果，只憑觀察外表或直接品嘗，而沒有采取計量手段。有的外商便借以刁難，隨意削價。其實，對蘋果的成熟度的計量很簡單，只要定出與成熟度相應(yīng)的硬度值，用普通的硬度計測一下就可以了。再如，我國出口原油，過去由于港口缺乏準(zhǔn)確可靠的計量設(shè)備，往往采取寧可多裝些油而避免索賠的作法，甚至出現(xiàn)多給了油，卻被船主以超重為由提出索賠的憾事。當(dāng)前我國原油的年產(chǎn)量已突破1.4億噸，每年都有相當(dāng)數(shù)量的原油出口。一般港口對原油的計量精度約為0.5%。若將精度提高，那怕只提高0.1%或更少，一年便可少損失大量的原油，不僅可獲得明顯偽經(jīng)濟效益，而且也體現(xiàn)了我國的計量水平。

至于我國進口的貨物，數(shù)量不足、品質(zhì)不符的情況，時有發(fā)生。例如，前不久，天津從外國進口了價值數(shù)百萬美元的硅鋼片，經(jīng)計量檢測，發(fā)現(xiàn)品質(zhì)不合格，便向外商提出索賠。結(jié)果，在準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)面前，外商不得不認(rèn)錯，并進行了賠償。最近，我國進口了一批化肥,經(jīng)計量檢測發(fā)現(xiàn)份量明顯不足，甚至比包裝袋上的標(biāo)稱重量少百分之十幾。

人們越來越認(rèn)識到，計量是保證產(chǎn)品品質(zhì)、提高商品在市場上的競爭力的重要措施。對于國際貿(mào)易，計量更是消除貿(mào)易，計量更是消除貿(mào)易技術(shù)壁壘的重要手段。

4.計量與國防

計量對國防，特別是尖端技術(shù)的重要性，尤為突出。國防尖端系統(tǒng)龐大復(fù)雜，涉及的科技領(lǐng)域廣，技術(shù)難度高，要求計量的參數(shù)多、精度高、量程大、頻帶寬。比如，由于飛行器與地面的距離不斷增大，對通信、跟蹤、測軌、定位等都相應(yīng)地提出了更高的要求。就衛(wèi)星來說;軍用通訊同步衛(wèi)星距地面可達(dá)35 800km，而核爆炸檢測衛(wèi)星距地面則遠(yuǎn)達(dá)112 280 km，用無線電聯(lián)系，就必須有大功率的發(fā)射機和高靈敏度的接收機，因而必須對大功率、低噪聲、大衰減和小電壓等主要參數(shù)進行相應(yīng)的計量測試。這不但要研究測試方法和設(shè)備，而且要建立相應(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，地面設(shè)備的發(fā)射平均功率已可達(dá)幾十千瓦，接收機的噪聲溫度已能低于15K。為提高對飛行器的控制能力，對跟蹤、定位、測速等的精度要求越來越高，不僅對電子參數(shù)，而且對設(shè)備加工和伺服控制元件亦提出了更嚴(yán)格的要求。在連續(xù)波計量系統(tǒng)中，為保證測速精度達(dá)到每秒幾厘米，地面頻標(biāo)的短期穩(wěn)定度應(yīng)在10-12以上。在宇航系統(tǒng)中，地面設(shè)備之間的聯(lián)系、地面對空間飛行器的探測、控制，都要高速的傳輸和處理大量數(shù)據(jù)。因此，要求傳送信號的頻帶很寬而且精度很高。國際上通訊和廣播衛(wèi)星將普遍使用11GHz~14GHz、20GHz一40GHz或更高頻段，不斷向毫米波、亞毫米波邁進。這就必須研制新的元器件、部件以至整機，從而對計量測試亦必然提出相府的新的要求。

對國防尖端技術(shù)系統(tǒng)來說，工作環(huán)境比較特殊，往往要在現(xiàn)場進行有效的計量測試，難度較大。例如，飛行器在運輸、發(fā)射、運行、回收等過程中，要經(jīng)歷一系列諸如振動、沖擊、高溫、低溫、高濕、強輻射等惡劣環(huán)境。當(dāng)彈頭進入大氣層時，要經(jīng)受幾千度以上的超高溫;提高接收機靈敏度的關(guān)鍵部件一般要在液氦的超低溫下工作;主發(fā)動機推力可達(dá)幾十兆牛，而姿態(tài)控制發(fā)動機的推力則只有幾厘牛。原子彈、氫彈等核武器的研制與爆炸威力實驗，對計量都有特殊要求，必須進行動態(tài)壓力

（責(zé)任編輯：中大編輯）

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