测量基础
长度单位与量值溯源
米由光速定义:光在真空中 1 秒内传播 299 792 458 m。车间里的尺寸用毫米表示(1 mm = 0.001 m,1 µm = 0.001 mm),1 英寸准确等于 25.4 mm。测量结果能通过一条有文件记录、不间断的校准链连到这一定义,才算可溯源。
米的定义
米是国际单位制(SI)的长度单位。2019 年起,国际单位制把真空中光速固定为 299 792 458 m/s,秒由铯原子频率定义,米由此确定。换成通俗的说法:1 米是光在真空中 1/299 792 458 秒内传播的距离,与 1983 年定义的长度相同。
各国的国家计量院负责把米“复现”出来,例如用已知频率的激光在干涉仪中测量长度。具体方法见与国际单位制手册配套的米的复现指南。国家标准 GB 3100-1993《国际单位制及其应用》规定了国际单位制及其使用。
毫米、微米与英寸
机械图纸上的尺寸以毫米为单位,公差和量具误差常用微米表示。各单位的关系见下表。
| 单位 | 符号 | 数值 |
|---|---|---|
| 米 | m | 1000 mm |
| 毫米 | mm | 0.001 m |
| 微米 | µm | 0.001 mm |
| 英寸 | in | 25.4 mm(准确值) |
例:32.02 mm 换成英寸为 32.02 / 25.4 = 1.2606 in(保留四位小数);英制每步 0.0005 in 的数显卡尺显示为 1.2605 in。0.01 mm 等于 10 µm。微米写作 µm;不用“丝”“道”等车间俗称(各地所指不一);数值与单位之间空一格。
什么叫可溯源
计量溯源性是测量结果的一种性质:结果能通过一条有文件记录、不间断的校准链与参照对象联系起来,链上每一次校准都会带来测量不确定度。车间里测的长度,溯源链通常是这样的:
链上的校准证书给出每一次的结果及其不确定度。越往下,不确定度越大:卡尺读数的不确定度,不可能小于检查它的量块的不确定度。
为什么重要
一家工厂做的轴能装进另一家工厂做的孔,靠的就是两边用的是同一个“米”。校准状态不明或已过期的量具,读出来只是一个数字。用量具前,先看它的校准状态标识或记录(见量具管理)。
校准和检定不是一回事:校准确定量具示值与参考量值之间的关系(通常以误差或修正值表示)及其不确定度;检定按法定的计量检定规程检查量具,并给出是否合格的结论。两者的区别也收录在测量术语对照中。
在 KELIBRON 中
实训室的数显卡尺按 UNIT 在毫米和英寸之间切换,英寸值等于毫米值除以 25.4,按每步 0.0005 in 显示。KELIBRON 是教学仿真,读数来自模型,不来自经过校准的量具,因此不是可溯源的测量结果。
参考资料
- BIPM, The International System of Units (SI Brochure), 9th edition (2019) and later updates, with Appendix 2: mise en pratique of the definition of the metre · BIPM
- JCGM 200:2012 — International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms (VIM, 3rd edition) · JCGM / BIPM
- A. Thompson, B. N. Taylor, Guide for the Use of the International System of Units (SI), NIST Special Publication 811, 2008 edition · NIST
- GB 3100-1993《国际单位制及其应用》 · 国家技术监督局
- T. Doiron, J. Beers, The Gauge Block Handbook, NIST Monograph 180, 1995 · NIST
- NIST Handbook 44, Specifications, Tolerances, and Other Technical Requirements for Weighing and Measuring Devices, Appendix C: General Tables of Units of Measurement · NIST
完整复现
由实训室按领域命令复现;读数与判定来自测量模型。
在实训室中练习
常见问题
1 英寸准确等于 25.4 毫米吗?
是。英寸按定义准确等于 25.4 mm(2.54 cm),换算本身没有舍入误差。
证书上写“溯源到国际单位制”是什么意思?
表示测量结果通过一条有文件记录、不间断的校准链与该单位的国际单位制定义相联系,链上每一环都给出了不确定度。
动手试一试
在三维实训室中打开同样的场景,自己读一次数。

