〈工业技术资讯月刊〉精准计量 为产业升级添柴加薪

度量衡制度正在掀起一场无声革命，国际度量衡大会决议，自2019年5月20日起，国际单位制7个基本单位中的质量、电流、物质量及温度将不再以实物或自然现象作为计量标准，而是改以更精准的基础常数来定义。 因应国际...

度量衡制度正在掀起一场无声革命，国际度量衡大会决议，自 2019 年 5 月 20 日起，国际单位制 7 个基本单位中的质量、电流、物质量及温度将不再以实物或自然现象作为计量标准，而是改以更精准的基础常数来定义。

古人是如何计算长度呢？在古代，世界各国度量衡并未统一，1 英寸可以是英国人第一节大姆指的长度，也可以是 3 粒麦子连结起来的总长，而 1 码则是英国国王亨利一世的鼻尖到左手伸直的指尖。 

如此充满不确定性的计量方式，严重影响世界贸易的进行，以及工业技术的发展。直到 1875 年 5 月 20 日，法国为首等 16 个国家率先签署“米制公约”，确立计量制度及监督体系，并陆续定义包括质量、电流、物质量、长度、时间、烛光、温度 7 个国际单位制（Système International d'Unités；SI）的计量方式。 

最初 SI 的计量方式，多以实体人造物或自然现象计量比较，易因外界变因而产生不准确的现象，在陆续改为基础常数定义后，例如：以光速来定义长度，仅剩质量、电流、物质量及温度尚未改制。 

国际单位 从实物改制为基础常数

1889 年，世界上唯一一座以鉑銥合金制作的国际公斤原器（International Prototype of the Kilogram；IPK）诞生后，国际定义其重量为 1 公斤，并保存于法国巴黎国际度量衡局，凡是签署米制公约的国家，都要定期将复制于公斤原器的复制品送回巴黎校正，以确保世界上所有的“1 公斤”都是一样的。 

但即便经过层层严密的控管，随着时间流逝，IPK 的重量仍有些微变化，因此国际度量衡大会决议以更加精确稳定的普朗克常数（Planck Constant）重新定义公斤，以保障全球贸易的公平基准。 

与 IPK 定义公斤所面临的问题相同，温度、电流、物质量也在追求计量的精准与稳定考量下，由国际度量衡大会重新订出物理常数计算值，于 2018 年底表决通过，2019 年 5 月 20 日起实施新定义：质量单位“公斤（kg）”、温度单位“克耳文（k）”、电流单位“安培（A）”与物质量单位“莫耳（mol）”的定义，分别改为更稳定的普朗克常数、波兹曼常数、基本电荷与亚佛加厥常数。 

与世界同步 更新测量设备与技术

台湾在 2002 年起加入国际度量衡委员会，并与 105 个国家及组织签定“国家量测标准与校正╱测试报告相互认可协议”（CIPM－MRA）。为使国内产业接轨全球贸易体系，满足台湾民生、安全、贸易的需求，经济部标准检验局及工研院建置“国家度量衡标准实验室”，由工研院建立符合国际单位制的计量标准，提供我国各式量测仪器的校正与认证。也因这个相互认可协议，国家度量衡标准实验室所出具的校正报告才能获得其他国家的承认，国内厂商制造的产品可外销至全世界。 

因应国际单位制飞跃性的变革，在经济部标准检验局支持下，工研院自 2017 年便开始积极更新设备与投入研发。也因为台湾具有足够的量测能力，工研院成为世界各国首批取得高纯度矽晶球的国家，通过计算矽原子数量的方式实现以普朗克常数定义公斤。在物质量、温度、电流方面，工研院也更新仪器设备与技术，如购置声学气体温度计、绝对辐射温度计，并更新相关计量标准。 

5 月 20 日当天，经济部标准检验局举办“2019 年世界计量日－国际计量发展趋势论坛”，工研院董事长李世光在会中指出，SI 单位改制对精准计量的影响层面非常广泛，包括半导体、能源、航空、医疗等精密产业，都与计量息息相关，尤其高科技产业不乏因计量误差导致的错误。如哈勃太空望远镜因镜片 2.2 微米（约头发厚度五十分之一）的误差，致数 10 亿元的仪器几乎报销。新 SI 上路，切不可忽视高科技的潜在影响与创新应用的挑战。 

经济部标准检验局局长连锦漳表示，历经 2 年筹画与组装测试，工研院得以在今年与国际同步实施新的 SI，“是值得庆祝的历史一刻！”随着 SI 单位计量定义的更新，未来不论是 5+2 产业创新计划、物联网及大数据等崭新科技的发展，皆有更准确与稳定的计量标准作为强力后盾，为台湾产业的转型升级添柴加薪。

转载自《工业技术与资讯》月刊第 330 期 2019 年 06 月号，未经授权不得转载。