我国计量工作的现状和前景展望
国家质检总局计量司司长宣湘
人们每天都在进行各种不同的测量。测量数据是人类活动最重要的信息源之一。如果这种信息不够准确可靠，就无法正确地认识事物，而计量工作就是实现准确测量的基本保证。
一、概述
1.计量的概念
计量（metrology）：关于测量的科学。
注：计量涵盖有关测量的理论与实践的各个方面。
测量（measurement）：以确定量值为目的的一组操作。
（以上见《国际通用计量学基本术语》）
计量（metrology）：实现单位统一、量值准确可靠的活动。
测量：将被测的量与作为标准的量进行比较的过程。
（以上见我国国家规程JJG1001－1998《通用计量术语及定义》）
测量是人类认识自然和改造自然的一种基本手段，是科学技术研究与发展的前提和重要的基础技术，它广泛存在于现代社会的各种活动中，承担着基础性和支持性的功能。科学研究需要客观精确的测量数据；技术开发需要对材料性能和效率等进行分析测量；在生产制造中，对各类特性指标的测量是保证各生产环节符合工艺标准，实现顺利衔接的必须技术支持；在与人们生活直接相关的市场交换和社会服务领域，需要开展多种分析测量活动，如公平的测量会促进市场交易的顺利进行，产品是否符合质量标准需要通过检测来确定，而标准的提高必须以相应的分析测量技术为保障，疾病诊断和治疗需要获得关于机体指标的测量结果，保持良好的生态环境需要对大气、水体、土壤等的成分进行分析检测，等等。
只有有效的测量才是能够满足需要的测量。绝大多数测量都是采用相对法，即通过测量方法将待测对象与相应的参考测量标准比较而获得测量结果，测量参考标准是人们已了解的对象，通常就是作为标准的量的测量单位，它在整个测量中都具有不可替代的作用。此外，进行测量通常要借助能复现测量单位的工具。要使测量结果具有社会的应用价值，必须使测量单位得到社会的认可，并保证复现测量单位的工具准确可靠。人类社会通常用权力和法制手段来明确全社会统一采用的测量单位及复现这些测量单位的工具，它们被称为计量单位和计量基、标准。
有效的测量必须是可靠的和可比的。测量结果要得到认同，还必须具有一致性和可比性。一致性是计量的本质特性，即必须实现单位统一和量值统一。一致性反映在测量结果上，要求测量结果具有可比性。不具有可比性的测量结果，无法在科研、生产、商业、服务等领域发挥应有的作用，其“准确性”便失去意义。在经济全球化的背景下，测量工作需要具有国际一致性，即不同国家的测量数据应该能够通过量值的比对达到一致。
可靠的和可比的测量必须是可溯源的。测量结果的一致可比，需要以严格的量值传递和溯源为保障。量值传递是指通过对计量器具的检定与校准，将计量基准所复现的单位量值，通过各等级计量标准传递到工作计量器具，以保证测量结果的准确和一致。溯源是传递的逆过程，它是指通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，使测量结果或计量标准的值能够与规定的计量标准联系起来。量值传递与溯源，将所有测量活动联结起来，使它们具有了内在一致性。由此，在不同地点、不同时间、根据不同测量目的所进行的一切分析测量活动，都因为有了量值传递与溯源的链接具有一致性和可比性。这种通过统一计量单位和复现计量单位的计量标准来保证测量结果准确可靠的复杂活动就是计量。
2.计量的发展简史
计量的历史源远流长。在人类社会发展中，计量随着社会分工和商品交换的产生应运而生，并随着科学技术和社会生产力的发展而发展。大体可分为原始、经典和现代三个阶段。
（1）原始阶段（相当于农业文明时代，大约从公元前8000年至公元1650年）
农业文明时代，人们的主要资源是土地，为了安排农业耕作、围地狩猎、交换粮食，必须测量土地面积、农作物产量等。有关的文字记载和器物遗存证明，在数千年前出于生产、贸易和征收赋税等方面的需要，古代四大文明发祥地，即古埃及、巴比伦（今伊拉克）、印度和中国等地均已开始进行长度、面积(尤其是土地面积)、容积(主要是为确定粮食的数量)和质量(重量)的计量。因此，计量在历史上很长时期也被称为度量衡，其含义是关于长度、容积、质量的测量，测量所用的主要工具是尺、斗、秤。
原始阶段计量的重要特征是以经验和权力为主，大多利用人、动物或自然物作为计量单位，进行直接的感观测量。例如，中国古代的布手为尺（据考证，周朝一尺长约20厘米，大致相当于一柞的长度）、掬手为升；古埃及的尺度是以人的胳膊到指尖的距离为依据，称之为“腕尺”(约46厘米)；英国国王以自己拇指关节的长度定为英寸(1in=25.4mm)，以自己的脚长定为英尺(1ft=0.3038m)，在英语中脚和英尺是同一词(foot)。
我国历史上秦始皇统一中国后即颁布诏书，以最高法律的形式建立了全国统一的度量衡制度，这使我国早在二千多年前就形成了比较完整、先进的计量制度；此后二千多年的历代封建王朝，度量衡制度虽然有所变化，但基本上都是沿用了秦制。直到19世纪中叶清朝末期，米制正式传入我国为止。此外，在英语中尺子和统治者是同一词(ruler)，中国古代把砝码称为“权”（秦权还有个特点，就是上面都刻着统一度量衡的诏书，把计量法律刻在计量器具上），至今仍用天平代表法制和法律的公平，这些都表明计量象征着权力和公正。
由于这一阶段的计量主要是为了适合农业社会中农产品和生活用品贸易的需要，因此，对计量准确度的要求不高，计量器具的准确度大约在百分之一到千分之一（10-2～10-3）。
（2）经典阶段（工业文明时代，大约从1650年至1950年）
进入十七、十八世纪，生产力的发展促进了近代自然科学的产生和发展，也扩大了社会劳动分工，促进了商品生产和流通。随着机器大工业的产生和发展，贸易的迅速发展和国际化，特别是物理学等实验科学的飞速发展，一方面，需要测量的量已从传统的度量衡剧增至上百个；另一方面，作为测量基础的计量单位要求更为准确可靠，原有的计量准确度已无法满足工业生产中的互换性要求（工业生产过程中，零件往往在许多地方完成，最后再组装）以及科学技术中精密仪器提出的需要。同时，实验科学和大机器生产（冶金）等的发展也为创建新的计量单位和计量标准（从材料和工艺上）提供了物质基础，由此带来了各类计量精度的提高，该阶段的计量准确度已达到万分之一到亿分之一（10-4～10-8）。
18～19世纪，欧美的科学家创建了一种以科学实验为基础、可在国际上通用的计量单位制：根据过巴黎地球子午线1/4长度的一千万分之一建立了铂铱合金制的米原器；根据1升水在规定温度下的质量建立了铂铱合金制的千克原器；根据地球绕太阳公转周期确定了时间(历书时)单位秒等，形成一种基于所谓自然不变的米制，也是今天国际单位制的基础。1875年5月20日《米制公约》的签订，标志着各国计量制度开始趋向统一，计量进入了一个以宏观现象定义计量单位、以人工实物作为复现计量单位的计量标准、以实验为科学基础进行模拟测量的经典阶段。为了纪念，1999年国际米制公约组织召开的国际计量大会决定，将每年的5月20日作为“世界计量日”，2000年国际法制计量组织对此做出了响应的决定。
（3）现代阶段（相当于信息文明时代，大约从1950年至今）
进入二十世纪，大工业生产的巨大发展和科学技术的重大进步，特别是以量子论和相对论为基础的近代物理学的发展，使人类的触角伸向了广袤的宇宙，伸向了微观物质层面，伸向了生命跟神经、脑等认知器官的领域，引发了生命科学的革命，催生出核能、半导体包括大规模集成电路、激光、超导、网络技术和新材料等，改变了人类现代的生产和生活方式，将人类推进到了知识经济的新时代，也使计量进入了发展的新阶段。1955年签订《国际法制计量组织公约》，1960年第11届国际计量大会通过国际单位制，标志着各国计量制度基本统一和计量的基本成熟。
1960年以后出现了一系列事件,使得现代计量的发展真正进入了一个新的时期:1960年10月出现了第一台激光器;1962年约瑟夫逊预言两块靠得很近的超导体之间存在某种量子跃迁现象，一年后实验证实了这一效应，被称为约瑟夫逊效应；1965年蓬斯和哈特发明了X射线于涉仪；1972年美国首先实现了激光频率的绝对测量,为准确测量光速提供了新的手段；1979年克里青又发现了量子化霍尔效应；1984年彭尼和罗厄研制成扫描隧道显微镜；20世纪90年代，又发现了单电子隧道效应。这些事件的出现都极大地影响了现代计量发展的进程。
传统的计量方式因现代自动化仪表和计算机技术的出现正在进行划时代的变革，参量之间互相渗透，检测方法与设备的光、机、电结合，数字测量逐渐取代模拟测量，已成为现代计量的特点。现代计量的准确度已达到亿分之一到亿亿分之一（10-8～10-16）。而现代计量最显著的标志就是由经典理论转向量子理论，由宏观物体转向微观世界。其最为突出的成就，就是以量子理论为基础的微观量子基准逐步取代过去的宏观实物基准。
20世纪上半叶以前，基本单位的量值由实物基准复现和保存。实物基准一般是根据经典物理学的原理，用某种特别稳定的实物来实现。如保存在法国巴黎国际计量局（BIPM）的铂铱合金圆柱——千克砝码原器的质量就定义为质量单位“千克”，按X型铂铱合金米尺的刻线间距离定义长度单位“米”，用一组饱和式韦斯顿标准电池的端电压平均值保持电压单位“伏特”，用一组标准电阻线圈的电阻平均值保持电阻单位“欧姆”，等等。
实物基准的局限性很大，尽管它们是用19世纪末20世纪初工业界所能提供的最好的材料及工艺制成，在当时也满足了对于计量基准的准确度及稳定性的要求，但是，这样的实物基准一旦制成后，总会有一些不易控制的物理、化学过程使其特性发生缓慢的变化，因而，它们所保存的量值也会有所变化。如铂铱合金千克砝码原器会缓慢地吸附其表面及内部的气体、表面沾上的微尘、甚至多年使用中形成的磨损及划痕均会使其质量发生变化，这种逐年积累变化的准确数量很难确切查明。19世纪制作千克砝码原器时，一共制作了几十个，分别保存在国际计量局和各米制公约成员国，彼此的偏差在10-9量级，目前，这些原器之间的偏差已达到5×10-8，不能设想保存在国际计量局的千克砝码原器未变，只是其它砝码在变，一般认为保存在国际计量局的千克砝码原器也已有了10-8量级的变化。
此外，最高等级的实物基准全世界只有一个或一套，一旦由于天灾、战争或其他原因发生意外损坏，就无法完全一模一样地复制出来，原来连续保存的单位量值也会因此中断；按实物基准进行的量值传递检定系统庞大繁杂，从最高等级的实物基准到具体应用场所，量值要经过多次传递，准确度也必然会有所下降。
上述问题已经使传统的量值传递检定系统日益不能适应需要，20世纪下半叶以来，与传统的实物基准完全不同的量子基准的出现，为解决以上问题提供了全新的途径。量子基准的准确度一般要比实物基准高几个数量级；它是一种物理实验装置，可以多处建立，不会有一旦损坏就不能准确复现的问题；按照相同原理建立的量子基准，所复现的量值也相同，避免了计量基准的量值多次逐级传递而造成的一系列问题。国际上已正式确立的量子基准有：1960年用氪-86原子的特定能级跃迁所定义的长度单位米基准、1967年用铯-133原子的特定能级跃迁所定义的时间单位秒基准、利用1975年获得诺贝尔物理奖的约瑟夫逊效应建立的电压单位伏特基准和利用1985年获得诺贝尔物理奖的量子化霍尔效应建立的电阻单位欧姆基准。
目前，国际上关于量子基准的研究有以下趋势：
一是在国际单位制的基本单位中,其他基本单位的基于量子跃迁的自然基准也在积极探索之中,包括：利用单电子隧道效应，通过一个个数电子，来实现电流的量子基准；利用机械功率与电功率相比较，或者利用超导磁悬浮方法测定磁通量子等各种途径，来监视进而替代千克砝码原器——这是七个基本量中目前唯一还在使用的实物基准；利用X射线晶体密度法，来精密地确定阿伏加德罗常数，这也是实现物质的量的单位——摩尔的重要途径之一。
二是探索以基本物理常数定义基本单位。由于已建立的量子基准总是伴随着某一种具体的量子物理手段，从而定义了一种基本单位，如果这种手段有了新的发展，人们就会面临着是否要改变基本单位定义的问题。例如，现在的时间（频率）单位是用铯原子的超精细能级的跃迁频率定义的，如果发现了其他复现性更好的跃迁频率（目前的候选者有钙原子、汞原子、激光等），时间（频率）单位的定义就有可能改变。但频繁改变单位定义是人们所不希望的，因此，就开始探索更为稳定的单位定义方法。
从目前的物理学知识来看，基本物理常数（如真空中光速c、普朗克常数h、电子电荷e等）是不变的，有最好的稳定性。如果能把基本单位用基本物理常数定义，基本单位的定义将能长期保持稳定。复现基本单位的具体技术手段可以随着科学技术的进步而不断与时俱进，但基本单位的定义可以无需更改。基本物理常数有几十个，彼此之间有各种各样的方程式互相联系。国际上，基本物理常数工作组（CODATA）每四年一次对各国发表的基本物理常数SI值的测定结果进行评定，并用最小二乘法对发表的基本物理常数SI值进行平差，得到一组基本物理常数的最佳推荐值，供有关方面使用。上一次平差是2002年进行的。
1982年国际上把长度单位定义成真空中光在（1/299792458）秒中走过的距离，就是把长度单位用真空中的光速和时间频率基准来定义。1988年国际上又用约瑟夫逊量子电压基准和量子化霍尔电阻基准代替原来的电压、电阻实物基准，等效于用普朗克常数h、电子电荷e和时间频率基准复现电压和电阻单位，这是在用基本物理常数定义基本单位方向上迈出的一大步。还有人提出，可以用给定黎德堡常数R以重新定义时间频率单位。2005年国际计量委员会（CIPM）原则同意：将质量单位千克重新定义，如建立在固定普朗克常数h的基础上；通过固定电子电荷e的量值，重新定义电流单位安培；通过固定波尔兹曼常数k，重新定义温度单位开尔文；通过固定阿佛加德罗常数，重新定义物质量的单位摩尔。计划在2007年国际计量大会上提出用基本物理常数重新定义SI基本单位的正式建议，而在2011年的国际计量大会上正式通过新定义。国际计量委员会还建议，各国计量机构进行与新定义有关的基本物理常数的测量工作以及有关计量基准的稳定性考察工作，为新定义的实施做准备。此外，关于制定新的生理量国际单位的工作也已启动。
3.现代计量工作的基本任务
现代计量的内容非常丰富。传统计量的对象主要是物理量，随着科技进步和社会发展，现代计量已扩展到工程量、化学量、生理量，当前普遍开展的包括几何、温度、力学、电磁、电子、时间频率、光学、电离辐射、声学和化学量等十大计量。同时，在生物、医学、环保、信息、航天和软件等方面的专业计量测试也己开展。
现代计量的内容主要包括六个方面：计量（测量）单位和单位制；计量器具(测量仪器)，包括实现或复现计量单位的计量基准、标准和工作计量器具；量值传递和量值溯源，包括检定、校准、测试、检验与检测；物理常量、材料与物质特性的测定；不确定度、数据处理与测量理论及其方法；计量管理、计量保证与计量监督等。
现代计量从功能上分为科学计量、工程计量和法制计量三个领域，分别概括计量的基础、应用和社会事业三方面的内容。
科学计量就是要用最新的科学技术成果精确地定义和实现计量单位，并为全社会提供可靠的测量技术基础。
工程计量也称工业计量，是指各种工程、工业、交通运输、能源、信息等行业中的应用计量。包含两方面的内容：一是企业内部的全部计量工作，这是企业生产经营活动的技术基础，也是现代企业质量保证体系的重要支撑条件；二是由政府或社会中介机构为企业的准确测量提供的量值传递、溯源服务。我国过去是高度集中的计划经济体制,所有企业均为国营或集体企业,为集中计量资源，几十年来由各级政府投资建立了省、市、县的计量技术机构,形成了由政府提供的量值传递体系,长期以来为企业提供检定服务。
法制计量是指政府机关通过制定、实施计量法律、法规，对一部分计量单位、测量方法、测量（计量）器具、测量（计量）数据和测量实验室实行的法定监督管理。我国的法制计量包括制定贯彻计量法律、法规，推行法定计量单位，建立和管理法定检定机构，建立和监督管理计量基准、标准，开展强制检定，监督管理市场计量行为，对制造、销售、进口、使用和修理计量器具依法进行计量监督管理。
现代计量的特点可以概括地归纳为准确性、一致性、溯源性和法制性四个方面。
准确性是指测量结果与被测量真值的一致程度。由于实际工作中不存在完全准确无误的测量，因此在给出量值的同时，必须给出适合于应用目的或实际需要的不确定度或误差范围，否则，所进行的测量的质量（品质）就无从判断，量值也就不具备充分的社会实用价值。所谓量值的准确，即是在一定的不确定度、误差极限或允许误差范围内的准确。
一致性是指在计量单位统一的基础上，无论何时、何地，采用何种方法，使用何种计量器具，以及由何人测量，只要符合有关的要求，其测量结果应在给定的区间内一致。也就是说，测量结果应该是可重复、可再现（复现）、可比较的。计量的一致性不仅适应国内，也适应国际，如，国际物理化学量关键比对和辅助比对的结果，应在等效区间或协议区间内一致。
溯源性是指任何一个测量结果或计量标准的量值，都能通过一条具有规定不确定度的连续比较链与计量基准联系起来，使所有的同种量值都可以按照这条比较链通过校准向测量的源头追溯，也就是溯源到同一计量基准（国家基准或国际基准），使准确性和一致性得到技术保证。如果量值出于多源或多头，必然会在技术上和管理上造成混乱。
法制性源于计量的社会性。量值的准确可靠不仅依赖于科学技术手段，还要有相应的法律、法规、规范和行政监督管理。特别是对国计民生有明显影响、涉及公众利益和可持续发展，或者需要特殊信任的领域，必须由政府部门主导建立起法制保障，否则，量值的准确性、一致性和溯源性就不可能实现，计量的作用也难以发挥。
综上所述，可见计量不同于一般的测量。测量是以确定量值为目的的操作，一般不具备、也不必具备计量的四个特性。所以，计量又严于一般的测量，在这个意义上可以狭义地认为，计量是与测量置信度有关的、与不确定度联系在一起的规范化测量。
5.现代计量的实例
（1）时间
时间单位秒（s）是国际单位制（SI）7个基本单位之一，也是7个基本单位中目前测量准确度最高、应用范围最广的。时间（频率）在计量中占据了相当重要的地位，长度单位米（m）和电学单位伏特（V）的定义在现代计量体系中都直接与频率相关，还有其它一些物理量的测量，如距离、温度、力、位移、加速度等都可以转化为时间频率测量来实现。
过去，秒的定义一直来自天文观测，叫天文秒，为地球自转周期的1/86400。但近代科学的发展，由天文精密观测的结果表明，地球自转不稳导致秒长变化（MJD即朱里安历JulianDay公元前4713年1月1日正午起算日起）。因此，1967年第13届国际计量大会决定，时间单位由天文秒改为原子秒，即秒是铯-133原子在其基态的两个超精细能级间跃迁辐射的9192631770个周期所持续的时间。从此，标准时间的建立和保持，逐渐由天文领域转向计量部门。频率是指单位时间周期现象重复的次数，用相应周期的倒数表示，单位是赫兹（Hz）。秒定义确定之后，铯原子在其基态两个超精细能级间跃迁辐射的频率就是9192631770Hz。
人们通常使用的“时间”，在计量的范畴内实际包含两项内容：时间间隔和时刻。保证时间间隔的准确就是要求每一分、每一秒的准确，而保证时刻的准确就要保证从大家约定的起点开始，连续积累每一秒、每一分后，在一段时间中保持各自的总积累量相一致。也就是说，时间频率计量的任务必须同时解决时间间隔和时刻两个方面的测量。为此，通常用建立一台精度最高成本也很高的原子钟（俗称大钟）来实现对时间间隔（秒）的测量保证，而用一组精度略低成本也相对较低的原子钟组（俗称小钟）来实现每一秒的连续积累总量的测量保证。前者称为原子时间频率基准，至今为止都是顶尖水平的研究成果；后者简称为守时钟组，可购买商品钟解决。前者用于对后者的监测，一旦发现后者有显著的偏差可以纠正（调校）。
一个完整的时间频率量值传递体系由原子时间频率基准、守时钟组及时间发播系统组成。
原子时间频率基准是时间频率量值溯源的源头。长期以来，美国、德国、法国等工业发达国家投入了巨大的人、财、物来研制原子时间频率基准，秒定义复现的准确度不断提高。1995年，法国计量局（LPTF）首次实现了新一代激光冷却铯原子喷泉钟，使原子时间频率基准的工作原理发生革命性变化，测量不确定度达到空前的1～2×10-15的水平，大约3500万年差1秒。2001年，美国（NIST）、德国（PTB）也成功研制出铯冷原子喷泉钟。NIST和LPTF还分别获得美国宇航局（NASA）和欧共体的支持，开始研制空间钟，计划2006年搭载火箭发射到空间站，测量不确定度可达10-16。还有10多个国家和地区的计量院正在研究激光冷却铯原子喷泉钟。
原子时间频率基准的准确度虽高，但通常无法连续运转，因此需要采用一组连续运转、高度稳定的原子钟来守时，以建立和保持时标。为保证连续性和稳定性，守时钟组至少要用3台钟，且钟之间要进行相互比对，即测量它们之间的时差，当某台钟发生时刻或速率突跳时能自动检测。守时钟组的工作环境要求恒温和连续不停地供电。
时间频率量值传递体系的第三个组成部分是时间频率发播系统。除直接检定校准外，时间频率量值传递的主要途径是利用电磁波进行远距离传送，即时间频率发播。时间频率发播系统建立在原子时间频率基准和守时钟组的基础上，由满足不同准确度要求的不同层次的发播方式构成基于GPS、无线电波、电话和网络的多层次的时间频率发播系统，从而形成一个完整的时间频率量值传递体系。
国际上，由国际计量局（BIPM）负责建立和保持全世界统一使用的国际原子时TAI(其准确度为每日数纳秒，1纳秒等于十亿分之一秒)，由位于法国巴黎的国际地球自转事务中央局(InternationalEarthRotationandReferenceSystemsService，IERS)通过测定地球自转来确定世界协调时UTC（又称国际协调时间，为格林尼治标准时间的新名，1972年面世，其准确度为每日数毫秒，1毫秒等于千分之一秒）。由于地球自转速度经常发生变化，而国际原子时TAI则相对不会发生变化，所以当世界协调时UTC和国际原子时TAI之间出现细微差距时，为确保该差距不会超过0.9秒，会在世界协调时UTC内加上1秒，这一技术措施就称为“闰秒”(leapsecond)。由国际地球自转事务中央局IERS负责在一年中添加一秒钟的时间，由国际计量局向各国守时实验室提前10周发出通知，全世界的钟都要拨慢一秒。从1958年到2003年底TAI与UTC的差已达32秒。由于地球自转速度的减慢，2005年又添加额外的1秒钟时间，这是自1998年以来首次需要增加的闰秒，以让世界协调时UTC和国际原子时TAI保持同步，同时也反映出地球活动的不可预知性。在2005年12月31日，时钟通过下面这种方式过渡到2006年1月1日：23时59分59秒——23时59分60秒——00时00分00秒；而通常情况下，时间是从23时59分59秒直接到00时00分00秒。
各国或地区建立的原子时称为地方原子时，代号为TA(K)和UTC(K)，K为守时实验室的代号，UTC(K)要与UTC同步。如我国计量院是保持国家标准时间（北京时间）的法定机构，代号为TA(NIM)和UTC(NIM)，直接参加TAI的合作，保证北京时间与UTC同步，在时刻上等于UTC(NIM)加8小时。
国际原子时TAI不是一台具体的原子钟，它是利用分布在全世界约60多个守时实验室的300多台原子钟的数据加权计算得到的。这些钟的相互联系通过国际比对，目前主要采用GPS共视法。相距较远的两个守时实验室同时观测同一颗卫星，并用GPS接收机接收GPS时间系统的信号，测量各自UTC(K)与GPS时间的时差，通过事后交换数据求得两实验室的UTC(K)的时差，时差的不确定度大约在5-10ns。何时、用哪颗星进行共视，由BIPM制定统一的共视时刻表。
各守时实验室把时刻表测得的数据寄给BIPM，每周一次。最后，得到所有守时实验室的UTC(K)相对指定的一个实验室（目前为PTB）的时差。BIPM利用这些数据每月计算一次TAI和UTC，UTC的准确度优于1×10-14，同时给出UTC与UTC(K)的偏差，每五天一个数据点，以时间服务公报的形式发给各守时实验室，从而保证了全世界时间的同步一致。
研制高准确度的原子时间频率基准，完善守时钟组，并建立满足不同准确度要求的多层次的时间频率发播系统，从而建立和完善我国完整的时间频率量值传递体系，具有重要的战略意义。我国计量院从1965年起按周恩来总理的要求开始研究建立时间频率基准。1980年，建立了磁选态铯束时间频率基准——NIM3#钟，测量不确定度达到8×10-13（相当于3万年差一秒）。1983年至1986年，对NIM3#钟进行了完善，测量不确定度降低至3×10-13（相当于10万年差一秒），达到当时的世界先进水平。1981年以来，NIM3#钟作为国家时间频率基准用于国家原子时标的校准，并通过中央电视台一套节目负载波向全国发播标准时间频率信号，同时实现了使用彩色电视负载发播标准时间和频率。20世纪80年代，还成功利用卫星发播校准时间频率，通过德法“交响乐”卫星在国内外进行钟同步实验，传递不确定度小于10ns，准确度为80ns，达到国内外同类实验先进水平。目前，在中央电视台第一套节目中每天进行的时间发播精度达到10亿分之一秒，使我国短波授时精度提高了100万倍，长波授时精度提高了1000倍，达到国际先进水平。
为了适应科学研究、国民经济和国防建设对时间频率基准的新要求，1997年，在国家自然科学基金委的支持下，计量院采用国际最先进的激光冷却原理，开始了NIM4#钟——激光冷却铯原子喷泉钟的预研。1999年，获得科技部基础性专项的支持，开始研制NIM4#钟，2003年完成NIM4#钟的研制，年底鉴定，测量不确定度为8.5×10-15，相当于350万年不差1秒，可基本满足我国自行建立的北斗双星定位系统和今后将建立的全球定位系统的要求。与此同时，小型移动铯链原子喷泉钟（NIM5#钟）通过预研也进入整体设计研制阶段，测量不确定度预计优于5×10-15。
目前，国际上只有法国、美国和德国独立研制成同类的实验室型原子钟，NIM4#和NIM5#钟的完成，标志着我国时间频率计量研究已进入世界最先进水平的行列，体现了我国科学研究、实验能力和工艺技术的水平。在此基础上建立不同层次的时间频率发播系统（卫星双向法、GPS载波相位法、GPS共视法、电话授时、网络授时），向全国范围提供全方位的时间频率传递发播服务，能更好地为科学研究、国民经济和国防建设的健康和持续发展提供技术支持和保障。
（2）温度
温度是表征物体冷热程度的物理量，也是国际单位制中的七个基本量之一。人类的日常生活和生产实践活动都与温度有着密切关系。历史上曾有过多种温度量值的表示方法。第十届国际计量大会（CGPM）首次定义热力学温度的单位为开氏度，符号为°K，1967年第十三届CGPM决定改为开尔文，符号为K。现在通用的是摄氏度T（℃）和开尔文θ（K）并存，习惯上在0℃以上用℃表示，0℃以下用K表示。
热力学温度的测定是一切温度测量的基础。由于温度是在热平衡条件下被定义的，人们只能做到趋近而不可能达到理想情况，因此，测定热力学温度非常复杂和困难。在实际温度测量时，往往并不要求温度测量的准确度很高，更多的是希望具有较高的重复性。通常采用对不同的温度定量地赋以不同的值的方法，称为温标。经国际间协商统一后形成的定义温度的程序称为国际温标。它不仅给科学和工业的温度测量提供了共同的基础，而且有比较好的重复性，除专门从事热力学温度测量的研究工作外，其他领域内的温度测量均来自国际温标。这样不仅简单易行，而且所定义的温度值与热力学温度的近代测定值相近，复现性又较高。
由国际温标定义各温度值，应具备三个要素（即“温标三要素”）：
一是固定点：规定一系列纯物质（气体或金属）的相平衡态（液固气共存的状态）为定义固定点，并赋以接近热力学温度测定值的温度值；如水三相点定义为273.16K，银凝固点为961.78℃。（℃和K）
二是内插仪器（测温仪器）：因为固定点只给出了一个点的温度值，要想在每一点都实现温度测量就需要有一种仪器，它的特性在不同的温度下不同。如铂电阻温度计，当温度不同时其电阻值不同，测量其电阻值就可以知道它表征的温度了。
三是内插公式：铂电阻温度计在不同电阻值下的温度是多少呢？国际温标同样规定了任意两个固定点之间的温度的计算公式。
通过将被测的准确度水平较低的温度计与标准温度计在温度均匀性很好的恒温槽内进行比较，来实现传递。
1875年17个国家签订国际“米制公约”并建立国际计量局（BIPM）时，仅建立了国际米和千克的基准，测温技术只是作为保存铂铱米尺长度基准的一项重要分支。但为了统一各国米的长度值，就必须统一温度值，建立统一的温标。当时，美国国家标准局（NBS，现改为NIST），英国（NPL）和德国的（PTR，现改为PTB）做了大量的准备工作，经BIPM和有关国家实验室讨论和协商，终于在1927年诞生了世界上第一个国际温标ITS－27（InternationalTemperatureScale－1927）。以后基本上每二十年修改一次，先后有ITS－48，IPTS－68和ITS－90。目前使用的是1990年国际温标（ITS－90）。它是在IPTS－68温标的基础上修订而成。ITS－90温标所定义的温度值T90（或t90）非常接近于制订温标时的热力学温度测定值或最佳估计值。
1990年国际温标ITS－90的内容，概括起来主要有以下几点：
0.65～5.0K之间，用3He蒸汽压与温度间的关系式来定义温度值；
3.0K到氖三相点（24.5561K）之间，用氦气体温度计、使用三个定义固定点和规定的内插方法来定义各固定点之间的温度值；
平衡氢三相点（13.8033K）到银凝固点（961.78℃）之间，用铂电阻温度计、使用一组定义固定点（如水三相点等）和规定的内插方法来定义各固定点之间的温度值；
银凝固点（961.78℃）以上，使用一个定义固定点和规定的内插方法来定义固定点之间的温度值。
国际温标的产生是国际上为了统一温度量值而制定的协议，它也反映了当时温度测量的水平。这一国际协议一经BIPM确定，并经CGPM批准，各成员国就应当遵照执行，即应按照国际温标规定的程序来定义温度，以建立自己的国家温度基准。
所谓复现国际温标，实际上就是按照国际温标规定的程序来定义温度数值。具体地说，就是使用规定的测温仪器（如铂电阻温度计），将其安置在固定点的复现装置中，设法再现所规定的固定点的物体状态（如纯气体三相平衡态，或纯金属固液相平衡态），此时对应的温度即为该固定点的温度（其值由温标给定）。在该温度下测出测温仪器的某一物理特性（如铂电阻温度计的电阻值），在获得了温标规定的各定义固定点温度对应的数值后，按规定的内插方程就可获得定义固定点之间的温度值。这种按照国际温标规定的程序来定义温度的过程，就是复现国际温标。这样就在测温仪器上保存了所定义的温度值，一台或数台测温仪器就构成为国家基准组，所保存的温度值即为温度国家基准。全国各行各业温度测量中的温度值都溯源于温度基准。
一个国际温标能否被接受，取决于它是否能满足工业和科学技术发展的需要。从建立第一个国际温标UTS－27开始，随着工业和科学技术对温度测量要求的提高，对国际温标作了一次又一次的修订，直到1990年颁布ITS－90温标。在每次国际温标修订之后或在修订过程中，都会发现一定的缺陷和不足之处，于是国际上从事温度计量的科学家又开始了新的修订国际温标方面的研究工作。就最新的国际温标ITS－90来说，按它所定义的温度值非常接近当代热力学的温度测定值，对工业测量来说，基本上已能满足要求，但对于科学测量而言还有改进的必要。因此，一方面要利用现代的高科技进一步提高热力学温度测定的准确度；另一方面要设法减小热力学温度之间的差值，改善其光滑性。最新的研究主要集中在以下几个方面：温标下延至1mK，用噪声温度计、低温辐射计法进行热力学温度的绝对测量，
至于国际温标存在的必要性，目前看来可能还要持续一段时间，主要取决于热力学温度测定的发展状况，当科学技术能发展到使得热力学温度的测定变得比较简单易行，且其复现性与最好的次级温度计（如铂电阻温度计）的复现性一样时，国际温标存在的必要性可能就不大了，那时就可能直接采用基准测温法来定义温度值。
6.现代计量在国民经济和社会发展中的作用
第一，科学研究离不开计量。
一方面，科学新理论需要计量科学提供证明的手段。著名科学家门捷列夫指出：“没有测量,就没有科学。”科学家伽利略也指出：科学就是“你必须测量一切可测量的事物,同时必须把还不能测量的事物变成可测量的事物。”我国著名科学家王大珩教授指出:“计量学是提高物理量量化精确的科学,是物理的基础和前沿”。2001年3月,中国工程院和中国科学院的28位院士在写给朱鎔基总理的信中指出：“计量是科学技术的基础,科学理论的验证需要高精度的计量基标准提供测量依据。计量已渗透到高新技术各个领域,其重要性日益凸显。”无论是爱因斯坦的广义相对论,还是美国华人科学家李政道和杨振宁教授关于弱相互作用中宇称不守恒的假设,都是通过科学实验得以验证的，获得这些实验结果都依赖于极其准确的计量仪器。这充分说明了计量是科学技术的基础,科学新理论需要计量科学提供证明的手段。
例如，进入21世纪，生命科学和生物工程成为科学研究的热点。在生物和医药研究领域,为说明生物和人类健康状况定义了许多测量参数，如血压、血流、心律、体温等经典的参数，生物酶等的发展又增添了许多不同体液的检测指标,心电、脑磁的发现又发明了许多间接的检测参量。后来发现人的心理变化,也影响到这些生理指标,喜怒哀乐不仅影响生理状态,甚至成为致病的原因。探索心理因素的致病机理,并能定量描述人的心理-生理状态是十分有意义的事。目前对心理状态的测量都是从心理-生理的反应间接进行的,例如测谎仪的发明和应用就是典型的例子,但测谎并不能100%地成功,所以还只能作为参考。直接定义心理量还有待于计量检测技术的发展。
另一方面，计量是技术创新及现代高新技术发展的重要技术基础。在以航空、航天、电子、通讯、核能、高新材料等为代表的高新技术领域内，各种精密电磁测量仪器正在起着关键性的作用。随着微电子工业的迅速发展,利用纳米技术可以操纵单个原子,为制造量子器件或单电子器件以及原子密度的数据存储器提供了可能。纳米技术对物质潜在信息和结构的开发,可使“单位体积物质”储存和处理信息的能力增加百万倍。但纳米技术的利用取决于有效及准确的纳米计量手段。例如：我国第一条全部采用国产设备建成的速率为25Gb/s的同步数字传输光纤通信工程,如果进一步采用波分复用计量技术,就可在一根光纤中同时传输多个(如16个)不同波长的信号,在原速率下一根光纤同时受话3.02万人的容量,就被扩展到同时通话512万人,速率达到4OGb/s。此时,当把光信道紧密地包装组合时,其相互之间的间距仅为0.8nm,故需要进行纳米量级的分辨和测量，没有计量的保证难以实现。
第二，没有准确可靠的计量,社会化、专业化的大生产就无法正常进行。在现代工业自动化生产的条件下，保证产品质量的关键是加强加工过程的测量控制，这已取代了传统的加工后测量，成为利用信息技术改造传统产业的重要特征。现代机器大工业生产的有效控制完全依赖于准确的包括生产线上在线测量在内的各项计量检测数据。为了保证产品质量,高准确度的计量检测已成为整个生产和工艺过程控制不可缺少的环节，由此来控制生产过程中产品的质量,减少废品率；降低生产成本,提高产品竞争力。产品出厂检验和市场对产品质量的评价也以测量为基础,离开了计量就谈不上检验,更谈不上质量的评价。而且产品的技术含量愈高,复杂性和难度愈大,对计量检测技术的支撑要求也愈高。为此，国际标准化组织还专门制定了ISO10012《测量管理体系——对测量过程和测量设备的要求》，作为ISO9000：2000族国际标准的唯一支持性标准，这也是以企业计量管理为核心的重要国际标准。
我国加入WTO以后，西方发达国家以技术标准为主要手段的贸易技术壁垒，每年给我国造成的直接和潜在的经济损失约500亿美元。为此，科技部制定了旨在提高我国技术标准水平的技术标准战略。技术标准水平的提高，必须以提高测量技术水平为基础，否则便无法制定和判定是否达到标准。倘若测量水平落后，则进口产品存在问题国内测不出来，出口产品在国内测量合格,到了国外测量又不合格，由此便只能以别国的分析测量数据为准，结果必然是受制于人。
目前国际上对转基因农产品的安全性尚存争议，同时由于转基因农产品大多数具有产量高、抗病虫害等特点，生产成本大大降低，与普通农产品相比，在国际贸易中更具价格优势。因此，有关国际公约规定，出口的转基因农产品要加贴说明身份标签，以供购买者自由选择。该公约在欧盟各国之间的贸易中都能得到很好遵循。但多年以来，因我国无能力开展这方面的检测，进口到中国的大量农产品中，无一例加贴转基因标签。由此可见，测量能力已成为有效保护国家主权和经济利益，参与国际贸易竞争与合作中的资本和筹码。
第三，人们的生活离不开计量。以医疗和保健为例，随着人们对健康日趋关心,先进的医疗设备发展迅速,愈来愈多的测量方法和计量器具被应用于医疗和保健,从而形成了“医疗计量”分支,它涉及温度、压力、质量、超声、电离辐射、生物力学、脑电流、血液成份等有关参量的测量、分析及监控。在我国强制检定的计量器具中，医用计量器具占近一半。尽管如此,忽视医疗计量造成的医疗事故却时有发生，如:超声波胎心仪的功率超差严重,使胎儿在母腹中承受脑震荡；用伽玛刀放射治疗肿瘤,因聚焦偏差过大使正常组织受过高剂量而坏死；用眼球激光治疗仪治疗白内障,因吸收功率过强而灼伤视网膜,造成不可逆转的失明悲剧等。
近年来，我国多次发生食品质量不合格，甚至有毒的事件，直接危害着广大人民的生命健康。据统计，我国每年食物安全突发事件报告案例约为2万～4万起，导致大量人口患病和死亡。从二恶英、海城豆奶、猪饲料添加瘦肉精、敌敌畏浸泡金华火腿、阜阳劣质奶粉、到苏丹红一号事件，频频发生的这些食品危机暴露了我国在食品分析检测方面存在的管理与技术问题，给我国经济社会发展造成了重大损失。如1999年比利时由于使用被二恶英污染的饲料，使生产的肉类/蛋类和奶制品污染，在全世界造成了强烈反响，四十多个国家和地区做出紧急反应，禁止比利时或比利时等四国自当年1月15日以来生产的鸡肉等食品进口。比利时因此遭受了10亿欧元的直接经济损失，使用比利时饲料的德国、法国和荷兰也受到牵连。在此次二恶英事件中，我国没有一个实验室能承担检测任务，无法对我国此事件爆发期间进口的一万多吨肉类和鲜奶，几千吨奶粉、乳清粉等奶制品的质量负责，无法保护我国人民的利益。在2005年初的苏丹红事件中，尽管1996年我国食品添加剂卫生标准就明令禁止使用苏丹红，但10年之中我国相关部门从未进行过此项目的检测；而对数万种可疑食品的紧急抽检封堵，则由于检测技术的局限，难以短时间内完成，终端消费市场处于安全警示真空期，广大消费者的相关消费处于风险之中。除食品外，药品、饮用水、保健品、化妆品、杀虫剂、灭鼠药等许多物品，都需要进行严格的分析测量方能使用。因此，测量是人类健康与生活质量的必须保障，而所有这些测量都需要计量的支撑。
第四，现代国防需要计量的支持。最典型的莫过于全球定位系统（GPS）。1978年，美国发射第一颗GPS卫星，1994年完成24颗卫星布局（目前已有28颗卫星），每颗星载有4台原子钟，和地面站的原子钟组一起构成连续运行的时间系统，频率精度高达10-12～10-13。1995年，俄罗斯建成世界第二套卫星定位系统GLONASS。2002年，欧盟正式批准研制GALILEO导航卫星系统，计划投资32亿欧元，2008年建成。GPS是卫星技术和时间频率计量结合的直接产物，是一个全球性、全天候、全天时、高精度的定位和时间传递系统。值得指出的一点是，由于GPS的时间参数测量溯源至国家时间频率基准，因此，其时间精度和定位精度取决于国家时间频率基准的水平。以美国的GPS为例，其量值溯源到美国NIST的国家时间频率基准。美国和俄罗斯的GPS在任一时刻的时间精度均可达10ns，定位精确度为3m，这就要求国家时间频率基准的测量不确定度至少应优于10-15。而NIST现行的国家时间频率基准采用的是激光冷却铯原子喷泉钟，测量不确定度为2×10-15。
GPS具有重大的军事意义。它有效提高了军事指挥和军事部署的能力，大大改善了导弹、火箭、飞机、军舰、战车的导航定位精度。而定位精度每提高一倍，打击威力将提高八倍。GPS也广泛应用于民用航空、航天、航海和地面运输导航，并在科学研究、现代通讯、计算机网络、资源探测、气象、环保等领域得到广泛应用。我国已于2000年成功建立了自己的北斗双星定位系统。
时间频率计量与人民生活也密切相关。很难想象，如果没有准确统一的标准时间，现代社会将变得何等混乱。交通运输、现代通讯、计算机网络，甚至于股票、期货的交易等，都将陷于瘫痪，因为它们均依赖于准确的时间同步才能正常工作。随着科学技术的发展，高精度时间频率计量在天文学、物理学、大地测量学等基础研究中的作用日渐突出，如玻色-爱因斯坦凝聚态中光速的测量、广义相对论的实验研究、脉冲星的研究等都要求准确地测量时间频率。而国民经济的发展，如通信、交通、航天、航海等领域，更是对高精度的时间频率计量提出了越来越高的要求。
第五，能源、资源和环境工作需要计量。一方面，我国经济发展受到能源和资源的约束，人均水资源占有量不足世界平均水平的1/4，耕地不足1/2，矿产资源只有1/2，主要矿产资源不足1/2，如国土面积占世界的7.2%,而石油储量仅占2.3%；另一方面，我国能源利用率不高，仅为美国的26.9%，日本的11.5%，火电供电煤耗比世界先进水平高22.5%，水泥综合能耗高45.3%。高能耗还导致高污染，破坏环境。
解决能源和资源问题，一方面要开源，另一方面要节约。节约能源、资源和保护环境工作的关键在于将其消耗、变化情况进行量化，而计量检测数据就是实现相关信息量化的技术依据。我国现在已经是电能消费大国，年发电量达到2万亿度，如果电能计量有1%的误差，就相当于100亿人民币的偏差。我国现在实行能源和资源的国际战略，每年从国外进口大量原油、天然气和铁矿石等交易量都是以十亿、百亿计算。计量误差如果是千分之一，损失就是几千万、上亿。
在生态环境保护中，测量也发挥着极其重要的作用。为了提高环境质量，必须对随时可能受到污染的大气、土壤、水体、生物体等进行全面监测。如2003年发生在闽江的大面积死鱼事件中，经过大量的测量分析，查明是由于三明农药厂有机磷农药泄漏污染了闽江水所致。可见，准确的分析测量数据将为环境治理提供重要决策依据。环境测量、气象预报和海洋信息的获取也都要靠准确的计量来保证。
可见，计量在经济、社会、生态环境保护中都发挥着极其重要的作用。我国当前急需提高计量能力，为建设和谐社会提供技术保障。
计量如此重要，为什么往往并不受到重视呢？原因在于，随着科学技术的发展，各种测量仪器日益数字化、自动化、多功能化，计量就日益隐性化，逐渐看不见了。以秤为例，原来不用数字秤、电子秤的时候，随便用一个秤称东西，测量过程很明显的表现出来，连不确定度的概念都有，放上砝码，对好准星，总是有偏差的。现在变成数字秤、电子秤了，整个测量过程和不确定度都没有了。因此现在，除了从事计量工作的人，其他人就很难以具体了解计量的作用，整个社会对计量的认识，还没有原来用秤时那么具体。
二、我国计量工作的现状
1.我国现代计量的发展
新中国成立前，长期的封建军阀统治和闭关锁国的愚民政策，严重阻碍了计量工作的发展，使我国的计量工作处于非常落后的状态。不但我国古代的计量制度在使用，而且英制、公制等都在使用，各种旧、杂制并存，没有建立起全国统一的计量制度。新中国成立时，从原有关部门接收到的计量标准，只有一些古代的铜衡器和量器，一根320mm长的铂铱合金营造尺，两个不锈钢公斤砝码，几架天平，几个标准电池和电阻。
新中国成立后，1950年在中央财政经济委员会技术管理局设立了度量衡处。1951年向苏联订购了第一批计量标准仪器。1955年成立了国务院直属的国家计量局。1955、1957年先后派出技术人员分别到前东德、苏联学习，还聘请前苏联、东德的计量专家，来华指导计量工作，培养了我国第一批计量技术骨干。
1956年，国家科学规划委员会制定《1956—1957年国家最重要科学技术规划》，把“统一的计量系统、计量技术和国家标准的建立”列为国家的重点发展项目。同时，以一机部的长度计量标准、国家计量局的力学计量标准、电力部的电学计量标准、冶金部的热学计量标准，分别作为临时国家计量标准。
1959年，国务院发布《关于统一计量制度的命令》和《统一公制计量单位名称方案》。自此，长期以来存在的计量单位名称各异、使用计量单位和计量器具不规范的混乱局面初步得到抑制。
20世纪60年代在中央正确决策下，聂荣臻副总理和国家科委韩光副主任亲自主持研究，决定将建立我国130项计量基准作为国家科研规划的重中之重，立即付诸实施。1961年，研制成功第一项计量基准-表面粗糙度基准装置。1965年7月，国家科委将中国计量科学研究院从国家科委计量局分出，独立设置，负责计量科研和量值传递工作。从20世纪60年代至80年代初，我国计量科学研究进入高速发展时期，经过十余年努力，相继建立了包括一些量子基准在内的191项计量基准，基本满足了全国量值溯源的需要。90年代初期,中国计量科学研究院在国际上的计量科学技术水平位居第五位，部分计量基、标准达到国际领先和国际先进水平。
1985年9月6日，六届人大常委会第十二次会议审议通过了《计量法》，并于1986年7月1日起实施。政府计量部门全面介入商贸、安全、健康、环保等领域，建立起法制计量体系。
在《计量法》实施后，全国各行业几十万个企业通过计量定升级活动，规范了计量管理，配备了必要的计量器具，培训了计量技术和计量管理人员，建立完善了计量保证体系。全国获得一级计量合格证书的企业有1025个，获得二级计量合格证书的企业约有16000个，获得三级计量合格证书的企业约有64000个。
90年代对质检机构进行“计量认证”，在整个测量领域里，通过健全量值溯源（传递）体系和检测实验室计量认证体系，全面规范了近万个计量检定、校准和各类检测实验室的测量活动，并基本实现全国量值的准确一致，为检测市场进一步社会化、有序化和国际化奠定了坚实的基础。
60年代开始，我国陆续加入《米制公约》、国际法制计量组织（OIML）、国际计量技术委员会（IMECO）、国际标准物质信息库（COMAR）、国际原子能机构/世界卫生组织次级标准剂量实验室网（IAEA/WHOSSDLs）、亚太地区计量规划组织（APMP）和亚太法制计量论坛（APLMF）等，形成了国际交流与合作的新局面，为我国融入世界现代计量体系而进一步发展奠定了良好的基础。
2.计量工作的管理现状
（1）计量法律法规
目前，我国已形成了以《计量法》为核心，比较健全的计量行政法规体系。主要包括《计量法》、国务院计量行政法规8件、国务院计量行政主管部门规章26件、省（区、市）地方性计量法规28件、省（市）地方性计量规章4件。一些专业性法规也对涉及的计量工作做了规定。
（2）计量行政管理
计量行政管理体现了有关各方在计量管理和监督工作中的相互关系。目前，我国的计量行政管理以国家质检总局和省、地（市）、县三级质量技术监督局为主，负责组织《计量法》的实施。1999年地方质量技术监督系统实行了省以下垂直管理体制。行业内的计量工作由各部门负责。
国家质检总局有关计量工作的主要职责是：制定计量事业发展规划、计划，参与计量法律、法规和宪章的制修订并组织实施；负责推行国家法定计量单位；建立和监督管理国家计量基准、计量标准和标准物质，负责管理国家计量基准、计量标准和标准物质的鉴定、审查和发证工作；组织制修订国家计量鉴定系统表、计量检定规程和计量技术规范并组织实施；组织和管理全国量值传递，负责管理全国计量标准考核和计量检定人员考核工作；组织制定市场计量行为规范，管理用于贸易结算、安全防护、医疗卫生和环境检测方面计量器具的强制检定工作；组织计量仲裁检定，调节计量纠纷；依法监督管理全国计量器具，负责计量器具的型式批准、许可证发放、进口审查及质量监督抽查；负责管理国家法定技术机构和全国计量授权工作，规范社会公正计量服务机构；管理全国工业计量工作，指导企业加强计量技术基础，开展计量增效活动，建立计量自律法制；依法对为社会提供公证数据的产品质量检验机构进行计量认证；负责国际法制计量组织（OIML）中国秘书处和国家米制公约组织、亚太法制计量论坛（APLMF）等对口业务工作。
省级质量技术监督局是所在地区人民政府主管计量业务的职能机构，业务上受国家质检总局领导。各省级质量技术监督局内设计量处，负责本省范围内贯彻计量法律、法规、推行法定计量单位，组织建立、审批本省最高计量标准，实施计量器具强制检定，计量器具制造、修理许可证发放，开展量值传递，查处商品计量和市场计量违法行为。
国务院有关部门计量行政管理机构是为了实施《计量法》、管理本部门企事业单位的计量工作而设置的。其主要指责是：负责管理本部门所属企事业单位的计量工作，在本部门贯彻执行国家计量法律、法规，制定本部门计量工作的规划，编制部门最高计量标准器具的配备和更新计划；组织本部门内的建标考核、计量人员的技术培训和考核，开展量值传递工作；组织重点计量科技项目的研究、计量新技术的开发和推广工作；接受国家质检总局的业务指导。
（3）国防计量
根据《计量法》的授权，国防计量工作由国务院和中央军委另行规定。1998年机构改革后，国防计量分为国防科技工业计量和军事计量，分别由国防科工委和总装备部管理。国防科工委2000年发布了《国防科技工业计量监督管理暂行规定》，中央军委2003年发布了《中国人民解放军计量条例》。在国防科技工业系统和军队内部分别建立了一批相关计量机构和国防计量标准，独立开展国防科技工业系统和军队系统的量值传递。国防最高计量标准的量值溯源到国家计量基准。
（4）计量国际交流与合作
每年都组织参加七个国际和区域计量组织的国际会议、在电能表、流量、衡器、计量管理等技术委员会中成为工作组成员，并承担了OIML湿度和气压计两个分技术委员会秘书处的工作，积极参加了制修订国际建议的工作，使我国在制定国际计量贸易技术措施的领域能占据有利地位，维护我国的权益，促进计量器具产品的出口。对外签署计量合作协议、议定书、备忘录26份；申请加入了国际法制计量组织（OIML）的计量器具型式批准多边互认协议（MAA），并与荷兰、德国、英国先后签署了有关非自动衡器、称重传感器、自动衡器、流量计、加油机等计量器具型式试验报告的互认协议，受理了一批企业