所有基本单位的起源

国际单位制中的长度单位“米”起源于法国。1790年5月，一个由法国科学家组成的特别委员会建议以穿过巴黎的地球子午线总长度的四十分之一作为长度单位——米，1791年获得法国议会批准。为了做一个基准来代表大米的价值，在法国天文学家杰良布勒和米申的带领下，从法国敦刻尔克到西班牙巴塞罗那，从1792到1799进行了测量。1799年，根据测量结果，制作了一根短截面为3.5mm× 25mm的白金米棒，棒的两端距离定为1m，由法国档案馆保管，故又称“档案米”。这是最早对大米的定义。由于档案米变形严重，1872放弃了档案米的定义，使用了原铂合金(90%铂，10%铱)制成的米作为长度单位。最初的电饭煲是根据“档案米”的长度制作的。当时，* * *做了31枚，截面近似X形，档案米的长度用两个6 ~ 8微米宽的划线刻在尺子的凹槽(中性面)上。1889年第一届国际计量大会上，国际计量局鉴定的6号米原型(31米原型中最接近0℃时档案米长度的一个)被选为国际米原型，作为世界上最权威的长度基准保存在巴黎国际计量局的地下室，其余的尺子作为辅助尺子分发给与会各国。规定当环境空气温度为0℃时，电饭锅两端中间划线的距离为1m . 1927第七届国际计量大会对米的定义做了严格的规定。除温度要求外，还提出了原米容器应保持在标准大气压1，并详细规定了其放置方法。

1983 10在巴黎举行的第17届国际计量大会上通过了米的新定义:“米是光在真空中以1/299792458秒的时间间隔传播的长度”。这样，基于谱线波长的米的定义就被新的米的定义所取代。其实米的定义是用铂原子钟测量的光在O.000000003335640952秒内走过的距离(之所以取这个特殊的数字，是因为它对应了历史上对米的定义——根据巴黎保存的特定铂杆上两个刻度之间的距离)。同样，我们可以用一个更方便更新的长度单位，叫做光秒，简单定义为光在一秒钟内传播的距离。现在在相对论中，我们根据时间和光速来定义距离，这样每个观察者都可以自动测量到相同的光速(定义为每0.0000000335640952秒1米)。

第二，第二

1820年，法国科学院正式提出一个平均太阳日的1/86400是一个平均太阳秒，称为时间长度的世界秒。然而，摆钟的发展是为了保持和平(相对于日晷显示的表面时间)，使秒成为一个可测量的时间单位。第二摆的摆长是伦敦皇家学会在1660年提出的长度单位。在地球表面，长约一米的钟摆，摆动一周或半周(无重复摆动)的时间约为一秒。

1956年，秒被定义为地球在特定纪元的公转周期，因为天文学家知道地球在旋转轴上的自转不够稳定，不能作为时间的标准。纽科姆的太阳手表描述了太阳在1900年的运动，基于1750到1892年的观测。1956中的定义。其次如下:

从公历1900 1.02算出的31.556，925.9747回归年的三分之一为一秒。

在1960中，这个定义被第11届国际度量衡会议采用。这个定义中的回归年长度虽然无法测量，但可以通过线性关系的平回归年公式推导出来，所以有一个具体的瞬时回归年长度可供参考。因为秒是20世纪大部分时间里太阳和月亮的星历表中使用的独立时间变量(1900年至1983年使用纽康的太阳表，1920年至1983年使用布朗的月球表)，所以这一秒被称为历书秒。

随着原子钟的发展，秒的定义决定采用原子时作为新的定义基准，而不是地球绕太阳公转定义的历书秒。

经过多年的努力，英国国家实验室的路易斯？美国海军天文台的埃森和威廉？马科维茨测量了铯原子超精细跃迁周期与秒的关系。他们使用过去常见的测量方法，接收无线电台和WWV的信号，使用原子钟测量时间，确定了月球相对于地球的轨道运动，还推断出太阳表面可能相对于地球运动。因此，在1967年的13国际度量衡会议上，决定将原子时定义的秒作为国际标准时间单位:

铯133原子基态的两个超细能级跃迁对应于9192，631770个辐射周期的持续时间。

3.伏特

安培是国际单位制中的基本电气单位，伏特的SI定义来源于安培和机械单位瓦特。根据国际单位制的电学基本单位安培，伏特的定义是“在恒定电流为1A的导体上，两点间导体上的功率耗散为1W(1W=1 J/S)时，两点间的电位差”。电压的确定理论上是这样，但实际的电压参考是利用约瑟夫森效应从时频参考中推导出来的。约瑟夫森结是由两个超导体之间极薄的绝缘层形成的。根据量子力学定律，超导电流可以穿透绝缘层，在结中流动。如果在绝缘层两侧加一个DC电压V，结内就会流过频率为f的高频交变超导电流，电压，其中h为普朗克常数，e为元电荷。这样，电压V就可以由基本物理常数H和E的比值和频率F的值来确定，这就是约瑟夫森效应。F测定的不确定度可达10-13量级。因此，约瑟夫森效应得到的结电压在原理上可以达到接近频率标准的稳定性和再现性。单个约瑟夫森结的结电压只有毫伏量级。1984年，联邦德国和美国用约1500个约瑟夫森结串联，得到约1V的结电压，可直接与标准电池端电压比较，监测DC电动势基准的稳定性。我国10V约瑟夫森结阵列电压基准的建立，可以保证我国电学单位值与国际单位值一致，所提供数据的不确定度技术指标达到国际领先水平。10V量子电压基准在电子计量领域有着非常重要的应用。它复现的高精度DC电压在0.1-11V范围内，可获得70000个以上的电压标准值。所有这些复制量子电压的准确度、稳定性和可重复性都远远高于物理标准。当电压为10时，不确定度可达10-9，远高于物理标准(不确定度水平约为10-7)。)，可广泛用于校准10V固态电压标准、高精度数字电压表、高精度数字电压源、高精度模数转换器及相关精密标准仪器设备，为我国进出口贸易提供关键技术数据和计量溯源保障。与世界先进国家的同类装置相比，该系统在微波锁相、微波传输低温探头系统以及测量方法和技术方面具有独特的特点。整个装置的测量不确定度为5.4×10-9(不难看出为什么高于八位半的数字仪表很难看到)。

四。on his majesty's service 英国政府信件不用邮资印

欧姆——以国际欧姆为电阻单位，是以欧姆等于电阻109CGSM，一根质量为14.4521g，长度为106.3cm，截面恒定的水银柱在恒定电流的熔化温度下所受到的电阻。

电阻1980的量子霍尔效应和自然参考与德国科学家K.von Klitsching等人一起发现了量子霍尔效应，即在4.2开尔文以下的低温和10 Teh以上的强磁场中，半导体表面二维电子气的朗道能级呈现离散效应。当电子填充到一定能级时，半导体的霍尔电阻曲线上出现一个平台。平台处的霍尔电阻Rh满足等式Rh=h/ne2，n是整数或有理数。霍尔电阻的值可以由基本物理常数H和E的比值来确定，它不包括频率因素。因此，量子化霍尔效应建立的电阻自然基准的再现性和稳定性原则上不受限制。

量化霍尔电阻是国际公认的表示欧姆的方法，是已知最稳定的电阻标准。许多发展中国家和工业公司需要高精度和基本的电阻参考标准，以适应其高科技的工作环境。成熟的QuantΩ系统为全世界的国家实验室和工业实验室提供了这种需求。

米的QuantΩ(量子化霍尔电阻标准)是全自动的顶级标准系统，其标准可以重复使用，是一种非常经济实用的方法。这个系统是一个全面的翻键系统，几乎不需要人工操作。杜瓦瓶和仪器架被放置在一个宽敞的圆柱形空间内，并安装在一个脚轮上，便于移动。一个用于抽氦的变温冷库和一部分8T磁铁可以很容易地安装和拆卸，杜瓦瓶可以根据需要填充。此外，如果有氦气供应设施，系统可以连续运行。低温恒温器可确保系统在一次填充后可工作4至5天。平时的测量两天就能完成。

QuantΩ系统提供了一种经济的方法来精确建立和测量欧姆值在0.1和13K之间的电阻。霍尔系统公司在电阻测量和低温领域积累了多年的研究经验，开发了这一系统。

QuantΩ系统是世界上第一个量子化霍尔电阻标准，由三部分组成。

标准电阻样品:

QuantΩ电阻标准提供25812.807欧姆的冯·克里森常数的绝对值。在加拿大国家研究委员会，这些参数或样品被保存在一个可移动的杜瓦瓶中，其中充满了60升氦气，并由一些磁铁提供8特斯拉的磁场。系统设计为3到4天的运行周期，也可以连续工作。

标准低温:

QuantΩ系统的组成部分是:一个容量为60升的杜瓦瓶，它配有一个用于泵送氦气的冷藏室、一个8特斯拉超导磁体、一个温度传感器、一个加热器、一个配有超导磁体供应源的仪器架、一个温度控制器、一个氦液位传感器和一个无油机械真空泵。

杜瓦瓶安装在坚固的脚轮上，便于从一个房间运输到另一个房间。该系统也可以作为一个设备到其他设备的参数传输标准。

该系统还可以使用9特斯拉磁体用于其他样品。为了便于测量，可以很容易地拆除支撑框架。

测量系统:

一个改进的DC电流比较器电桥(型号6010Q)在室温下工作，可以比较两个电阻，精度为2×10-8。6010Q电桥用于比较QHR装置和1000欧姆的标准电阻。电桥可以测量依赖于Rxx和Rxy的域，精确测量Rxx，测量QHR器件的瞬态电阻:总之，已经进行了所有必要的测量，以确保QHR电阻的测量精度。电桥和低热矩阵扫描仪可以根据1000欧姆的电阻建立电阻值，可达到的值为1、10、100、1K、10K，精度非常高。quantω电桥可以独立工作，也可以使用MI的quantω软件进行自动测量。

quantω系统采用模块化设计，分为quantω样品、quantω低温装置和quantω电桥三部分，可单独购买。如果需要，quantω系统还可以选择使用额外的QHR样品、quantω软件、用于连续运行的不锈钢液氦传输线、充油电阻罐(型号9303JW)和容量为100升的杜瓦瓶。

在国际单位制中，欧姆来自伏特和安培。在实践中，加拿大国家实验室从1990开始使用量子化霍尔电阻系统来表示阻抗。这些电阻都是半导体器件。在几特斯拉的磁场中，它们被冷却到65438±0.5 kHz或更低的温度。电阻的增益值基本不变，被视为基本常数的倍数。在国际协议中，第一个增益值相当于25812.807欧姆。

中国计量科学研究院等单位完成的项目“量子化霍尔电阻基准”获得2007年度国家科技成果进步奖一等奖。“量子化霍尔电阻基准”的重要成果，在国际上首次从理论上证明了量子化霍尔电阻值与器件形状无关，为证实量子化霍尔效应的普适性做出了贡献。自主研发的量子化霍尔元件突破了国外的技术封锁，为项目提供了核心器件。自主研发的高匝数比超导电流比较仪大大超过了国际同类装置的水平。这三大创新都有我们自己的知识产权。研究成果数据可靠，不确定度国际同类基准(10-10)第一。这一成果是以张中华院士为首的科研团队经过十多年努力取得的。量化霍尔电阻基准的精度比传统标准电阻高1000倍以上，达到国际领先水平。

电磁测量仪器的准确度应通过电磁测量标准进行验证。电磁测量标准有很多种，最基本的是电压标准和电阻标准，其他电磁测量标准的数值都可以从这两个基本标准推导出来。量子计量标准代表了国际计量标准的最高水平。按照国际计量组织的规定，没有建立量子计量标准的国家，要向其他有量子计量标准的国家追溯相应的数值。目前，只有少数发达国家建立了这一量子基准，这一量子基准的建立对于维护我国的科技主权、科研的独立性以及国家经济安全和国防建设具有重要意义。

动词 （verb的缩写）公斤

1795年4月7日，克在法国被定义为“冰融化温度下，边长为1%米的立方水的绝对重量”。因为商业中涉及的质量远大于一克，而且基于水的质量不方便、不稳定，所以需要制造一种用于商业法规的质量水定义的物化仪器。于是，人们制定了一个临时的质量标准:一块金属制品，质量是克-千克的1000倍。

同时，准确判断一立方分米(一升)水质的工作也已经开始。虽然千克定义中规定的0℃水温是一个非常稳定的温度点，但科学家经过多年研究，决定将定义改为1799中水最稳定的密度点，即水达到最大密度时的温度。当时的测量结果是4°c，他们得出的结论是，在最大密度下，一立方分米的水等于四年前临时千克的标准目标质量的99.9265%。同年，也就是1799年，人们制作了一块纯白黄金，目标是原装置的质量在4℃下将等于(尽可能接近当时的科学)一立方分米水，原件于6月提交国家档案局，1799年2月正式定为“千克des档案”，一千克的定义等于其质量。这个标准一直保持了90年。

国际原型千克

从1889开始，国际单位制将千克的大小定义为等于国际原千克装置的质量(专业计量中常简称为“IPK”)。IPK是由一种叫做“Pt”的铂合金制成的？10Ir”，即90%铂和10%铱(按质量比)；然后用机器把这种合金做成39.17mm的垂直圆柱体(高度=直径)，可以把表面积降到最低。新加入的10%铱与档案千克纯铂相比，提高了硬度，但同时保留了铂的诸多优点:高抗氧化性、极高的密度、良好的导电性和导热性以及低磁化率。IPK和它的六个姐妹复制品被保存在巴黎郊区国际计量局(BIPM)总部底层的储藏室里，放在一个有环境监控的保险箱里。(见下面的外部图片)需要三把分开保管的钥匙才能打开保险箱。IPK的官方版本可以被其他国家用作他们的国家标准。这些复制品大约每50年与IPK进行一次比较。

IPK是1879制造的三缸之一。1883年发现IPK的质量与84年前档案局的质量相同，并在1899年第一届国际度量衡会议上正式定为千克。维也纳标准海水(具有严格同位素控制的纯水)密度的现代测量表明，在最大密度(3.984℃)下，一立方分米的水仅比一千克差25.05ppm。这种微小的差异，与IPK和档案具有相同的千克质量的事实相一致，表明209多年前科学家测量水密度和制作档案千克的技术相当高超。

国际公斤原型的稳定性

图中显示了各原配乐器随时间的质量变化，其中k 21-K40–K40为各国国家原配乐器，K8(41)[注4]和K32为IPK的姊妹仿品。所有的质量变化都是相对于IPK的。相对于IPK，原始值偏移量1889全部归零。以上措施都是相对的；没有历史资料可以确定以上哪种器物相对于自然最稳定。可能，在100年期间，所有原始装置的质量都增加了，而K21、K35、K40和IPK只是被其他装置增加得少一些。

根据定义，IPK质量的测量误差是整数零；IPK是公斤。然而，由于时间的IPK的质量变量可以通过比较世界各地的官方复制品的质量来确定，这被称为“定期批准”。例如，美国有四个90%铂/10%铱千克标准具，其中K4和K20是1884制造的原始批次中的四十个副本中的两个。K20被指定为美国质量的国家主要标准。与其他国家的设备一样，这两台原装设备应定期送回BIPM进行质量认证。

需要指出的是，没有一个复制品的质量完全等同于IPK；；它们的质量被校准，偏差值将被保存。比如美国国家首席标准K20，1889的初始官方质量为1kg-39μg；也就是说，K20比IPK轻39微克。最后一次认可1999指出其质量与原值1889完全相等。与这种微小的差异截然不同的是，美国审计标准K4的质量相对于IPK一直在下降——这一切都是有原因的。审计标准比首席标准更常用，因此很容易被刮伤，并受到各种磨损。K4初来时的正式质量是1 kg-75 μg，1989年正式标定后是1 kg-106 μg，十年后是1 kg-116 μg。在110年间，K4比IPK轻41微克。

除了检验标准可能遭受的一般磨损，即使是精心收藏的国家原装仪器，相对于IPK也会因为不同的原因发生质量变化，其中原因有已知的，也有未知的。因为IPK和它的复制品储存在空气中(虽然有两个或更多的钟杯)，它们仍然会通过表面吸收大气中的尘埃来增加质量。因此，他们将被称为“BIPM清洗法”的程序清洗，这是由BIPM从1939到1946开发的，其中程序是用等量的乙醚和乙醇轻轻擦拭鞣制过的皮革，用蒸馏水蒸汽清洗两次，并在批准前让原设备静置7到10天。

2008年4月，来自德国不伦瑞克国家计量研究所的研究人员表示，他们将使用直径为10厘米(4英寸)的纯硅来定义一种比当前千克质量定义更标准的测量方法。目前，一个质量最接近千克的铂铱圆柱体，作为国际统一的重量单位，一直保存在法国巴黎郊外一个戒备森严的金库里。但由于消耗和磨损，它的质量在慢慢减少，基本单位的精度受到影响，误差越来越大。

新的纯硅机身确实很特别，建造成本为200万欧元(约合320万美元)。纯硅结合了俄罗斯、澳大利亚和德国科学精英的力量。制造需要五年时间，重量无限接近一公斤。这是一个纯度极高的完美球体。99.99%的物质是一种硅同位素，称为硅28。德国不伦瑞克的科学家们将从现在开始对纯硅进行数千次实验，以计算构成纯硅的硅原子数量。