长度计量基准
时间:2009-02-13 阅读:1343
长度计量基准是指以现代科学技术所能达到的zui高准确度,保存和复现“米”的整套装备。是各国之间和一个国家内部统一长度单位的基准,也是保证量值准确和实现互换性的基础。 “米”是长度计量的基本单位。 18世纪以前,世界各国各自规定长度单位,很不统一。18世纪末,法国*受法国国民议会委托,提出“米制”概念。它将通过巴黎天文台的地球子午线长度的四千万分之一定义为“米”。 1792~1798年,在西班牙的巴塞罗那和法国的敦刻尔克间进行三角测量,得出通过巴黎天文台的地球子午线从赤道到地极点的距离,并以它的千万分之一(相当于地球子午线的四千万分之一)作为一米的长度,于1799年用铂金制成横截面积为25.3×4.05毫米的矩形端面基准米尺,米尺两端面间的距离即为一米。它保存在法兰西共和国*,所以称为“档案米尺”,又称,“阿希夫米尺”。 由于阿希夫米尺的本身和复现度都不高,1875年有20个国家参加的米制会议上决定,成立*并制造基准米尺。1888年,*从30根用铂铱合金制成的尺子中选出与阿希夫米尺长度zui接近的第六号米尺作为基准,此即“基准米尺”。其复现度可以达到千万分之一。 1889年,*届计量大会正式承认并重新把“米”定义为:“在零摄氏度时,保存在*中的铂铱米尺的两中间刻线间的距离。”从此,“米”的定义由端面距离转为刻线间距离。 但用刻线间距离来定义米也有缺点,如刻线质量和材质稳定性等都会影响其尺寸稳定性和复现度的提高,而且一旦毁坏,就再也无法复现。 1893年,美国物理学家迈克耳逊等用镉红线光波波长与铂铱基准米尺对比,从而提供了用光波波长作为长度基准的可能性。1895年,第二届计量大会确认镉红线光波波长为“米”定义的旁证。在1927年第七届计量大会上,决定将镉红线在温度为15℃,大气压力为101325帕和二氧化碳含量为O.03%的干燥空气中的波长O.64384696微米,作为米的旁证基准,即1米=1553164.13个旁证基准,而以基准米尺复现“米”的定义仍继续保持不变。 1950年以后,由于同位素光谱光源的发展,出现了一些复现度高、单色性好的光源。这导致1960年的第十一届计量大会通过以“氪-86的辐射光波长定义“米”的决定。这个“米”的定义是:“长度米等于氪-86原子在2P10和5D5能级之间跃迁时,其辐射光在真空中的波长的1650763.73倍。”同时宣布废除1889年确定的米定义和基准米尺。这样“米”在规定的物理条件下在任何地点都可以复现,所以也有称之为自然基准的,其复现度可达二亿五千万分之一。 1960年出现了激光,由于它具有良好的单色性和复现度,导致1983年通过新的米定义,和宣布废除以氪-86辐射光波长定义“米”的决定。 在1983年10月召开的第十七届计量大会上,通过了现行“米”的定义:米是“光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所行进路程的长度”。 现行“米”定义的特点是,定义本身与复现方法分开,长度基准不再是某一种规定的长度或辐射波长,但它可以通过一些辐射波长或频率来复现。因此“米”的复现度不再受米定义的限制,它将随着科学技术的发展而相应地提高。 在机械制造中,应用得较多的基准辐射是碘、甲烷分子饱和吸收稳频的氦氖激光。它们的复现度,可高达一百亿分之一,但这类辐射光源的频稳系统很复杂,在实际应用中是把它们的波长通过光波波长干涉仪等,传递给以兰姆下陷法稳频的氦氖激光,再利用以此为基础构成的激光量块干涉仪和激光干涉比长仪,分别检定一等量块和基准线纹尺。 在中国,由上述基准辐射光源、光波波长干涉仪、激光量块干涉仪和一等量块等,组成的称为端面长度国家基准;由基准辐射光源、激光干涉比长仪和基准线纹尺等组成的称为线纹长度国家基准。国家基准复现的“米”的准确长度,按照国家规定的检定系统通过检定逐级或直接传递给工作中使用的、不同精度等级的长度测量工具。 |