趙若囡

長度計(jì)量技術(shù)是研究長度測量、保證量值準(zhǔn)確和測量單位統(tǒng)一的技術(shù)。長度計(jì)量中的長度包括距離、角度、表面粗糙度、圓度和直線度等以“米” 為單位的幾何量，所以長度計(jì)量也稱為幾何量計(jì)量。

長度計(jì)量可以追溯到四千多年前。在古代，人們?yōu)榱藴y量田地等就已經(jīng)進(jìn)行長度測量。最初是以人的手、足等作為長度的單位。但人的手、足大小不一，在商品交換中遇到了困難，于是便出現(xiàn)了以物體作為測量單位，如公元前兩千四百年出現(xiàn)的古埃及腕尺，中國商朝出現(xiàn)的象牙尺等。度量衡器是社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段出現(xiàn)的測量長度、容積、重量的工具。春秋戰(zhàn)國時(shí)期，各諸侯國都已廣泛使用度量衡，但各國度量衡器的計(jì)量單位和名稱極不統(tǒng)一。秦始皇統(tǒng)一中國后，為加強(qiáng)中央集權(quán)的統(tǒng)治，采取了一系列的改革措施，明令推行“一法度衡石丈尺”，即統(tǒng)一度量衡器，使長度、容積、重量都有了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。由于度量衡在使用中受到磨損，產(chǎn)生偏差，為此秦明令規(guī)定，每年都要對度量衡進(jìn)行檢驗(yàn)、校正。

1875年，17個(gè)國家的代表在法國簽署了米制公約，正式確定米尺為國際公用尺。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球的形狀和大小也在不斷變化，因此米尺也不夠準(zhǔn)確；另外國際米尺原型在刻畫上也存在著缺陷，影響了米尺的準(zhǔn)確性。1983年10月第十七界國際計(jì)量大會通過了米的新定義：“米是光在真空中1∕299792458秒的時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長度”。新的米定義有著重大的科學(xué)意義，從此光速成了一個(gè)精確數(shù)值。把長度單位統(tǒng)一到時(shí)間上，就可以利用高度精確的時(shí)間計(jì)量，大大提高長度計(jì)量的準(zhǔn)確度。

長度計(jì)量是計(jì)量學(xué)科里的基礎(chǔ)，它無所不在，大到天體、天空、火箭、衛(wèi)星、大地測量、農(nóng)田水利、森林煤礦、機(jī)械制造等，小到微觀世界的細(xì)胞、微生物、顆粒、納米、微米等都需要長度計(jì)量。從工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展歷史可以看出，機(jī)械加工精度的每一步提高，總是與長度測量技術(shù)的發(fā)展水平緊密相關(guān)、相輔相成的。一種新的更高準(zhǔn)確度的計(jì)量器具，總是伴隨著工業(yè)發(fā)展的需求而產(chǎn)生，也促進(jìn)加工精度的進(jìn)一步提高。

從游標(biāo)卡尺產(chǎn)生的時(shí)代，即加工精度為0.1mm量級的時(shí)代，經(jīng)過了加工精度為0.01mm量級（千分尺類量具產(chǎn)生）的時(shí)代，加工精度為0.001mm量級（測微比較儀類產(chǎn)生）的時(shí)代，加工精度為0.0001mm（0.1μm）（圓度儀等產(chǎn)生）的時(shí)代......到目前加工精度為0.000μm（高精度表面粗糙度測量儀產(chǎn)生）的時(shí)代，長度計(jì)量伴隨著工業(yè)的發(fā)展在不斷提高其相對測量的準(zhǔn)確度。

無論是科學(xué)研究、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)還是進(jìn)出口貿(mào)易都離不開長度計(jì)量。長度計(jì)量是經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的技術(shù)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)、科研和人民生活的基礎(chǔ)保證，在推動地方產(chǎn)業(yè)行業(yè)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面，發(fā)揮著無可替代的技術(shù)支撐作用。

長度計(jì)量對工業(yè)建設(shè)來說首先起到技術(shù)保障作用。產(chǎn)品質(zhì)量之優(yōu)劣，經(jīng)濟(jì)效益之高低，物質(zhì)消耗之多少都是以一定的計(jì)量數(shù)據(jù)來描述的。沒有準(zhǔn)確的計(jì)量手段和科學(xué)的計(jì)量管理，就不能控制判斷產(chǎn)品的質(zhì)量。因此計(jì)量水平是衡量一個(gè)國家工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。其次起到?jīng)Q策的依據(jù)作用。企業(yè)在做出市場決策和生產(chǎn)決策時(shí)必須以計(jì)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，才能制定出正確合理的政策方針。最后起到科研創(chuàng)新的支持手段作用。科研創(chuàng)新活動都必須通過科學(xué)試驗(yàn)的手段來實(shí)現(xiàn)。科學(xué)實(shí)驗(yàn)的輸出結(jié)果就是試驗(yàn)報(bào)告，也就是試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。所有的結(jié)果都必須通過計(jì)量活動來保證其準(zhǔn)確可靠。

在經(jīng)濟(jì)建設(shè)中十大類計(jì)量專業(yè)，有些生產(chǎn)領(lǐng)域可以沒有其他計(jì)量專業(yè)，但是沒有長度計(jì)量是不行的。因?yàn)楝F(xiàn)代工業(yè)離不了使用各種設(shè)備，機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)線等的生產(chǎn)制造、維護(hù)、保養(yǎng)，這些都離不開長度計(jì)量單位和使用長度計(jì)量器具，一旦離開這些，就像人沒有手腳和眼睛，寸步難行。長度計(jì)量是科學(xué)技術(shù)和社會生活的重要技術(shù)基礎(chǔ)，可以說任何科學(xué)、任何部門、任何行業(yè)以及任何活動都直接或間接地需要長度計(jì)量。在日常生活中，衣、食、住、行哪一樣也離不開長度尺寸的測量，它滲透到人民生活的各個(gè)方面。你穿多大鞋、多長衣服，做飯用多少米、放多少水，這雖然是容積和體積問題，但是沒有長度的準(zhǔn)確的計(jì)量出刻度、直徑、高程等，容積和體積就無法計(jì)算。住行就更不用說了，房子多大，多高，交多少供熱費(fèi)，從住處到單位有多遠(yuǎn)，開車出門行多少公里，都離不開長度計(jì)量。

無論是什么生產(chǎn)行業(yè)，產(chǎn)品質(zhì)量與計(jì)量是密不可分的。質(zhì)量是在生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)商品的整個(gè)過程中形成的，產(chǎn)品必須通過檢驗(yàn)才能保證質(zhì)量，檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)備都是由許多零部件組成的，這些零部件最基本、最簡單的測量就是長度計(jì)量，只有每個(gè)部件長度測量準(zhǔn)確，才能組裝出合格的檢驗(yàn)檢測設(shè)備，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。

人們生活在自然界，生存環(huán)境直接影響身體的健康和生活質(zhì)量。北京的霧霾，長江的水污染，沙塵暴和禽流感，大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境、生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)控和評價(jià)都要有準(zhǔn)確的監(jiān)測數(shù)據(jù)來保障。在以人為本的前提下，廣大人民群眾的身心健康是最重要的，這都與長度計(jì)量是緊密相關(guān)的。

我們國家的領(lǐng)土面積測量更是離不開長度計(jì)量。在大地測量方面長度計(jì)量應(yīng)用廣泛，大地測量學(xué)包括：一是測定地球橢球的大小，二是研究地球的形狀也就是研究大地水平面的形狀，三是測定地面水平面的幾何位置，也就是測定地球橢球面為參考的地面點(diǎn)的位置。隨著科技的發(fā)展，人造地球衛(wèi)星的出現(xiàn)又產(chǎn)生了衛(wèi)星法進(jìn)行大地測量。國家的領(lǐng)土也包括了海洋，在海洋的測量中，長度計(jì)量單位的應(yīng)用也是不可缺少的。

從整個(gè)長度計(jì)量領(lǐng)域來看，無論是對宇宙空間的星球間距離計(jì)量還是微觀世界極小尺寸的計(jì)量，都在不斷探求提高其相對測量的準(zhǔn)確度。如：宏觀上，目前測量地球到月球表面之間的距離，其不確定度僅為幾厘米；微觀上，高度細(xì)分的光干涉和電容式測微儀已可達(dá)到10pm（0.00001um）量級的分辨率，比原子直徑還小一個(gè)量級。目前，我國長度計(jì)量為提高測量準(zhǔn)確度，減少誤判率，實(shí)現(xiàn)大量程高分辨率，動態(tài)、自動化測量，廣泛使用激光、光柵、光電、傳感以及計(jì)算機(jī)控制、處理等技術(shù)改造傳統(tǒng)儀器設(shè)備，研制新的測量儀器。

我國長度計(jì)量在建立基準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)方面，在儀器研制和某些高精度零部件的測試方面，有些項(xiàng)目已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平?！笆晃濉逼陂g，國家計(jì)量院成功研制了用于對光學(xué)二維線紋標(biāo)準(zhǔn)器和掩膜版進(jìn)行溯源和量值校準(zhǔn)的激光二坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)裝置。該項(xiàng)目的完成可解決先進(jìn)制造業(yè)的超精密掩膜測量和溯源問題，以及應(yīng)用量大面廣的光學(xué)影像測量儀、非接觸坐標(biāo)機(jī)和光學(xué)顯微鏡的校準(zhǔn)及量值溯源統(tǒng)一問題。同期研制的納米測量機(jī)，填補(bǔ)了國內(nèi)在此領(lǐng)域的空白。納米幾何結(jié)構(gòu)國家標(biāo)準(zhǔn)裝置，為我國納米測量提供準(zhǔn)確的量值傳遞和溯源服務(wù)，并為我國納米技術(shù)的研究和生產(chǎn)提供有力的技術(shù)保障。

長度計(jì)量技術(shù)在很多方面都有較快的發(fā)展，這些技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用上，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中都起到了決定性的作用。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的建設(shè)中，長度計(jì)量是基礎(chǔ)的基礎(chǔ)。長度計(jì)量雖然不能直接生產(chǎn)出產(chǎn)品，但卻能創(chuàng)照出經(jīng)濟(jì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。 [科]