計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)。凡是以實(shí)現(xiàn)計(jì)量單位統(tǒng)一和測(cè)量準(zhǔn)確可靠為目的的科學(xué)技術(shù)、法制、管理等活動(dòng)都屬于計(jì)量的范圍。

    在古代，計(jì)量稱為度量衡或權(quán)度，至今已有幾千年的歷史，其原始含義為長(zhǎng)度、容積、質(zhì)量的測(cè)量，主要器具為尺、斗、秤。人類的生產(chǎn)、生活、貿(mào)易、科研等實(shí)踐中每天都在進(jìn)行億萬(wàn)次的測(cè)量活動(dòng)。人類借助測(cè)量手段來(lái)認(rèn)識(shí)世界。例如，早期人們測(cè)量時(shí)間、距離、面積、體積和重量，目的是安排農(nóng)業(yè)耕作、圍地狩獵、交換糧食和貴重物品，采用的方法是用自己的感覺(jué)器官和自然現(xiàn)象來(lái)測(cè)量時(shí)間的長(zhǎng)短，物體的大小。要使這種測(cè)量的結(jié)果具有社會(huì)的應(yīng)用價(jià)值，必須使測(cè)量工具和測(cè)量方法準(zhǔn)確可靠，并使測(cè)量結(jié)果具有全社會(huì)的一致性，這種復(fù)雜活動(dòng)就是計(jì)量。

    現(xiàn)代計(jì)量的范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了度量衡或權(quán)度。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)量范圍不斷擴(kuò)大，測(cè)量準(zhǔn)確度不斷提高，測(cè)量工具和測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展。20世紀(jì)60年代以后，微電子技術(shù)、量子力學(xué)、高分子合成、生物工程、海洋工程等技術(shù)的應(yīng)用以及生產(chǎn)的現(xiàn)代化和國(guó)際貿(mào)易的擴(kuò)大，使得計(jì)量逐步發(fā)展成為一門新興的、綜合性的學(xué)科—計(jì)量學(xué)。

二、計(jì)量的特點(diǎn)

 

計(jì)量具有下列基本特點(diǎn):精確性、一致性、溯源性和法制性。

 

(一)精確性

    它是計(jì)量的主要特點(diǎn)。計(jì)量不僅要明確給出被計(jì)量量的值，還要給該值的誤差范圍(不確定度)，即精確性。精確性所表述的是計(jì)量結(jié)果與被計(jì)量的真值的接近程度。只有量值，沒(méi)有精確度的結(jié)果，不是計(jì)量結(jié)果。所謂量值的統(tǒng)一，也是指在一定的精確度范圍內(nèi)的統(tǒng)一。

 

(二)一致性

    它是指不論在任何時(shí)間、地點(diǎn)，使用任何儀器，采用任何方法以及由任何人來(lái)進(jìn)行工作，只要它按照有關(guān)計(jì)量規(guī)定的條件去做，所得出的計(jì)量結(jié)果都應(yīng)在給定的誤差范圍內(nèi)一致。否則將失去它的社會(huì)意義，計(jì)量的一致性在國(guó)際國(guó)內(nèi)范圍均適用。

 

(三)溯源性

    溯源性是通過(guò)一條具有規(guī)定不確定度的不間斷的比較鏈，使測(cè)量結(jié)果或測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的值能夠與規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)，通常是與國(guó)家測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系起來(lái)的特性。

 

    它是“精確性”和“一致性”的技術(shù)歸宗。因?yàn)槿魏尉_和一致都是相對(duì)的，溯源可以使計(jì)量與人們的認(rèn)識(shí)相對(duì)統(tǒng)一起來(lái)，從而使計(jì)量的“精確”與“一致”得到基本保證。在日常的實(shí)際工作中，由于所要達(dá)到的目的和需要的條件各不相同，所以對(duì)計(jì)量結(jié)果的要求亦各不相同。就一個(gè)國(guó)家而言，所有的量值都應(yīng)溯源于國(guó)家基準(zhǔn)(或標(biāo)準(zhǔn));就世界而言，則應(yīng)溯源于國(guó)際基準(zhǔn)(或標(biāo)準(zhǔn))，否則將造成量值上的混亂。

 

(四)法制性

 

    量值的準(zhǔn)確一致，不僅要有一定的技術(shù)能力和技術(shù)手段，而且還要有一定的法律、法規(guī)做保障。這是計(jì)量的社會(huì)性所決定的，特別是關(guān)系到國(guó)計(jì)民生，對(duì)人民生活有直接影響的計(jì)量更必須有法制來(lái)保障。否則量值傳遞達(dá)不到一致性，計(jì)量的作用就難以發(fā)揮出來(lái)。

    總之，計(jì)量是保證量值準(zhǔn)確統(tǒng)一的測(cè)量，計(jì)量來(lái)源于測(cè)量，但又嚴(yán)于一般測(cè)量。

 

 

 

三、測(cè)量原理和測(cè)量方法

 

(一)概述

    測(cè)量是以確定量值為目的的一組操作。它是人類認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的一種必不可少的手段，是從客觀事物中取得定量信息，以獲得物質(zhì)或物體某些特性的數(shù)字表征。它是用同類已知量與待測(cè)的未知量進(jìn)行直接或間接比較，最終給出被測(cè)量與計(jì)量單位的比值的過(guò)程。

    由于整個(gè)測(cè)量活動(dòng)的不完善以及測(cè)量誤差的必然性，通常，測(cè)量結(jié)果只是我們對(duì)被測(cè)量的真值作出的估計(jì)，所以，在給出測(cè)量結(jié)果時(shí)應(yīng)同時(shí)說(shuō)明本結(jié)果是如何獲得的顯示值，還是平均值;已作修正，還是未作修正;不確定度是如何評(píng)定的;置信概率和自由度為多少等。

 

(二)測(cè)量方法

   
1.直接測(cè)量法

    直接測(cè)量法，即計(jì)量器具所顯示的示值就是被測(cè)量的值，如用電子秤稱量商品重量。若待求未知量為Y，觀測(cè)值為X，則數(shù)學(xué)模型表達(dá)為Y=X。

   
2.間接測(cè)量法

    間接測(cè)量法，即通過(guò)測(cè)量與被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的其他量，而求出被測(cè)量之值的測(cè)量，如通過(guò)測(cè)量行程與通過(guò)該行程的時(shí)間求出平均速度。用數(shù)學(xué)模型表達(dá)為   

  
3.組合測(cè)量法

    組合測(cè)量法僅適用于可疊加量測(cè)量，如祛碼、量塊、電容、電阻等，不可疊加量，如溫度、硬度、粗糙度、色度、聲級(jí)等，是難于實(shí)現(xiàn)組合測(cè)量的。組合測(cè)量是把m個(gè)待求量按不同方式組合成n組(n > m)，對(duì)n種組合方式分別測(cè)量，然后，用最小二乘法解出每個(gè)待求量的值。

4.比較測(cè)量法

    從廣義上講任何測(cè)量都是比較測(cè)量。但這里所指的比較測(cè)量是用替代法、交換法、微差法、零位法等，將被測(cè)量與和其量值相同或相近的已知同類量值在計(jì)量?jī)x器或裝置上進(jìn)行比較，然后給出被測(cè)量賦值的方法。

    此外，還有按測(cè)量精度分類的，如等精度測(cè)量、不等精度測(cè)量。也有按被測(cè)對(duì)象的狀態(tài)分類的，如靜態(tài)測(cè)量、動(dòng)態(tài)測(cè)量、瞬態(tài)測(cè)量以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的在線測(cè)量、接觸測(cè)量、非接觸測(cè)量等。

 

(三)測(cè)量原理

 

    測(cè)量原理即測(cè)量的科學(xué)基礎(chǔ)。例如，利用激光干涉原理測(cè)量長(zhǎng)度，利用晶體壓電效應(yīng)測(cè)量動(dòng)態(tài)力及加速度，利用熱釋電效應(yīng)測(cè)量溫度，利用約瑟夫森效應(yīng)替代標(biāo)準(zhǔn)電池，利用光釋電效應(yīng)測(cè)量光照度，利用雷達(dá)多普勒效應(yīng)測(cè)量速度、激光多普勒效應(yīng)測(cè)量沖擊等等。