力学与声学计量科学研究所简介

力学与声学计量科学研究所简介

力学与声学计量科学研究所主要从事力学、声学计量科学研究、基标准和量值传递技术研究，以及动态测量技术的研究，以适应高新技术产业、基础和支柱产业技术改造以及社会发展对仪器计量技术和精密检测的需要。

主要研究领域为：质量、衡器、力值、扭矩、容量、密度、硬度、振动、冲击、速度与转速、重力、噪声、超声、听力、水声计量等。

主要任务是：

(1) 研究、建立、保存、复现和改进力学和声学领域的国家计量基准和标准；

(2) 参加BIPM组织的国际关键量比对，以及APMP组织的区域性国际比对和国家间的双边国际比对，以保证我国量值与国际上的一致性；

(3) 组织国内比对、开展量值传递，承担国家强制检定和其它检定校准任务；以保证全国力学量单位和声学量单位的统一及量值的准确可靠；

(4) 负责国家有关计量器具检定系统、检定规程、技术规范和国家标准等技术法规的制修订；

(5) 承担国内外计量器具新产品的定型鉴定和部分重点计量产品的质量抽查，以及计量仲裁等技术工作；

(6) 承担国家共性、基础性和关键性测量技术研究，以及各种精密、动态、在线、多参数测量技术应用研究；

(7) 承担各级计量技术机构和行业计量实验室新建和复查标准的考核工作，以及实验室技术人员的委托培训工作；

(8) 承担国内外各类精密仪器与大型工程的现场测试和在线测试，以及技术开发工作，为生产、贸易、科技和经济建设服务。

力学与声学计量科学研究所下设六个研究室：质量研究室、力与扭矩研究室、容量密度研究室、硬度研究室、振动重力研究室、声学研究室。现有工作人员70余人，其中，研究员7人，副研/高工30余人，具有博士学位的20余人。

力学与声学计量科学研究所保存国家计量基准/副基准35项、计量标准58项。 1995年至今参加国际关键比对近50项。国际计量局公布的质量及相关量、声学振动的校准能力（CMCs）达88项（其中质量及其相关量32项、声学振动领域56项）。1998年完成了与荷兰国家计量研究院（NMI）非自动衡器型式试验报告的互认工作；2001年完成了与德国PTB进行非自动衡器和称重传感器型式试验报告的互认工作；2006年经国际法制计量组织审查批准为非自动衡器和称重传感器型式试验报告互认的试验机构，可以出具国际互认的非自动衡器和称重传感器型式试验报告。 

国家质检总局下设在本所的专业计量技术委员会秘书处有三个，分别为：“全国力值硬度计量技术委员会秘书处”、“全国声学计量技术委员会秘书处”、“全国质量密度计量技术委员会秘书处”；下设在本所的标准化委员会为“振动标准化技术委员会第三分委会秘书处”。

经过四十多年的发展，本所在计量科学研究方面取得了较为显著的成绩，1995年以来获局以上科技成果奖18项，其中“20MN基准测力机”达到了国际领先水平，获国家科学技术进步一等奖；“测长方法创新及固体密度基准的建立” 2011获国家科技进步二等奖。

力学与声学计量科学研究所积极参加国际科技合作与交流，选派中青年科技人员赴发达国家计量院进修、合作研究，仅12-5期间派往德国PTB、英国NPL、瑞士METAS等机构开展长期合作研究的青年科技骨干达10余人。积极参加国际计量委员会（CIPM）、国际法制计量组织（OIML）和国际计量测试技术联合会（IMEKO）等召开的有关国际会议。

质量实验室

质量是描述物质特性最基本的物理量之一。质量计量准确与否直接关系到测力、扭矩、容量、密度、硬度、压力、流量、化学等于质量相关学科的测量精度与发展，因此能否保证质量及其相关量在全国范围内量值的准确和统一，直接影响到国防安全、航天航空、智能交通、生物医药、环境保护和贸易结算，可以说直接影响到整个国家的经济发展，因此提高质量及相关量量值传递准确度具有十分重要的意义。

质量实验室主要从事质量量值的保存,量值传递溯源等方面的工作,以保障我国质量量值的一致、准确、可靠和国际等效，其主要任务是：

1、研究、建立、保存、复现和改进质量国家计量基准、副基准、工作基准和标准，开展质量量值传递工作。在质量实验室保存的国家基准、副基准包括：“1 kg千克基准装置（国家千克原器60 号）”“1 kg作证基准装置（国家千克原器64 号）”“1 kg ~ 1 g质量副基准装置”。

2、针对国内外各类非自动衡器、自动衡器、砝码、称重显示器等产品开展衡器计量检定、校准、测试和检测服务，执行OIML中国发证机构下达的OIML证书试验任务，承担计量行政主管部门下达的衡器装置新产品的型式评价、产品质量监督抽查任务，产品质量检验机构的计量认证以及对省、部委级计量标准的考核等法制计量工作。

3、承担质量、称重专业的检测、校准、工程测量等的技术开发工作。目前，在空气密度测量装置、声学法砝码体积测量装置、衡器耐久性试验装置、高准确度大质量参数测量装置、真空质量传递装置、微克标准砝码的研制等方面都取得了重要进展。

4、全国质量密度专业计量技术委员会秘书处设在该实验室。承担着组织制定（修订）质量密度专业国家标准、计量器具检定系统、检定规程以及技术规范等有关法制技术文件，组织研讨与质量密度专业相关的国际建议。

5、参加BIPM组织的国际关键量比对，以及APMP组织的区域性国际比对和国家间的双边国际比对，以保证我国质量量值与国际上的一致性；开展质量计量测试新方法的研究与新测试仪器的研制。

质量实验室于1999获得了OIML R 76证书试验指定机构的资质，并先后与荷兰NMi、德国PTB、英国NMO和瑞士METAS实现了型式评价试验报告的双边互认。

作为中国OIML证书发证机构指定实验室，质量实验室于2018年通过了OIML要求的基于ISO/IEC 17025和OIML D30的国际同行评审，获得了非自动衡器OIML-CS证书试验A类实验室资质，可以依据OIML R 76的要求，实现等级I到IIII ，最大秤量3000 kg、最小检定分度值1 mg的非自动衡器整机的各项型式评价试验，并出具OIML试验报告。依据该报告颁发的OIML证书及型式评价报告可在全球范围内实现互认。此外，质量实验室还可以按照OIML R 50、R 51、R 61、R 107和R 134的要求，完成连续累计自动衡器（皮带秤）、自动分检衡器、重力式装料自动衡器、非连续累计自动衡器（累计料斗秤）、动态公路车辆自动衡器的OIML型式评价试验任务。

近年来，质量实验室在全室人员的共同努力下，获得了省部级2等奖3项、中国发明专利优秀奖1项，并取得了20余项发明专利和10余项软件著作权，中国计量科学研究院科技进步奖多项，提升了我国高准确度质量计量水平及其国际影响力。

质量实验室目前共有工作人员9人，其中研究员1人、副研究员2人、高级工程师2人，具有博士学位的研究人员4人。

力与扭矩实验室

力与扭矩实验室主要从事力值和扭矩计量的研究，负责研究建立维护国家力值扭矩基标准，制定力值扭矩专业的国家计量规程、规范和国家标准，技术上保证国家计量法律法规的正确贯彻执行，保证国内力值扭矩量值的准确、一致和可靠，建立与国际等效一致的力值扭矩计量基标准，保证我国力值扭矩量值在国际上的可比性和等效性。

为保证我国力值与扭矩计量的准确和可靠，力与扭矩实验室建立了1 mN至20 MN的系列力基标准机和1 mN•m至20 kN•m的系列扭矩基标准机，其中多台力与扭矩基标准机达到国际领先或先进水平。20MN基准测力机是我国自行研制的目前国内最大的超重型精密力值计量装置，是国际上仅有的三台大量程高准确度力标准机之一，达到了国际领先水平，1996年获得了国家科技进步一等奖。1 MN静重式力标准机是亚太地区唯一参加1 MN量程国际关键比对的力标准机，计量院力学仪器计量室也是亚太地区唯一参加了全部四项力值国际关键比对的国家实验室。20 kN•m、100 N•m、1 N•m三台扭矩标准装置是我国自行研制的目前国内准确度最高的扭矩计量装置，其计量性能达到了国际先进水平。

主要工作任务：

1．研究、建立、保存和发展力与扭矩国家计量基准和标准。

2．参加国际计量局（BIPM）组织的力与扭矩量值关键比对，组织或参加亚太地区（APMP）力与扭矩量值比对，组织国内力与扭矩量值比对。 

3．开展力与扭矩量值的检测、校准和量值传递工作。 

4．制定力与扭矩专业的国家计量检定规程和校准规范等技术文件。 

5．承担国内外力与扭矩计量器具新产品定型鉴定工作，承担称重传感器OIML 60 证书型式试验工作。 

6．承担对省级和行业计量标准的考核和复查工作，为各行业的实验室培训力与扭矩的检定测试人员。 

7．开展力与扭矩的大型工程现场检测工作，进行力与扭矩计量仪器及产品的技术开发工作。

力与扭矩实验室作为国家力值、扭矩量值溯源的源头，承担了全国力值、扭矩量值传递和检定校准工作，为建筑、冶金、交通、船舶、水利及石油开发等行业的力值、扭矩高准确度测量和标定提供了精密的检测手段。

硬度实验室

力学与声学计量科学研究所硬度实验室是从事硬度（包括金属与非金属的硬度、静态和动态硬度）计量的国家实验室，实验室现保存有8项国家基准、副基准和3项标准。

硬度试验是材料机械性能试验中最简单、迅速和较易实施的方法， 是检验产品质量、确定合理的加工工艺及确定材料特性的主要手段之一。由于硬度试验是非破坏性试验，因此在材料特性试验中的强度、刚度、耐摩性等大量机械特性参数都需用硬度参数换算，因此，硬度是非常重要的材料机械特性，在生产和科研中得到了广泛的应用。

实验室除了具有传统的布洛维里肖等测量能力外，近几年，在仪器化压痕硬度、高温硬度及高精度的压头测量方面也具有了较大发展。

主要任务：

1、研究、建立、保存、复现和改进各种硬度国家计量基准、工作基准和标准；

2、参加硬度国际关键比对以及区域性国际比对和国家间的双边国际比对， 以保证我国量值与国际上的一致性。并组织国内量值比对工作；

3、承担国家强制检定和其它检定校准任务, 开展量值传递，以保证全国各种硬度量值的统一及准确可靠；

4、承担国家各种硬度计量器具检定系统、检定规程、 技术规范等技术法规的制修订；

5、承担国内外硬度计量器具新产品的定型鉴定和计量仲裁等技术工作；

6、承担国家技术监督检验检疫总局下达的对各级计量技术机构和行业实验室新建和复查 计量标准的考核工作，以及实验室技术人员的委托培训工作；

7、开展硬度计量测试新方法的研究与测试仪器的研制开发工作；

人员：

实验室现有专业技术人员4人，其中：高级职称3人，中级职称1人。

容量密度实验室

1.实验室介绍

中国计量科学研究院容量密度实验室是从事容量与密度计量的专业实验室。始建于一九六三年，是国内最早建立的相关实验室之一。本室已建国家容量密度基准4项,标准9项。基准标准装置均为本室自行设计建成，其中部分达到国际先进水平。

容量计量课题组研究领域包括立式罐容积检定、卧式罐容积检定、球形罐容积检定、玻璃量器容积检定和移液器容积检定以及液位校准等新测量方法研究。

密度计量课题组建立了以单晶硅球为基准的完整量值溯源体系，提供从固体到液体的精确体积、密度测量服务，并提供各种形式及密度值的固体及液体密度标准物质。课题组还提供包括在线振动管密度计、台式振动管密度计、玻璃浮计、浮子等密度测量装置检定及新测量方法研究。

容量课题组主要任务：

1、研究、建立、保存、复现和改进容量国家计量基准和标准，实现包括立式罐、卧式罐、球形罐、标准金属量器、玻璃量器、液位计和移液器等计量器具的检定或校准；

2、利用先进的三维激光扫描法进行大型储罐容积、罐壁变形的准确测量，为国际贸易间大宗液态石化能源产品的计量与交接，国家战略石油商业储备库计量交接提供技术支持；

3、利用实验室先进的激光扫描仪器以及数据处理技术，为国土、交通、水利、石油、通讯、气象、地震、海洋、矿产、机场、铁路、电力等行业提供准确的地理信息、物料体积、空间容积的测量服务；

密度课题组主要任务：

1、研究、建立、保存、复现和改进密度国家计量基准和标准；

2、利用液体静力称量法进行固体体积及密度的准确测量，相对测量不确定达到10-6量级，并提供各种材料及形状的固体密度、体积标准物质；

3、利用静力称量法以及台式振动管密度计提供不同温度、压强下液体密度准确测量，相对不确定度达到10-6量级，并提供600 Kg/m3~1800 Kg/m3的高精度液体密度标准物质，对各类密度测量仪器提供校准服务。

4、进行密度相关的力学参数测量服务，如热膨胀系数、等温压缩系数的测量，并给出完整的测量报告；

振动与重力实验室

振动与重力实验室主要开展振动、冲击、惯性、转速、测速、重力等专业的精密测量与计量科学研究等工作。负责研究和维护6项振动与重力领域国家计量基准装置和14项社会公用计量标准装置，承担振动与重力领域的计量检测校准和量值溯源传递工作。实验室负责制定振动与重力领域的国家计量规程、规范和国家标准，技术上保证国家计量法律法规的正确贯彻执行，保证国内振动与重力领域量值的准确、一致和可靠，建立与国际等效一致的振动与重力领域计量基标准，保证我国振动与重力领域量值的准确性和国际等效性。

主要工作任务：

1．研究、建立、保存和发展振动与重力领域国家计量基准和标准。

2．参加国际计量委员会及其咨询委员会（CIPM-CC）组织的振动、冲击、惯性、转速、测速、重力量值关键比对，组织或参加亚太地区（APMP）振动、冲击、惯性、转速、测速、重力量值比对，组织国内振动与重力领域量值比对。 

3．开展振动与重力领域量值的检测、校准和量值传递工作。 

4． 制定振动与重力领域的国家计量检定规程和校准规范等技术文件。 

6．承担对省级和行业计量标准的考核和复查工作，为各行业的实验室培训振动与重力的检定测试人员。 

7．开展振动与重力领域的大型工程现场检测工作。

8.  进行振动、冲击、惯性、转速、测速、重力计量仪器及产品的技术开发工作。

振动与重力实验室

振动与重力实验室主要开展振动、冲击、惯性、转速、测速、重力等专业的精密测量与计量科学研究等工作。负责研究和维护6项振动与重力领域国家计量基准装置和14项社会公用计量标准装置，承担振动与重力领域的计量检测校准和量值溯源传递工作。实验室负责制定振动与重力领域的国家计量规程、规范和国家标准，技术上保证国家计量法律法规的正确贯彻执行，保证国内振动与重力领域量值的准确、一致和可靠，建立与国际等效一致的振动与重力领域计量基标准，保证我国振动与力学仪器检定领域量值的准确性和国际等效性。

主要工作任务：

1．研究、建立、保存和发展振动与重力领域国家计量基准和标准。

2．参加国际计量委员会及其咨询委员会（CIPM-CC）组织的振动、冲击、惯性、转速、测速、重力量值关键比对，组织或参加亚太地区（APMP）振动、冲击、惯性、转速、测速、重力量值比对，组织国内振动与重力领域量值比对。 

3．开展振动与重力领域量值的检测、校准和量值传递工作。 

4． 制定振动与重力领域的国家计量检定规程和校准规范等技术文件。 

6．承担对省级和行业计量标准的考核和复查工作，为各行业的实验室培训振动与重力的检定测试人员。 

7．开展振动与重力领域的大型工程现场检测工作。

8.  进行振动、冲击、惯性、转速、测速、重力计量仪器及产品的技术开发工作。

真空条件下质量量值传递装置研究

近年来，质量实验室在全室人员的共同努力下，获得了省部级2等奖3项、中国发明专利优秀奖1项，并取得了20余项发明专利和10余项软件著作权，中国计量科学研究院科技进步奖多项，提升了我国高准确度质量计量水平及其国际影响力。

中国计量院质量实验室突破质量单位新定义后量值传递关键技术，首次实现真空条件下质量量值准确传递。该装置可实现砝码从真空容器到真空质量比较仪（M-one）的准确可靠传送和真空质量测量，1 kg砝码质量测量扩展不确定度优于30 μg（k = 2）。质量真空传递系统关键技术填补了国内空白，达到国际先进水平。该装置为正在研发的连接能量天平的非空气条件下质量传递系统奠定了坚实的技术基础，为我国应对国际质量单位的变革提供了有力技术支撑。

20 MN 基准测力机

20 MN基准测力机是我国自行研制的目前国内最大的超重型精密力值计量装置,它首次把静压润滑技术应用于单缸结构的工作缸塞系统中,制造技术难度大,全部零件为国产化。1990年通过原国家技术监督局技术鉴定,达到国际领先水平。1992年被批准为大力值国家基准,1996年获得国家科技进步一等奖。

1990年10月,我院与日本NRLM进行了大力值比对。中日两台20 MN力基准机力值比对结果的一致性约在1×10－4，我国的20 MN力基准机力值波动度处于10－5 量级,优于日本20 MN机一个数量级,充分显示了静压润滑的工作缸塞系统的优良性能和先进水平。2004年5月，该机参加了4MN力值国际关键比对（CCM.F-K4.a），比对结果取得了等效。

20 MN基准测力机自建成以来，承担了全国大力值量值传递和检定校准工作，取得了较好的社会效益和经济效益。它的应用为航空航天、冶金、建筑、交通、船舶、水利及石油开发等行业大力值高准确度测量和标定提供了精密的工程测量仪器校准检测手段。

在激光洛氏和表面洛氏硬度基准上实现洛氏硬度新定义的研究

本课题根据国际硬度工作组对洛氏硬度新定义的要求，对原有的金属洛氏和表面洛氏硬度基准进行了技术改造，达到国际先进水平，主要采用的技术有全数字交流伺服电机控制加卸荷系统，可以实现硬度的自动化测量和精确控制加载速度和位移；采用齿轮传动系统极大减小了振动和噪声；全过程试验力加卸载监测系统，不仅可以满足新定义的要求，还可以实现在加荷过程中随试验力的变化对加荷速度的任意设置；集成化四象限激光偏振干涉测量系统，显著提高了测量系统的可靠性和测量准确度。

主要的技术指标有：

初试验力不确定度：0.2%（k=2）

总试验力不确定度：0.1%（k=2）

压痕深度测量不确定度：0.01um（k=2）

HRC标尺的扩展不确定度优于：0.2HRC（k=2）

基于三维非接触激光扫描原理的特大型及异型金属容器容积计量方法研究和装置建立

采用非接触阵列式激光扫描测量方法进行大型静态容积计量容器的精密计量，突破现有计量方法的前提约束，将大型静态计量容器不作为理想几何体处理，建立基于非接触激光大空间扫描原理的静态容积测量系统进行大型计量容器空间坐标测量，生成大型静态计量容器的真实物理3D几何模型，解决以往测量方法速度慢、局部特征缺失、受内部附件遮挡、外测站数据坐标系不一致和累计误差的问题。

同传统测量方法相比，本项目研究成果具有数据获取速度快(测量速度提高3倍)、实时性强、数据量大(测点数量提高10000倍)、主动性强、点位密集(点位间隔从1000mm减小至2mm)、精度高(可以将10×104 m3大型静态计量容器校准相对不确定度从0.1%提升至0.06% k=2)等优势，大大提高计量工作人员工作效率和现场工作人身安全系数。本项目研究成果已经在计量、石化能源和现代物流设备制造行业近20家单位进行了应用，为国家战略能源储备库大型静态计量容器提供了精确交通工程检测设备检定标定服务。

新一代振动幅相特性测量系统

2002年在国家质检总局科研计划专项的支持下，“新一代振动幅相特性测量系统”立项启动，2006年6月通过鉴定。研究建立的新一代国家振动计量基准组包含低频（垂直/水平）、中频和高频4套基准（副基准），构成国家0.1Hz-50kHz宽频段振动幅值和相位量值溯源系统，使我国直线振动计量得到突破性进展，主要技术指标达到国际先进水平，高频幅相特性测量能力达到国际领先水平，并得到国际组织和同行的认可。

项目取得多项自主创新科研成果，2009年度国家质检总局科技兴检一等奖。

HIFU声压声功率测量

针对治疗声场中空化气泡爆破产生的局部极高压力、高速射流和冲击波作用，很容易损坏水听器，造成声场参数量值溯源困难等问题，提出了基于宽频激光外差干涉和高速数字解调的测量方法，实现了治疗声场HIFU声压量值复现，解决了鲁棒水听器声压灵敏度量值溯源问题。测量频率范围为0.5 MHz ~60 MHz，声压峰峰值高达10 MPa@1 MHz，不确定度15%（k=2），可用于满足治疗超声场参数的溯源需求。

针对辐射力天平基准受限于热传递和声冲流影响，测量上限20 W不满足治疗超声量值溯源的问题，提出了一种基于猝发脉冲信号和新型毛刷作为吸收靶的测量方法，并对比研究量热法和互谱功率法，将声功率测量上限拓展为350 W，扩展不确定度优于10% (k=2)，为实现治疗超声功率测量奠定基础，主导中日韩HIFU大功率研究性比对。

分子-离子反应质谱

常规的化学反应通常需要使用大量化学试剂，并且反应过程和产物难以实时监测。在气相中进行分子-离子反应，并快速检测其反应中间体及产物，是理想的方式。据此，我们设计了分子-离子反应质谱监测有机反应过程。首先通过离子阱富集试剂离子，然后在阱中通入其它试剂分子。经过特定时间的反应后，直接使用质谱对反应中间体及产物进行检测和结构鉴定。质谱的离子阱几乎没有其它杂质离子或分子的干扰，因而得到的结果更为准确可靠。

Q-Hyper LIT生物质谱和临床质谱

临床质谱实物图

高纯试剂中痕量杂质的定性和定量检测对计量、生物医学等领域具有重大意义。为了更方便、快捷和准确地分析高纯试剂中的痕量杂质，我们设计了Q-Hyper LIT生物质谱。该质谱首先利用三重四级杆对进入质谱的离子进行筛选，仅仅富集目标离子，而且可超长时间的富集，然后检测。三重四极的筛选功能有效地去除了主成分的干扰，超长时间富集超痕量杂质，提高检测灵敏度、降低检测限。此外，我们还研制了基于四极杆-线形离子阱（Q-LIT）的临床质谱用于复杂基质中痕量或超痕量小分子化合物的高灵敏度准确测量。

毒品现场检测质谱仪

针对毒品现场缉毒检测的需求而开发的可用于毒品定性分析的小型四极杆质谱仪，配备有小型色谱传输线，可与毒品检测专用色谱联用，实现对毒品的准确定性分析。除此之外，本质谱还可方便与其它各种类型色谱联用，用于食品安全现场监测、大气VOC在线检测、水质在线检测等。

离子-离子反应质谱

很多重要的化学反应发生在离子与离子之间。离子-离子反应的精确操控有着广泛的用途。为此，我们设计并搭建了离子-离子反应质谱。该质谱含有两个离子源，能同时引入不同种类的离子。该质谱还集成了四个离子阱，能分别存储和检测不同种类的离子。离子还可以在这四个阱之间自由传送。利用这套装置，我们成功地实现了气相中多肽离子的电荷的调控。

无人机堆垛体积测量系统的研制

占地面积多达几个平方公里的巨型堆垛测量起来极为复杂，长期以来一直是钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源性企业亟需解决的重要问题。随着无人机低空航测技术的发展，已经为多个领域的测量问题找到了新的突破口，目前在国际上已经是获取三维空间信息的先进手段。

容量密度室研制出无人机堆垛体积测量系统，可以直接为钢铁、电力、煤炭和有色金属等资源性企业，开发出一套可以快速、准确地计算、显示和输出堆料有关参数的盘存管理系统。通过以无人机为飞行平台，搭载五镜头倾斜摄影传感器，能够有效获取地表堆垛的真实三维信息，根据设计的相关算法，实现地表堆垛体积的快速化、精准化测量。其测量范围是0~250m，体积测量精度优于2%，通过多架次飞行还可以完成几个平方公里以上的巨型堆垛体积测量。实现巨型堆料体积从无法测量到能够测量，从只能近似测量到准确测量的跨越。

基于静力称量法的玻璃浮计自动检定系统

玻璃密度浮计的校准是固体密度量传的重要一环。本课题致力于研制一套新的玻璃浮计检定校准自动测量装置，实现玻璃浮计的测量数据的自动采集和自动化处理。这种新的玻璃浮计测量方法不同于以往玻璃浮计检定中常用的比较法,对于不同密度段的玻璃浮计可以用一种介质进行测量,既提高了测量准确度，也降低了测量成本。研究成果可以将密度计组直接溯源到固体密度工作基准，提高了密度量值传递的不确定度水平；另一方面，可以避免碘化汞、碘化钾等为国家严格控制的有毒水溶液使用，不仅提高了测量效率，也减少了环境污染程度。

高精度液体密度测量方法研究和标准密度液体制备

为了实现高精度标准密度液体的制备，课题以固体密度基准及配套的固体密度基准量值传递装置为基础，搭建了新的基于静力称量法的液体密度测量装置。用理论研究和实验研究相结合的方法，分析了液体静力称量法测量密度过程中各个主要因素对测量结果的影响。测量并计算出较大液体密度范围的密度值及不确定度，得到了理想的测量结果。对密度范围在（690~1900）kg/m3内的液体密度进行了测量及不确定度分析。制备得到的标准密度液体相对测量不确定度优于1.6×10-5(k=2)的预期目标，达到了国际先进水平。

质量单位千克新定义中单晶硅材料制备同质性精密测量方法

为提高固体密度计量水平，完善固体密度量值传递体系，保证阿伏伽德罗常数NA测量的准确性和稳定性。根据《JJG 2094-2010密度计量器具检定系统》，以单晶硅球作为固体密度计量基准，设计了基于静力悬浮法的单晶硅球密度差值精密计量系统。搭建单晶硅球密度差值测量装置，包括：单晶硅球、密度比较容器、温度控制系统、压力控制系统、CCD图像采集模块等。完成测量装置功能测试，研究温度和压力控制的计量精度特性，重点研究了工作液体的热胀系数和压缩系数，针对试验中工作液体压力控制，引出工作液体压缩热效应对单晶硅密度测量影响的探讨。

本课题完善了我国固体密度计量基准和量值传递的准确性；是（XRCD）法对阿伏伽德罗常数NA精确计算，重新定义kg于原子质量物理常数研究的重要组成部分。

高精度固体密度标准制备及其精密测量方法研究

目前研究新的高精度梯度场密度绝对测量方法已经成为树脂基碳纤维复合材料密度精密测量领域中的共识，其中利用密度梯度柱配合高精度密度浮子来确定固体样品的密度已经成为最有可能的技术方案。这种方法特别适用于那些太小以至于不能用比重测量法和流体静力称重法称重的材料。

实验室在固体、液体密度精密测量领域积累了大量的经验，单晶体硅球密度国家基准相对测量不确定度达到2×10-7的国际先进水平。本项目利用微立体光刻成型的技术进行了高精度玻璃浮子的制备，使得国家密度基准的量值实现了高精度量传。微粒体光刻成型作为工业4.0时代的底层制造技术之一，增强了实验室基于多学科交叉的创新开发能力。制备的密度玻璃浮子有望取代现有的人工吹制的方法，大大提高成品率，产品能够满足碳纤维、单晶硅、高纯石英等领域的工艺控制需求。

微纳力值标准

建立了两套微纳力值标准装置，一套采用静电力复现力值，力值测量范围10－8 N～10－4 N，在10 μN～100 μN量级，力值测量相对标准不确定度小于0.06%；一套基于质量方法复现力值，额定力值60 mN，力值分辨率1 nN，在1 μN～10 μN量级，力值测量相对标准不确定度小于0.7%。其计量性能达到了国际先进水平。获得2018年中国计量测试学会科技进步三等奖。

微纳力值标准装置的建立实现了微牛至纳牛范围力值的复现和SI溯源，为新材料、生物医药、微电子等领域微小力值的溯源提供了技术手段，为各种研究和生产过程中材料微纳力学特性测试提供可靠的保障。

1 MN 静重式力标准机

1 MN静重式力标准机具有测量范围宽，测量力级多的特点。该机的初级负荷为5 kN, 最小力级为5 kN，测量范围为5 kN～1 MN，力值不确定度小于2×10-5（k=3），可以满足不同量程测力仪的检定和校准。该机的技术水平达到了国际先进水平。获得2009年国家质检总局科技兴检奖三等奖。

2005年9月，该机作为亚太地区唯一一台1MN静重式力标准机参加了CCM.F-k3.a  （0-0.5MN-1MN） 力值国际关键比对；2007年5月，该机参加了CCM.F-k3.b （0-0.5MN） 力值国际关键比对。比对结果表明：1 MN力标准机复现的力值和参考值取得了很好的一致性。

20 kN•m 高准确度扭矩标准装置的建立

针对风电、船舶、国防等行业对大扭矩计量的需求，开展了“20 kN•m高准确度扭矩标准装置的研发”的项目研究，历时4年攻克了以静压空气轴承为支撑的静重式大扭矩标准机的核心技术，研制成功20 kN•m高准确度扭矩标准装置。测量范围100 Nm～24 kNm、扩展不确定度优于2×10-5（k=2）），综合技术指标和性能达到国际领先水平。

该装置将我国扭矩基准机的扭矩值测量上限由5 kN•m扩展到20 kN•m，可提高我国扭矩量值在CMC中的测量能力，扩大我国扭矩值的量值传递范围，解决我国大扭矩量值溯源问题。

1 mNm～1 Nm扭矩国家基准装置的建立

采用了多项自主研发的关键技术，研制了国内首台基于空气轴承支撑技术的新型结构的微小扭矩标准装置，实现了1 mN•m～1 N•m范围内多量程微小扭矩量值的复现，装置的不确定度在国际同量程扭矩范围中最小，整体综合技术指标和性能达到了国际领先水平。获得2017年中国计量测试学会科技进步一等奖。

项目完成后可以将我国扭矩基准机的扭矩值测量下限由0.5 N•m扩展到1 mN•m, 扩大我国扭矩值的量值传递范围，为我国的微小扭矩测量提供技术手段，保证我国微小扭矩值传递的准确可靠和一致。

1 mNm～1 Nm扭矩国家基准装置的建立

采用了多项自主研发的关键技术，研制了国内首台基于空气轴承支撑技术的新型结构的微小扭矩标准装置，实现了1 mN•m～1 N•m范围内多量程微小扭矩量值的复现，装置的不确定度在国际同量程扭矩范围中最小，整体综合技术指标和性能达到了国际领先水平。获得2017年中国计量测试学会科技进步一等奖。

项目完成后可以将我国扭矩基准机的扭矩值测量下限由0.5 N•m扩展到1 mN•m, 扩大我国扭矩值的量值传递范围，为我国的微小扭矩测量提供技术手段，保证我国微小扭矩值传递的准确可靠和一致。

干涉法压头外形快速测量装置的研制

压头外形测量是国际上硬度领域的研究热点之一，本课题采用先进的激光干涉定位技术，实现压头微小形貌的高精度测量。干涉显微镜配合五自由在度的旋转平台，实现压头角度的高精度测量，CCD轮廓投影结合先进的拟合算法可以达到对圆弧半径的精确测量，达到世界先进水平。

主要的技术指标有：

压头角度：0.02°，k=2

圆弧半径：1.0 μm，k=2

主导全球绝对重力仪国际比对关键技术及其应用

攻克了重力比对关键技术研究，重点研究了重力基准在时间上的链接技术，高精度区域三维重力网建立，重力比对联合平差技术，重力量值传递技术等，成功主办了2017年第十届全球绝对重力仪关键比对（CCM.G-K2.2017），形成了全球重力测量原点（也是世界上观测环境最好的重力参考点之一），使得我国重力计量能力达到国际领先水平。

致力于光学干涉型绝对重力仪的自主研制，多次代表国家参加全球绝对重力仪比对，获得了很好的国际比对结果，其中NIM-3A型采用了创新的低频拾振修正技术，自动化程度、测量效率大大提高，测量结果合成标准不确定度优于5微伽，达到国际先进水平，建成了新的重力加速度（绝对法）校准装置社会公用计量标准。在第十届全球绝对重力仪关键比对中与关键比对参考值差0.4微伽的结果，达到国际先进水平。此外，积极推动光学干涉型绝对重力仪的应用推广，为中国地质科学研究院提供了绝对重力仪一台，用于国家重大工程“中国大陆科学钻探工程”定点重力观测，打破了国外垄断，实现了国内首台高精度绝对重力仪商品化。

新一代转速标准装置的研制

研制了新一代转速标准装置，由低转速标准装置、中转速标准装置和高转速标准装置等3套装置组成，主要技术指标如下：

低转速标准装置：

测量范围：(0.1～160)r/min

不确定度：Urel = 5×10-6 (k=3)

中转速标准装置：

测量范围：(10～40000)r/min

不确定度：Urel = 5×10-6 (k=3)

高转速标准装置：

测量范围：(40000～100000)r/min

不确定度：Urel = 1×10-5 (k=3)

制定国际上第一项振动原位校准领域的国际标准

ISO/DIS16063-45“内建校准线圈振动传感器的在线校准方法”是ISO/TC108（国际标准化组织/机械振动、冲击与状态监测技术委员会）制定的第一项振动在线校准国际标准，也是我国在振动和冲击计量领域主导完成的首项国际标准。

该标准明确了内建校准线圈振动传感器的标准校准方法，在解决在线振动传感器量值溯源等方面取得了实质性的突破，为该类传感器的研制、生产和贸易提供了规范化、可操作的指引，不仅填补了国际在线振动校准方法标准的空白，也标志着我国在全球振动测量领域拥有了话语权。

ISO 16063系列标准是世界各国对于振动和冲击计量以及相关传感器校准的主要依据。此前，该系列标准都是由德国物理技术研究院（PTB）、美国标准技术研究院（NIST）、日本国家计量院（NMIJ）和丹麦B&K公司等发达国家计量院和公司主导制定的。在这些国际标准的支撑下，振动和冲击领域的高端测量仪器和校准产品几乎完全被国外厂家垄断。为改变这一现状，中国计量院针对“振动传感器在线计量方法”开展了深入研究，并积极参与ISO振动和冲击计量领域“新校准技术标准体系”的起草制定工作。2012年，中国计量院被ISO/TC108指定主导起草“内建校准线圈振动传感器在线校准方法”的国际标准。

在“振动传感器在线计量方法研究”项目支持下，中国计量院成功建立了内建校准线圈式振动计量系统，并首次在国际上提出了内置校准线圈振动传感器的在线校准方法，解决了振动传感器在线校准和量值溯源难题，获得了国际振动测量领域同行的一致肯定。

ISO16063-45的发布将为引导我国高端振动测量仪器和传感器的研发、提升产品质量档次，带领产品参与高水平竞争、跟随国际标准“走出去”提供基础技术支撑，展现了中国计量院通过实施技术标准战略引领国家相关产业成功转型升级的实力与决心。

谐振式高加速度振动标准装置

本项目研制的谐振式高加速度振动发生装置、控制系统、激光绝对法测量系统，实现了高加速度振动标准装置的全部配套，整体技术水平优于国外同类装置（见下表），达到国际领先水平，为建立国家绝对法高加速度振动标准装置奠定了基础，可以推广到力学环境试验、先进传感器制造、航空发动机测试等领域。

技术指标

国外同类装置的指标 

本项目达到的指标

频率范围

80 Hz～500 Hz

17.9 Hz～2968 Hz

最大加速度

4000 m/s2

10000 m/s2

测量方法

比较法

绝对法

灵敏度幅值测量不确定度

2%（k＝2）

 0.5%（k＝2）

灵敏度相移测量不确定度

无

0.5° （k＝2）

研究成果：

1）基于谐振放大原理，提出了直推谐振梁固支端的设计，解决了谐振梁附加阻尼的影响，研制成功了最大加速度10000 m/s2的谐振式高加速度振动发生装置；

2）采用谐振频率迭代识别的方法，解决了谐振梁共振频率的实时跟踪问题，实现了高加速度振动的精确控制，研制成功了谐振式高加速度振动控制系统；

3）采用带通采样和奈奎斯特采样结合的技术，解决了高加速度振动量值的绝对法测量问题，实现了17.9 Hz～2968 Hz频率范围内外差激光干涉信号的直接采集和解调，研制成功了绝对法高加速度振动测量和校准系统；

4）基于谐振式高加速度振动发生装置、控制系统、绝对法测量和校准系统，研制成功了谐振式高加速度振动标准装置，为高加速度振动量值溯源提供了有效途径。

成果的突出特点及推广应用前景：

1）简单、高效的振动台直推谐振梁固支端的设计，一方面，有效降低了附加阻尼的影响，提高了谐振梁的增益幅值；另一方面，受益于谐振工作状态的带通滤波效应，抑制了谐振梁的加速度失真度和横向振动比，有效地降低了系统测量不确定度。

2）提出了谐振频率自动跟踪的正反馈闭环控制技术，融合了谐振频率自动跟踪和谐振幅值迭代控制算法，通过移相环节，实现谐振频率的跟踪；通过迭代算法，实现高加速度振动幅值的精确控制。

3）提出了基于带通采样的外差激光干涉信号直接采集和解调方法，相对于目前国际上通用的外差式激光干涉振动绝对测量方法，本方法在有效保证高精度振动测量的前提下，具有采样频率低、采集数据量小、实时性好、不存在相位延时的特点，消除了传统外差激光采集解调方法中模拟器件所引入的相位延迟。

角加速度激光绝对法校准装置

角振动计量是关系到旋转、转向、倾角等运动的动态计量范畴，属于运动学中重要的物理关键量计量校准。计量对象有角加速度计和陀螺仪等有关旋转运动的传感器和测量设备，对我国航天航空、惯导、机器人、交通、机械制造等多领域有应用和促进作用。项目属于国家质量监督检验检疫总局的科技计划项目，于2015年7月通过质检总局科技司组织的专家验收，项目通过自主创新，建立了（0.0005～1200）Hz宽频角振动激光绝对法幅值和相位校准装置，各项指标达到国际先进水平，其中频率下限达到国际领先水平；项目成果具有良好的科学性和实用性，具有重大的推广应用价值。

课题的完成填补了我国角振动基准的空白，解决了我国角振动量值溯源问题，以及国内角振动传感器和测量仪器的校准服务问题，为推动相关领域的科技进步做出了贡献，逐步完善角振动量值传递和量值溯源体系，推动科技成果转化工作，已取得了显著社会和经济效益

高精度振动校准方法及振动传感器检定装置研发

本项目通过三轴向、现场和原位振动校准方法的研究，研制了三轴向振动标准装置、便携式低频和中频振动标准装置，初步建立了接近实际测量环境的实验室、现场、原位三位一体振动量值溯源体系，解决了接近实际测量环境的振动计量问题，保障了振动传感器在实际现场环境下测量的准确性和有效性。具体研究内容如下：

气浮三轴向标准振动台：优化得到了运动耦合装置的供气压力和气膜厚度，提出了导向气浮调节技术，实现了5组正交平行的空气轴承和3台振动台导向的耦合调整工艺。

三轴向振动控制系统：建立了空间运动轨迹合成与分解的数学模型，提出了多点激励正弦振动实数域控制算法，在国际上上首次解决了直线、圆、椭圆、球形空间运动轨迹的精确复现问题。

激光绝对法三轴向振动测量系统：提出了基于带通采样的激光干涉信号的低采样率直接采集方法，消除了模拟器件对激光干涉信号的影响，在国际上首次实现了直线、圆、椭圆和球形空间运动轨迹的激光绝对法测量。

三轴向振动校准方法：研究了空间运动轨迹激励下传感器灵敏度的响应特征，在国际上首次提出了振动传感器灵敏度椭圆和灵敏度直线的概念，给出了灵敏度矩之外的全新三轴向振动校准方法。

模拟器件时间延迟和采集卡相频响应的测量与修正：提出了模拟器件时间延迟的测量方法，修正了模拟器件时间延迟对激光干涉信号的影响；实现了采集卡相频响应的测量与修正，填补了国际上ADC相频响应测试方法的空白。

便携式振动标准装置：实现了便携式低频和中频振动标准装置，解决了便携式低频振动台失真度抑制的问题；配合计量业务系统，实现了传感器现场检定、数据云端处理。

原位振动校准方法：采用激励单元传递系数动态校准和传递系数稳定性统计的方法，解决了振动传感器原位校准的溯源问题，主导制订了国际上第一项原位振动校准领域的国际标准。

三轴向振动标准装置与德国PTB比对结果的归一化偏差En值小于1，验证了研究成果的准确性和有效性，为德国PTB开发了一套三轴向振动控制及校准系统。比对实验选择了我国自主研制的MEMS传感器，提升国际影响力和竞争力。

项目形成了9套新设备，制订了1项国际标准，修订了1项国际标准，发表了26篇文章，申请了15项专利及软件著作权，可进一步推广应用。

超低频振动国家标准装置的研究与建立

项目基于地震观测、地质勘探、环境监测、航空航天、精密制造以及结构和生物动力学等领域随着科学技术的不断发展，对超低频振动量值溯源越来越迫切需求的背景下提出。项目源于科技部国家科技基础条件平台建设项目，2005年12月启动，2009年12月通过专家鉴定。项目自主研发了超低频(0.002Hz)、大位移（水平1m、垂直0.1m）、大负载(30kg)和低失真(＜1%)振动计量基准装置；研制了可测频率（0.01200）Hz，振级（5×10-450）m/s2的加速度的高精度、低漂移超低频振动套组。填补了国内外（0.10.002）Hz激光绝对法振动幅值和相位校准的空白，属自主创新科研成果，研制的装置属国内外首创。主要技术指标达到国际领先水平。项目获2011年度国家质检总局科技兴检一等奖。

项目研制的装置解决了我国各领域超低频振动量值的溯源问题，研究成果在计量技术机构、国家地震局、电力公司、中石油等领域的国家重要研究部门进行了技术移植，为推动相关领域的科技进步、提高地震计等超低频振动测量仪自主研发水平发挥了重要的计量支撑作用，取得了显著的经济和社会效益。

光学法中频水声基准(25 ~ 500) kHz

实验室开展了基于光学法的新一代水下声压复现研究，通过测量水中薄膜随水质点的跟随振动，将水声声压通过激光波长溯源至SI单位，实现对水听器的光学法绝对校准，有望实现水声声压量值的扁平化传递。目前，在(25 ~ 500) kHz频率范围内，装置的测量不确定度优于0.6 dB (k=2)，达到国际先进水平。

光学法测量空气声声压

声学室开展了基于激光多普勒测速原理和光子自相关解调的空气声声压复现研究，通过声质点振动速度的测量直接复现声压量值，被公认为可取代实验室标准传声器和互易法校准的新一代空气声声压基准，能够为实验室标准传声器、非标准尺寸及MEMS等新型传感器、声质点振动速度传感器提供原级校准，并适用于高温、高静压等极端应用环境中的传声器校准。

在行波管和驻波管中所建立的声压复现装置，频率范围为500 Hz~4 kHz，1 kHz时测量不确定度为0.2 dB（k=2）；在自由场中所建立的声压复现装置，频率范围为500 Hz~22 kHz，与互易法校准的实验室标准传声器的测量偏差小于1 dB，系统优化和不确定度评估的研究工作正在进行中。

衡器国际互认型式评价系统的建立

为解决各种衡器的型式评价试验和量值溯源问题，执行OIML基本证书制度和OIML MAA框架协议（现OIML证书互认制度）要求，项目自主研制了衡器国际互认型式评价试验装置和耐久性试验装置等，将我国大型衡器的整机最大称量范围提高到3吨，相对不确定度优于5E-6（k = 2），整机测量能力达到了世界领先水平。该项目独立研制的管理系统获得了2013年科技兴检二等奖，自主设计的衡器型式评价自动加载系统获得了第16届中国专利优秀奖。2018年，质量实验室的质量体系和技术能力通过了OIML国际同行评审，成为了目前我国唯一获得非自动衡器OIML-CS证书试验A类资质的实验室。

高准确度20 kg质量测量系统的研制

为满足新材料、生物医学、微电子等领域对微克质量和微纳力值的计量需求，质量室开展了“微克质量标准的建立与溯源中的关键技术研究”。课题组历时4年，成功研制了微克质量标准2套、微克质量测量系统1套。微克质量标准500 μg、200 μg、100 μg和50 μg测量扩展不确定度分别优于 0.22 μg（k = 2）、0.14 μg（k = 2）、0.13 μg（k = 2）和0.094 μg（k = 2）。课题研究成果填补了我国微克质量标准测量能力空白，综合技术指标达到了国际先进水平，可以为微量天平、原子力显微镜（AFM）、纳米压入测量系统等微纳力学计量仪器提供高准确度的量值溯源，为提高其测量准确度、减小测量结果的分散性做出支撑。

高准确度20 kg质量测量系统的研制

大质量标准被广泛应用于航空航天、交通运输、能源电力等各领域，提高大质量标准的质量测量能力，对各行业的测量技术发展具有重要意义。20 kg质量标准是所有高准确大质量量值传递的源头，也是我国5000 kg质量校准与测量能力（CMC）建立的基础。由质量室自主研制的高准确度20 kg质量测量系统，突破了分布式系统模拟控制软件及皮重交换组合测量算法等关键技术，结合三自由度智能控制机械手砝码传递装置，提高了20 kg质量标准的稳定性和量值传递的准确度，有效解决了20 kg质量测量系统组合量值传递的关键问题。该系统还显著提高了我国大质量测量的工作效率，使中国计量院质量实验室的技术水平跃居国际先进行列。

2000 kg高准确度大质量参数测量装置的研制

课题创新性地提出了金属材料特殊处理方法等多项关键方法，攻克了有限空间内的自动组合配衡等多项关键技术，研制出具有自主知识产权的“2000 kg高准确度大质量参数测量装置”。该装置仪器化程度高、可复制性强，满载重复性为0.15 g，灵敏度为1.27 g，测量扩展不确定度为3.6 g（k = 2），进入了世界先进行列。课题验收时，该装置被验收专家誉为“我国大质量标准测量装置中设计精巧、工艺创新的精品”

力学与声学计量科学研究所科研团队

重力仪团队

1、吴书清，男，1979年生，副研究员。现任中国计量院力学声学所副所长兼振动重力实验室主任，国际质量及相关量咨询委员会重力工作组（CCM-WGG） 主席、国际大地测量协会重力工作组委员、中国计量测试学会力学计量专业委员会委员、中国地球物理学会地球物理技术委员会委员、全国力值硬度重力计量技术委员会秘书长。2002年大学毕业后进入中国计量院工作。2013年负责研制成功NIM-3A型光学干涉绝对重力仪，2017年负责主办第十届全球绝对重力仪国际比对。发表学术论文20余篇。获得中国计量测试学会科技进步二等奖1项。

力学与声学计量科学研究所计量基标准

质量实验室-基准标准情况介绍

基、标准设备名称 照片 设备介绍

力与扭矩实验室-基标准介绍

基、标准设备名称 照片 设备介绍

硬度试验室-基标准介绍

基准介绍 名称 图片 简介 测量范围 测量不确定度

容量密度实验室-基标准介绍

基准介绍 1. 固体密度基准装置 测量范围：密度（Density）：（500~10000）kg/m3 测量不确定度：密度（Density）Urel=2×10-7(k=2)

振动与重力实验室-基标准介绍

基、标准设备名称 照片 设备介绍

声学实验室-基标准介绍

基准介绍 设备名称 照片 设备介绍

质量实验室-研发产品介绍

科研成果转化

在研究提升国家质量量值测量能力、保障国家质量量值准确一致的同时，质量实验室聚焦计量、精密仪器、生物医药、交通运输、环境保护等领域的市场需求，充分发挥自身技术优势，以科研成果转化、技术服务和技术咨询等形式对相关产业发展提供了有力技术支持。

其中，由质量室自主研发的“高精度空气密度测量装置”，可以实现不同海拔高度、实验室内外环境中空气密度的实时测量，测量相对合成标准不确定度3.6E-4。该装置不仅可用于修正空气浮力对E1等级砝码质量测量值的影响，还可以用于大型风力发电机扭矩控制等受空气密度影响的测量或控制装置，目前已服务于多个省级计量技术机构和校准实验室。

空气密度测量系统

质量室自主研制的“声学法砝码体积测量装置”可以测量1 g~20 kg的具有标准形状的砝码体积，测量精度可以满足OIML砝码国际建议和我国砝码检定规程对砝码体积准确度的要求。该装置可以在空气中完成对砝码体积的测量，不仅操作方便快捷，且测量过程不会对砝码质量稳定性造成任何影响。该装置整体技术指标优于国外现有装置，达到了国际先进水平，并在国内多个省级计量技术机构得到了推广应用。

微克质量标准量值传递

微克质量标准及其量值溯源技术是质量室近年形成的科研成果之一，可以为微量天平、原子力显微镜（AFM）、纳米压入测量系统等微纳力学计量仪器提供高准确度的量值溯源。由质量室自主开发的数据处理和分析系统可以配合高精度质量比较仪，自动完成微克质量标准砝码量值的准确溯源，提高效率、解放人力。

作为中国OIML证书发证机构指定实验室，质量实验室于2018年通过了OIML基于ISO/IEC 17025和OIML D 30要求的国际同行评审，先后获得了非自动衡器、自动分拣衡器的OIML-CS证书试验A类实验室资质，以及多种自动衡器的OIML-CS证书试验B类实验室资质。实验室目前可以按照OIML国际建议要求，为衡器生产厂商提供高质量的型式评价试验服务，并出具相应的测试报告。依据该报告颁发的OIML-CS证书和型式评价报告可以在全球范围实现互认，从而有效避免重复测试，降低衡器生产和销售企业的产品进入国际市场的时间和经济成本。

三维空间微重力网的建立模型

提供三维空间微重力网测量方案，利用相对重力仪测定高精度重力网段差。

绝对重力仪（标准装置）

性能指标：

准确度：3.0微伽 （3.0x10-8米/秒2）；相对合成标准不确定度：5.0x10-9

仪器特点：

25厘米有效自由下落距离；高真空的无阻腔体；精确定位的机械传动机构；利用光纤传输技术实现的小型激光干涉仪；633纳米氦氖激光器；实时数据采集及处理系统；超低频拾震修正技术；实时固体潮、极移及大气压的重力值修正；软件界面友好，操作简单方便；便携、定制包装箱分体搬运。

仪器规格：

重量：约120千克(分5个定制包装箱运输)；输入电压：220伏，50赫兹；额定功率：约300瓦

精密转台

定位精度：±1″；

伺服带宽（-3dB）：200 Hz；

峰值角加速度：8000 °/s2。

便携式冲击校准装置

最大加速度：≥10000 g；

脉冲宽度： 30 μs～10 ms；

激光干涉法测量不确定度：2～10%（k=2）；

比较法测量不确定度：3～20%（k=2）。

便携式低频振动校准装置

频率范围：DC ～80 Hz（可扩展）；

行程：200 mm （可选）；

扁平化机器视觉测量不确定度：0.5～1%（k=2）；

激光干涉法测量不确定度：0.5～1%（k=2）；

比较法测量不确定度：2%（k=2）。

六自由度运动计量校准装置

频率范围：DC Hz ～ 20 Hz；

激光干涉法测量不确定度：0.2～2%（k=2）。

三轴向振动标准装置

频率范围：0.01 Hz ～ 1600 Hz；

激光干涉法测量不确定度：0.5（k=2）。

重力法低频振动标准装置

测量范围：≤1 g；

频率范围： DC～5 Hz；

测量不确定度：0.1～0.5%（k=2）。

组合式冲击校准装置

最大加速度：≥100000 g；

脉冲宽度： 10 μs～50 ms；

激光干涉法测量不确定度：2～10%（k=2）；

比较法测量不确定度：3～20%（k=2）。

高频振动标准装置

频率范围：3 Hz ～ 15000 Hz；

最大加速度：≥200 m/s2；

稳定性：优于0.3%；

失真度：≤2%；

横向振动比：≤10%（≤1kHz），≤20%（＞1kHz）；

校准通道数：≥2；

动态范围：≥70 dB；

校准系统动态范围：≥100 dB；

激光干涉法测量不确定度：0.5～2%（k=2）；

比较法测量不确定度：2～5%（k=2）。

中频振动标准装置

频率范围：10 Hz ～ 5000 Hz；

最大加速度：≥200 m/s2；

稳定性：优于0.3%；

校准通道数：≥2；

动态范围：≥60 dB；

校准系统动态范围：≥100 dB；

测量不确定度：2%（k=2）。

低频振动（挠度）标准装置

频率范围：DC ～200 Hz（可扩展）；

行程（挠度测量范围）：200 mm～2m （可选）；

失真度：< 5%

横向运动比：< 5%

扁平化机器视觉测量不确定度：0.5～1%（k=2）；

激光干涉法测量不确定度：0.5～1%（k=2）；

比较法测量不确定度：2%（k=2）。

应变测量传感器校准装置

应变测量范围：≥2000 με；

基桩动测仪检定装置

频率范围：0.5 Hz ～ 5 kHz；

振动加速度范围：≥200 m/s2；

冲击加速度范围：≥20000 m/s2；

应变测量范围：≥2000 με；

动态力测量范围：≥200 N；

振动测量不确定度：≤2%（k=2）；

冲击测量不确定度：≤3%（k=2）；

应变测量不确定度：≤3%（k=2）；

动态力测量不确定度：≤3%（k=2）。

振动自动校准系统

能够实现激光绝对法或传感器比较法的自动化校准，系统可根据用户输入的参数值对被校准对象进行自动校准，校准结果自动导入EXCEL表中。

校准有两种方式：

单步自动校准，自动完成每点的频率和幅值的调整，每个校准点可前进或者后退，适合被校准仪器需读数的情况下。

全自动校准，计算机根据用户输入的参数单独运行，适合传感器或测振仪器模拟输出接入系统的情况下。

技术指标：

频率范围：0.1Hz～10kHz;

幅值控制精度：≤0.02％（可自己选择）

校准方式：可实现加速度、速度和位移及传感器灵敏度的校准，带相位校准功能。

振动自动校准系统

系统主要特点：

自动化程度高，操作简单，校准速度快，只需输入所需的校准参数，即可实现自动校准；

采用自适应模糊控制技术，可靠性程度高，调整速度较快；

集成化程度高，减少了人为误差，提高了测量精度；减少实验室工作人员的工作量，提高工作效率。

可在用户现有的振动激励系统上进行技术升级；或根据用户的特殊要求组建完整的测量系统，实现振动台工作频率范围内的振动快速校准。

零差正交激光测振系统

主要用于低频或超低频振动计量校准，可以实现振动加速度、速度、位移、传感器灵敏度和相移的绝对法测量。具有光路稳定，调整容易，测量精度高的特点。

主要技术指标

频  率：0.002Hz～200Hz；

可测最大位移：1000mm

联系人/Contact：刘爱东/Liu Aidong

地址：北京北三环东路18号（邮编：100029）

中国计量科学研究院力学与声学科学研究所

零差正交激光测振系统

主要用于低频或超低频振动计量校准，可以实现振动加速度、速度、位移、传感器灵敏度和相移的绝对法测量。具有光路稳定，调整容易，测量精度高的特点。

主要技术指标

频  率：0.002Hz～200Hz；

可测最大位移：1000mm

联系人/Contact：刘爱东/Liu Aidong

地址：北京北三环东路18号（邮编：100029）

中国计量科学研究院力学与声学科学研究所

外差激光测振仪

外差激光测振仪具有体积小，结构紧凑，光路稳定，测量精度高，安装方便，光路调整简单等优点，适用于直线振动、角振动、冲击等高精度测量。

主要参数：

振动测量频率范围

0.5Hz～20kHz

带宽（MHz）

20（可定制）

信号强度（V）

1V（可配信号幅值显示功能）

聚焦范围（mm）

300～1500（可定制）

激光类型

氦-氖

测量结果显示

振动加速度、速度、位移、传感器灵敏度和相移，具有波形显示和数据保存功能

低频振动套组

低频振动套组具稳定性高、噪声低、重复性好的特点。振动频率范围0.1Hz～200Hz，分辨率可达5×10-6g。可用于低频振动测量、低频振动标准考核和量传工作，也可作为比较法低频振动校准的参考套组，该套组一直被低频振关键量国际比对、国内比对选为比对标准器，同时已被航空，航天，地震、计量部门和高等院校等所采用。

仪器功能和指标：

频率范围：0.1Hz～200Hz

振动方式：垂直和水平

加速度最小分辨率可达：5×10-6g

输入信号类型：电流信号/电压信号

放大挡位：×1、×10、×100、×103

低通滤波挡位：无滤波、0.02H、0.2Hz、2Hz、20Hz

调零功能：具有信号调零功能，前面板具有直流显示，调节方便

放大器尺寸：L220×W270×H115（mm）

传感器尺寸：Φ27×H57（mm）

温度:实验室温度：23±5℃

水听器比较法校准装置

装置用于0.5 MHz以上高频水听器声压灵敏度的比较法校准，实物图与软件界面见图5。指标满足GB 15611-1995《高频水听器校准》、JJG 1070-2011《0.5 MHz ~ 5 MHz标准水听器（二换能器互易法）检定规程》的要求。目前，此装置已多次服务于各医疗器械检验所、中科院苏州医工所和医疗器械声场厂商的医用超声水听器的量值溯源，并在浙江省计量院等单位使用。

超声探头校准系统

超声探头校准系统用于校准超声探头的频率、声场特性等参数，实物图与软件界面见图4。

技术指标满足JJF1650-2017《超声探伤仪换能器声场特性校准规范》、ASTM E 1065-14《Standard Practice for Evaluating Characteristics of Ultrasonic Search Units》和GB/T 18694-2002《无损检测超声检验探头及其声场的表征》的要求。

校准内容有：

时域参数计算，包括脉冲持续时间；

频率参数分析，包括峰值频率、中心频率、-6 dB带宽；

纵向剖面声场绘制基础上，可以实现焦距、衰减-3dB扩散角、聚焦场深的测量；

横向剖面声场绘制基础上，可以实现-3 dB、-6 dB声束直径，两个垂直方向一维数据的对称性分析等。

目前，此校准系统已多次服务与商飞、成飞、航天海鹰等制造厂商，在浙江省计量院、上海市计量院、河南省计量院等单位使用。

声级计、听力计自动校准程序

用于实现声级计和听力计的自动、便捷校准，软件界面见图3。技术指标满足JJG188-2002声级计和JJG 388纯音听力计检定规程的要求。2012年参加了与韩国计量院进行的声级计双边比对，取得较好结果。目前，此软件已在吉林省计量院、湖南省计量院、潍坊市计量所等单位使用。

消声室自动校准装置

消声室自动校准装置用于校准全消声室与半消声室，见图2。技术指标包括：

满足GB/T 6882-2008《声学 声压法测定噪声源声功率级 消声室和半消声室精密法》、JJF1147-2006《消声室和半消声室声学特性校准规范》的要求；

测量频率范围：(50 ~ 20000) Hz；

声压级范围：(12 ~ 140 )dB；

测量距离范围：(0 ~ 20)米；

声压级测量不确定度：U = 1.0 dB (k=2)；

支持10cm、5cm和2cm步进三种距离，精度优于5%；

校准装置软件支持纯音和噪声两种测量方法，同时支持表格和图形两种数据显示方式。

目前，已在安徽省计量院、河南省计量院、广电计量公司等计量部门得到应用。  

程控精密衰减器

程控精密衰减器利用程控或手动设置衰减值，为校准系统提供精密信号衰减，实物图与软件界面见图1。技术指标包括：

最大输入电压有效值：10 V；

频率范围：0 Hz ~ 50 kHz；

衰减范围：(0 ~ 119.99) dB；

衰减分辨率：0.01 dB；

最大允许误差：优于±0.05 dB，

输入阻抗与输出阻抗：均为50 Ω；

衰减值控制分为程控与手动两种，通过USB接口与计算机相连。

目前，此程控衰减器已在浙江省计量院、北京市计量院、常州市计量所等省市级计量部门得到应用。

高精度密度标准固体

目前多种高精度密度测量仪器均采用密度标准固体作为密度标准，密度标准材料有单晶硅、石英、不锈钢等多种，形状也有球状、圆柱、圆环、棒状、空心球体等多种形式。为了满足市场对高精度密度固体的需求，容量密度实验室具备多种材料和形状的密度标准固体加工和定值的能力，其中制备难度最大的中空玻璃浮子已经采用全新的微立体光刻成型加工成功，相比原先采用人工吹制的方法，大大提高了成品率，降低了加工成本。

目前实验室能够提供(700-8000) kg/m3大范围的密度标准固体，固体密度块测量的相对不确定度5×10-5 (k=2)，标准密度浮子测量相对不确定度1×10-4 (k=2)。

高精度密度标准液体

为了实现高精度标准密度液体的制备，容量密度实验室以固体密度基准及配套的固体密度基准量值传递装置为基础，搭建了新的基于静力称量法的液体密度测量装置。对密度范围在（690~1900）kg/m3内的液体密度进行了测量及不确定度分析。制备得到的标准密度液体相对测量不确定度优于1.5×10-5(k=2)，达到了国际先进水平。

基于静力称量法的玻璃浮计自动检定系统

玻璃密度浮计的校准是固体密度量传的重要一环。容量密度室成功研制一套新的玻璃浮计检定校准自动测量装置，实现玻璃浮计的测量数据的自动采集和自动化处理。这种新的玻璃浮计测量方法不同于以往玻璃浮计检定中常用的比较法,对于不同密度段的玻璃浮计可以用一种介质进行测量,既提高了测量准确度，也降低了测量成本。研究成果可以将密度计组直接溯源到固体密度工作基准，提高了密度量值传递的不确定度水平；另一方面，可以避免碘化汞、碘化钾等为国家严格控制的有毒水溶液使用，不仅提高了测量效率，也减少了环境污染程度。

多功能扭矩标准装置

多功能扭矩标准装置，具有高准确度高稳定性，适合扭矩传感器、液压扭矩扳子、扭矩倍增器、电动扭矩扳子、标准扭矩扳子等校准使用；

可以根据用户具体需求提供设计方案，加工制作。

准确度等级： 0.3级、0.1级、0.05级

型号

输入端标准扭矩(N·m)

输出端标准扭矩（N·m）

MFSTM-10000 

1000

10000

MFSTM-20000 

2000

20000

MFSTM-30000

3000

30000

MFSTM-50000

5000

50000

标准扭矩扳子

标准扭矩扳子用来进行量值传递或期间核查，其准确度、重复性、复现性均具有较高水平。符合《标准扭矩扳手检定规程》要求。0.3级扳手可以作为0.3级扭矩扳子检定仪期间核查使用，可以对1级、2级扭矩扳子检定仪进行校准。0.1级扳手可以对0.3级、0.5级、1级、2级扭矩扳子检定仪进行校准检测。专利产品

系列： STW-10、STW-20、STW-50、STW-100、STW-200、STW-500、STW-1000、STW-2000、STW-3000

准确度等级：0.3级、0.2级、0.1级

型号

测量范围

分辨率

最大允许误差

示值重复性

STW-10

（1~10）N·m

0.001Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STM-20

（2~20）N·m

0.001Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STM-50

（5~50）N·m

0.01Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STW-100

（10~100）N·m

0.01Nm 

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STW-200

（20~200）N·m

0.01Nm

<±0.3、0.2、0.1% 

<0.3、0.2、0.1%

STW-500

（50~500）N·m

0.01Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STW-1000

（100~1000）N·m

0.1Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STW-2000 

（200~2000）N·m

0.1Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

STW-3000

（300~3000）N·m

0.1Nm

<±0.3、0.2、0.1%

<0.3、0.2、0.1%

高精度金刚石压头外形参数测量装置

硬度实验室研发了基于光学干涉法测量金刚石压头外形尺寸的装置，主要测量对象包括洛氏和表面洛氏金刚石圆锥压头，维氏、小负荷维氏和显微维氏金刚石四棱锥压头，以及显微努氏金刚石四棱锥压头等。整套测量系统由干涉显微测量和轮廓投影测量两部分构成。干涉显微测量部分配合五个自由度的旋转位移台和角度光栅编码器完成金刚石压头的角度测量。CCD轮廓投影部分实现对洛氏金刚石圆锥压头顶端投影圆弧的半径测量。

主要的技术指标有：

压头角度：0.02°，k=2

圆弧半径：1.0 μm，k=2

金属洛氏及表面洛氏硬度基标准装置

该装置根据国际硬度工作组对洛氏硬度新定义的要求研制成功，达到国际先进水平，主要采用的技术有全数字交流伺服电机控制加卸荷系统，可以实现硬度的自动化测量和精确控制加载速度和位移；采用齿轮传动系统极大减小了振动和噪声；全过程试验力加卸载监测系统，不仅可以满足新定义的要求，还可以实现在加荷过程中随试验力的变化对加荷速度的任意设置；集成化四象限激光偏振干涉测量系统，显著提高了测量系统的可靠性和测量准确度。

主要的技术指标有：

初试验力不确定度：0.2%（k=2）

总试验力不确定度：0.1%（k=2）

压痕深度测量不确定度：0.01um（k=2）

HRC标尺的扩展不确定度优于：0.2HRC（k=2）