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国家质检总局批准发布10项国家计量基准

2016-03-02 02:49:26 作者: 来源: 中国质量新闻网 浏览量:2744

中国质量新闻网消息 国家质检总局29日依法批准并正式启用(中、高、低频)振动、冲击加速度、容量、硬度、声学等领域的10项国家计量基准。截至目前,我国共研究建立了183项国家计量基准。基于国家计量基准的1266项国家最高测量能力得到国际认可,位居亚洲第一,世界第四,为我国科技创新、战略性新兴产业、国防和民生发展做出了重要贡献,有力支撑了国际贸易,助推中国制造走向世界。

10项国家计量基准是:(0.001~5000)mL容量国家计量基准、中频振动国家计量基准、高频振动国家计量基准、(2×104~2×106)m/s2 (米每二次方秒)冲击加速度国家计量基准、(50~2×104)m/s2(米每二次方秒)冲击加速度国家计量基准、耦合腔互易法声压国家计量基准、金属洛氏硬度国家计量副基准、金属表面洛氏硬度国家计量副基准、低频垂直向振动国家计量副基准、低频水平向振动国家计量副基准。

在国际上,计量基准是一个国家与其它国家量值保持等效的唯一接口,是促进国际合作和经贸往来的通用世界技术语言,是支撑国际贸易顺利进行、保障一个国家技术主权的重要基础,也是打破技术性贸易壁垒的关键。

“(0.001~5000)mL容量国家计量基准”的测量下限从0.5mL(相当于10滴水)拓展至0.001mL(相当于1/50滴水),填补了国内微量液体量值溯源的空白。能够对微量液体自动加样的量值进行准确测量,保证医学化验分析数据准确可靠,为生化医学精密分析实验中的微量取样提供准确计量保障。

“中频振动国家基准装置”、“高频振动国家基准装置”、“低频垂直向振动国家副基准装置”和“低频水平向振动国家副基准装置”等4项计量基准组成的新一代国家振动计量基准组,在0.1Hz~50kHz范围内,实现了振动幅值和相位的激光绝对法精确测量,填补了国内振动相位溯源的空白,提高了测量不确定度水平,解决了航空航天、地震观测、地质勘探、交通电力、机械制造、环境监测及结构动力学研究等领域的振动量值溯源问题为全球振动量值的等效一致做出了重要贡献,彰显了我国计量科技的实力和水平。

目前,这4项振动计量基准,在地震预报、监测领域,为用于地震预报、强震观测、烈度速报的低频振动高精密仪器的准确性和溯源性提供保障;在桥梁制造、监测方面,为桥梁检测传感器生产的技术提升和产品质量提高提供高精确度的量值传递,提升产品的市场竞争力;在飞机制造等领域,可以更好地为飞机制造研究提供传感器的振动校准服务,解决飞行过程中机翼振动动态测量,以及大型发动机高速运转对机舱的振动干扰探测等技术难题,从而进行结构优化设计,并为我国机械制造及故障监测提供相应技术支撑。

“(2×104~2×106)m/s2冲击加速度国家基准”和“(50~2×104)m/s2冲击加速度国家基准”组成的新一代国家冲击基准组,其部分技术指标达到国际领先水平,在航空航天、国防兵器以及核动力等领域,填补了对高峰值冲击加速度量值溯源需求的空白;在汽车工业、交通运输以及产品可靠性等领域,解决了冲击加速度的精确测量问题,并主导了国际首次“低峰值冲击加速度量值的比对”。如,在航天领域,为冲击加速度计提供更好的量值溯源服务,为解决箭载设备的抗冲击测量问题,确保箭级分离过程中仪器的安全可靠提供支撑。

噪声污染是国际公认的四大污染源之一,严重影响人的听觉器官和神经功能。“耦合腔互易法声压基准”将频率下限由20 Hz扩展到2 Hz,填补了国内空气次声量值溯源的空白。解决了空气中次声声压的测量准确性问题,更好服务于风电等新能源设施的噪声监测和噪声污染的防治工作,尤其是次声的监测和防护,提供有力的技术支撑。

“金属洛氏硬度国家副基准”和“金属表面洛氏硬度国家副基准”,根据国际上的相关要求完成技术改造,提升了装置的稳定性和测量不确定度水平,在机械制造业、汽车工业、国防和医疗等领域,为材料或产品的可靠性提供了有效的计量测试手段。

据介绍,这10项国家计量基准,全部由中国计量科学研究院建立、保存和维护,向各行各业依法传递相应量值。它们全部为自主知识产权,是我国在科学计量研究方面取得的又一批重要科研成果的最高体现,标志着我国在容量、硬度、声学、振动冲击等领域的计量基准水平达到国际先进水平,部分指标达到国际领先水平。这10项国家计量基准的启用,将更加有力地为新材料研发、装备制造、航空航天、灾害预防、医疗卫生等领域提供更加精准的量传溯源服务,保证相关领域测量结果准确可靠。

10项基准情况介绍

一、总体情况

10项基准分别是:“(0.001~5000)mL容量国家计量基准”、“中频振动国家基准装置”、“高频振动国家基准装置”、“ (2×104~2×106)m/s2冲击加速度国家基准”、“ (50~2×104)m/s2冲击加速度国家基准”、“耦合腔互易法声压基准”、“金属洛氏硬度国家副基准”、“金属表面洛氏硬度国家副基准”、“低频垂直向振动国家副基准装置”、“低频水平向振动国家副基准装置”。

可归纳为四类:一是振动(中、高、低频)国家计量基准(副基准)4项和冲击加速度国家计量基准2项,二是容量计量基准1项,三是硬度计量副基准2项,四是声学计量基准1项。

二、每类基准的具体情况

(一)(0.001~5000)mL容量国家计量基准

液体容量计量基准的一个重要服务领域为生化和医学领域精密分析实验和生产工艺中的微量取样准确度控制。新基准建立之前国家液体容量基准的最低测量下限为0.5mL,但是近年来随着上述领域科学技术的迅猛发展,微量液体容量计量设备使用数量快速增长,并且计量的容量量值已经达到0.001mL的超微量量级。为了满足这种新的计量和校准需求,采用液体静力称重法设计了新的测量系统,通过防蒸发势阱、高精度称重比较仪和高稳定度液体检定介质等技术方案的采用,将国家液体容量基准的测量能力拓展至0.001mL,不确定度达到0.05μL (k=2)。

以大规模基因测序领域为例,其两个核心工艺流程之一就是高准确度液体定容量加样。所以,液体容量计量基准测量能力的提升,有效解决了国内生物芯片、生物制药、免疫检测及化学合成等领域的定量液体精密控制的计量需求。

以此基础上,与葡萄牙国家计量院联合主导了首次微小液体容量CCM.FF.K4国际关键比对,大大提升了我国在液体容量计量中的地位,增强了在相关国际标准和规范制定中的话语权。

(二)金属洛氏和金属表面洛氏硬度国家计量副基准(2项)

硬度试验是检测材料机械性能,保证工件强度,提高产品安全性的重要手段。洛氏硬度是应用最普遍的力学性能检测方式之一,对材料硬度的测试广泛应用在多种行业中。例如,汽车部件需要进行硬度测试以研究其防撞性能;电力行业、供暖中的锅炉,需要经常测试其硬度,以评估其使用寿命,保证安全;制造业中高精度齿轮等机械元件的制造加工需要严格控制材料硬度,微电子领域中半导体材料和医疗领域中牙齿、骨骼等也常进行硬度试验以研究其结构和变化。

最近一次的国际比对中,世界各国洛氏硬度量值比对结果相差较大,为“在世界范围内统一洛氏硬度标尺”,2006年国际硬度工作组规范了洛氏硬度的定义。

此次发布的金属洛氏和金属表面洛氏硬度国家计量副基准是对旧的金属洛氏及表面洛氏硬度国家副基准技术改造基础上,研制成功的,完全满足国际新定义要求,达到国际先进水平,使得洛氏硬度量值与国际接轨,对规范国内洛氏硬度量值传递体系和促进国民经济发展具有重要意义。保证了国内量值的准确、可靠,可进一步服务于机械制造业、汽车工业、国防和医疗等领域,成为检验产品质量,确定合理加工工艺的重要手段,为进一步促进先进制造业等相关产业与国际接轨起到重要的支撑作用。

(三)振动与冲击国家计量基准(6项)

1.振动(中、高、低)国家计量基准为地震、桥梁、飞机制造等行业提供量值溯源,提高其自主研发能力。

振动基准具有非常广泛的应用领域,如航空航天、地震观测、地质勘探、能源动力、交通电力、机械制造、环境监测及结构动力学等领域,以及载人航天、核电装备、微电子制造、高铁等重大热点工程。随着科技水平的迅猛发展,我国原有的国家振动计量基准的测量能力和测量不确定度水平低的现状已远不能满足相关领域量值溯源的需求。

此次研究建立的新一代振动基准***置在0.1Hz~50kHz范围内实现了振动幅值和相位的激光绝对法精确测量,测量范围和测量能力达到国际先进水平。解决了振动幅值/相位量值溯源问题,在保障量值准确统一,在推动我国振动测量仪器国际竞争力方面发挥了重要作用。实验室通过主导国际比对,为保证振动量值全球等效一致做出重要贡献的同时,也充分彰显了我国计量科技的实力和水平。

新一代基准组建立后,取得了较好的预期效果,如:为桥梁检测单位提供大量的校准服务,保证我国桥梁的搭建和安全运行;为地震系统开展地震计校准和振动技术移植,使地震系统更高精度的监测地震地质运动,为建立数字地震监测网提供技术支持;为航空航天提供高精度振动传感器校准,保证飞行器的安全性和控制平稳性。具体为:

(1)地震计精确测量是地震学研究的重要技术手段。基准为国家地震行业提供地震计和地震仪器的检测校准服务,包括印度尼西亚BMKG地球所的地震计校准。在国内已为 10余家地震行业单位建立振动计量标准/校准装置,用于地震预报、强震观测、烈度速报的低频振动高精密仪器校准。其中低频振动标准套组直接应用到了地震观测网络建设中,为中国数字地震观测网络的建设做出了重要的贡献。

(2)为许多桥梁检测单位和桥梁检测传感器的生产厂商提供量值传递和检测校准服务,应用振动技术生产和开展桥梁检测、大型土木结构监测,如除上海世博会世博轴在线监测系统、世界前十大斜拉桥之一福建琅岐闽江大桥的通车检测、杭州钱塘江多桥、江阴长江大桥等的健康监测项目,港珠澳大桥“海上***”阶段实时索力监测等。其中在投资700多亿元的港珠澳大桥项目中,利用振动基准中的技术研制出多台的低频振动标准套组,测量大桥隧道段安装对接过程管节运动幅度,测量频率很低,测量幅度很小,达到几十个微g,测量难度大,对设备仪器要求非常高。经过长时间的测量,达到了项目的需求,为国家重大项目工程做出了重要的贡献。

(3)为我国机械制造及故障监测提供技术支撑。如为飞机制造研究所提供传感器的振动校准服务,解决飞行过程中机翼振动动态测量;以及大型发动机高速运转对机舱的振动干扰探测等,从而进行结构优化设计,提高乘坐舒适度。

2.冲击加速度国家计量基准

我国原有的冲击加速度基准装置测量量程和准确度远不能满足航空航天、汽车工业、建筑工程、交通运输、电子产品可靠性试验等广泛应用和研究领域,以及国防兵器以及核动力等领域高g值冲击加速度量值溯源的需求。研究建立了新一代冲击加速度基准测量范围和不确定度水平获得极大地提升,达到国际先进水平,部分能力达到领先水平。

(1)冲击加速度国家计量基准技术指标的提升,为航天领域用某型号火箭冲击加速度计提供了量值溯源服务,解决箭载设备的抗冲击测量问题,确保了箭级分离过程中仪器的安全可靠。

(2)随着我国汽车保有量大幅增加,每年因交通安全事故死亡的人数甚至超过了局部战争,造成巨额经济损失的同时也导致产生了诸多社会问题。因此,汽车碰撞试验中使用的各类冲击加速度传感器测量数据的准确性是汽车安全评估的基础。如,为长城汽车公司提供校准服务,保障了汽车碰撞试验安全评估的可靠性。

(3)随着电子信息产业的快速发展,我国已成为世界电子信息产品制造和出口大国。电子产品在一般使用和运输过程中都可能因为不同形式的冲击而造成功能失效,因此电子产品的抗冲击强度成为电子产品可靠性的一个评价指标,也是结构设计的一个重要考虑因素。为某电子电器公司用于评价产品抗跌落碰撞试验用的冲击测量系统和冲击试验机检定装置提供了准确的溯源服务。

(4)为传感器生产厂家江苏联能测试技术有限公司研制高g值冲击加速度传感器提供检测服务,为提高我国高g值传感器产品质量提供了可靠的数据。

此外,该基准还将广泛应用于国防兵器、核动力、汽车工业、建筑工程、交通运输、电子产品可靠性试验等各个领域,并由此填补相关产品的量传溯源空白。

目前,在国际计量局(BIPM) KCDB网站上我国振动冲击专业校准测量能力(CMC)31项,仅次于德国PTB(53项),全球排名第二。

(四)耦合腔互易法声压计量基准

噪声污染是国际公认的四大污染源之一,严重影响人的听觉器官和神经功能。随着风力发电等新能源设施的大量建设,发电机组产生的次声波对周边人体健康和生物种群的影响,一直是环保和能源部门关注和争论的焦点。发达国家早已重视对次声频段噪声污染的防治;在我国声环境质量要求和环保意识逐步提高,随着风力发电等设施的次声环评要求的提出,次声测量仪器的量值溯源需求也日益凸显。耦合腔互易法声压基准是声学计量中复现空气声声压的重要基准,量值的准确性对于环境噪声监测、产品噪声测量等具有重要作用。

我国原有的耦合腔互易法声压基准仅限于可听声频段(20 Hz以上), 不能满足次声频段(20 Hz以下)的量值溯源需求。此次发布的基准将频率范围扩展到2 Hz,并提高了低频段的不确定度水平,解决了国内空气次声量值的溯源问题。

主要应用领域为环境保护中的噪声监测、工业产品的噪声测量。可为工业产品的噪声测量、环境保护中低频噪声尤其是次声波的监测、民族企业传声器和噪声监测仪器的研制提供有力的技术支撑。

耦合腔互易法声压基准,从无到有建立了空气中的次声波测量能力,在频率范围和测量不确定度水平上达到与英国NPL、德国PTB等发达国家实验室同等水平,解决了空气中次声波的量值溯源问题。国际关键比对结果验证表明,基准整体能力达到国际先进水平。

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