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標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的約定標(biāo)尺

1.自早期文明以來(lái)，人們使用過(guò)很多種測(cè)量標(biāo)尺，最初的測(cè)量標(biāo)尺幾乎全部都是約定的、無(wú)關(guān)的和不準(zhǔn)確的。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及國(guó)際貿(mào)易的發(fā)展建立了一個(gè)唯一的、合理的、自洽的國(guó)際單位制（SI），且已在全世界廣泛使用。

然而，SI對(duì)某些測(cè)量類型不適用，對(duì)于這些測(cè)量需要建立、確認(rèn)并使用某些不屬于SI范圍的約定單位。

另外，有些與被測(cè)量的量有關(guān)的單位雖然處在SI框架內(nèi)，但按照定義復(fù)現(xiàn)該單位時(shí)在技術(shù)上卻是非常困難且昂貴的。

因此使用將材料特性賦予標(biāo)準(zhǔn)值而建立的實(shí)用標(biāo)尺實(shí)現(xiàn)測(cè)量則顯得更為方便。雖然一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)尺和單純的約定標(biāo)尺在理論上彼此不同，但就標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品使用而言它們是類似的。

2.約定標(biāo)尺是以標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品賦值為基礎(chǔ)，賦值由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、國(guó)際提議或其它標(biāo)準(zhǔn)文件規(guī)定，因此復(fù)現(xiàn)約定標(biāo)尺的一個(gè)固定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品在全世界應(yīng)當(dāng)具有相同性質(zhì)，這種類型的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品按特性值定值，亦即在標(biāo)準(zhǔn)儀器上用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量。

3.顯然標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品只能保證一個(gè)測(cè)量標(biāo)尺的固定點(diǎn)。在標(biāo)尺的測(cè)量上，或是要求一個(gè)固定點(diǎn)和通過(guò)此點(diǎn)的一個(gè)數(shù)學(xué)函數(shù)，或要求兩個(gè)或多個(gè)固定點(diǎn)，在各點(diǎn)之間應(yīng)用規(guī)定的內(nèi)插方法。

注意：存在一些特殊的和不連續(xù)的標(biāo)尺。

例如在地質(zhì)實(shí)驗(yàn)中用于測(cè)量硬度的Mohs標(biāo)尺，該標(biāo)尺是以賦于十個(gè)硬度級(jí)的十個(gè)礦物為基礎(chǔ)，每一比較硬的礦物都能將比較不硬的礦物劃痕。

4.一個(gè)約定標(biāo)尺有兩個(gè)基本前提條件：

一個(gè)是用于復(fù)現(xiàn)固定點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品，

另一個(gè)是相應(yīng)的測(cè)量程序的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（或類似文件）。

它們都應(yīng)嚴(yán)格確定以確保在該約定標(biāo)尺上的測(cè)量一致性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供建立和使用以賦值為基礎(chǔ)的標(biāo)尺所需要的詳細(xì)信息，或者提供依據(jù)假設(shè)的測(cè)量中所使用的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的程序。建議在詳述測(cè)量程序的同一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中規(guī)定對(duì)于有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的要求。借助于必需的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，用戶能創(chuàng)建測(cè)量標(biāo)尺，并利用這一標(biāo)尺測(cè)量其樣品或校準(zhǔn)儀器。

5.在估計(jì)某一標(biāo)尺上的測(cè)量不確定度時(shí)，用戶應(yīng)考慮創(chuàng)建標(biāo)尺的不確定度以及用有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品確定固定點(diǎn)時(shí)的不確定度。

有時(shí)用戶的最終使用中所需要的不確定度水平比由有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品所確定的固定點(diǎn)的不確定度要低（例如血液pH測(cè)量）。

應(yīng)當(dāng)意識(shí)到在標(biāo)尺上測(cè)量的不確定度必定大于固定點(diǎn)的不確定度。另外，有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的重復(fù)測(cè)量和標(biāo)尺的建立（測(cè)量點(diǎn)的合理選擇、內(nèi)插方法的特征及重復(fù)性等）也影響總不確定度。

6.確定標(biāo)尺固定點(diǎn)的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的選擇應(yīng)當(dāng)取決于最終使用要求的不確定度水平。為使標(biāo)尺上測(cè)量值的不確定度減到最小，用戶應(yīng)當(dāng)使用以標(biāo)尺單位定值的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品。

顯然，用戶理應(yīng)通曉有關(guān)復(fù)現(xiàn)標(biāo)尺的程序以及正確使用該有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的聲明的全部信息。

在某些情況下，以標(biāo)尺單位定值的有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品若得不到或價(jià)格昂貴，或者在測(cè)量的不確定度水平下不必使用這種有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品，則用戶可以應(yīng)用純的化學(xué)化合物來(lái)確定固定點(diǎn)。若選擇此方法，用戶應(yīng)當(dāng)知道物質(zhì)純度和所依據(jù)標(biāo)尺的特性之間的關(guān)系，而且測(cè)量的不確定度只能粗略估計(jì)。約定標(biāo)尺有多種多樣，確定它們時(shí)有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)/標(biāo)準(zhǔn)樣品的使用方法很不相同。

實(shí)例：PH標(biāo)尺

1.由于絕對(duì)單離子活度不能用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量，因而pH被認(rèn)為是一個(gè)不嚴(yán)格的物理量。為了使被測(cè)的pH盡可能有意義，采用了一個(gè)約定的pH標(biāo)尺，它由賦予pH值的標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)定義。這些溶液的pH值是通過(guò)測(cè)量無(wú)遷移的氫-銀/氯化銀電池的電動(dòng)勢(shì)，并根據(jù)約定用給定的計(jì)算方法計(jì)算得到的。

2.很多國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中描述了標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備以及pH的賦值方法，標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)準(zhǔn)值不確定度限定在千分之幾的pH單位之內(nèi)。