第二節(jié) 計量單位

一、概述

在測量中，人們總是用數值和測量單位(在我國，又稱為計量單位)的乘積來表示被測量的量值。所謂計量單位，是指為定量表示同種量的大小而約定地定義和采用的特定量。為給定量值按給定規(guī)則確定的一組基本單位和導出單位，稱為計量單位制。
法定計量單位是指由國家法律承認、具有法定地位的計量單位。實行法定計量單位是統(tǒng)一我國計量制度的重要決策。它將徹底結束多種計量單位制在我國并存的現象，并與國際主流相一致。
我國《計量法》規(guī)定:"國家采用國際單位制。國際單位制計量單位和國家選定的其他計量單位，為國家法定計量單位。"
國際單位制是我國法定計量單位的主體，所有國際單位制單位都是我國的法定計量單位。國際標準ISO 1000規(guī)定了國際單位制的構成及其使用方法。我國規(guī)定的法定計量單位的使用方法，包括量及單位的名稱、符號及其使用、書寫規(guī)則，與國際標準的規(guī)定一致。
國家選定的作為法定計量單位的非國際單位制單位，是我國法定計量單位的重要組成部分，具有與國際單位制單位相同的法定地位。
國際標準或有關國際組織的出版物中列出的非國際單位制單位(選人我國法定計量單位的除外)，一般不得使用。若某些特殊領域或特殊場合下有特殊需要，可以使用某些非法定計量單位，但應遵守相關的規(guī)定。

二、法定計量單位的構成

國際單位制是在米制的基礎上發(fā)展起來的一種一貫單位制，其國際通用符號為"SI"。它由SI單位(包括SI基本單位、SI導出單位)，以及SI單位的倍數單位(包括SI單位的十進倍數單位和十進分數單位)組成，具有統(tǒng)一性、簡明性、實用性、合理性和繼承性等特點。SI單位是我國法定計量單位的主體，所有SI單位都是我國的法定計量單位。此外，我國還選用了一些非SI的單位，作為國家法定計量單位。
我國法定計量單位的構成(見圖5.2-1)如下:
(1)SI基本單位共7個，見表5.2-1；
(2)包括SI輔助單位在內的具有專門名稱的SI導出單位共21個，見表5.2-2；
(3)由SI基本單位和具有專門名稱的SI導出單位構成的組合形式的SI導出單位；
(4)SI單位的倍數單位包括SI單位的十進倍數單位和十進分數單位，構成倍數單位的SI詞頭共20個，
(5)國家選定的作為法定計量單位的非SI單位共16個，見表5.2-4；
(6)由以上單位構成的組合形式的單位。
(一)SI基本單位
SI基本量是構成SI的基礎。
(二)SI導出單位
SI導出單位是用SI基本單位以代數形式表示的單位。這種單位符號中的乘和除采用數學符號。它由兩部分構成:一部分是包括SI輔助單位在內的具有專門名稱的SI導出單位；另一部分是組合形式的SI導出單位，即用SI基本單位和具有專門名稱的SI導出單位(含輔助單位)以代數形式表示的單位。
某些SI單位，例如力的SI單位，在用SI基本單位表示時，應寫成kg·m/s2。這種表示方法顯然比較繁瑣，不便使用。為了簡化單位的表示式，經國際計量大會討論通過，給它以專門的名稱--牛[頓]，符號為N。類似地，熱和能的單位通常用焦〔耳〕(J)代替牛頓米(N·m)和kg·m2/S2。這些導出單位，稱為具有專門名稱的SI導出單位。
電離輻射、醫(yī)療衛(wèi)生領域中的某些量，涉及人類健康和安全防護。這些量的量綱相同，或具有與其他量相同的量綱，因此，用SI基本單位表示這些量的SI導出單位時，也具有相同的形式。為了便于區(qū)分不同的物理量，避免使用時混淆而造成事故，這些量的SI導出單位也被賦予專門的名稱。例如:吸收劑量、比授〔予〕能及比釋動能的單位，通常用戈〔瑞](Gy)代替焦耳每千克(J/kg)，劑量當量單位則用希〔沃特]代替焦耳每千克(J/kg)。
SI單位弧度(rad)和球面度(sr)，稱為SI輔助單位，它們是具有專門名稱和符號的量綱為一的量的導出單位。例如:角速度的SI單位可寫成弧度每秒(rad/s)。
電阻率的單位通常用歐姆米(Ω·m)代替伏特米每安培(v·m/A)，它是組合形式的SI導出單位之一。
(三)SI單位的倍數單位
在SI中，用以表示倍數單位的詞頭，稱為SI詞頭。它們是構詞成分，用于附加在SI單位之前構成倍數單位(十進倍數單位和分數單位)，而不能單獨使用。
表5.2-3共列出20個SI詞頭，所代表的因數的覆蓋范圍為10-24～1024。
詞頭符號與所緊接著的單個單位符號(這里僅指SI基本單位和SI導出單位)應視作一個整體對待，共同組成一個新單位，并具有相同的冪次，而且還可以和其他單位構成組合單位。例如:1cm3=(10-2m)3=10-6m3，1μs-1=(10-6s)-1=106s-1，1mm2/s=(10-3m)2/s=10-6m2/s。
由于歷史原因，質量的SI基本單位名稱"千克"中已包含SI詞頭，所以，"千克"的十進倍數單位由詞頭加在"克"之前構成。例如:應使用毫克(mg)，而不得用微千克(μkg)。
(四)可與SI單位并用的我國法定計量單位
由于實用上的廣泛性和重要性，在我國法定計量單位中，為11個物理量選定了16個與SI單位并用的非SI單位，如表5.2-4所示。其中10個是國際計量大會同意并用的非SI單位，它們是:時間單位--分、[小]時、日(天)；〔平面〕角單位--度、〔角〕分、〔角〕秒；體積單位--升；質量單位--噸和原子質量單位；能量單位--電子伏。另外6個，即海里、節(jié)、公頃、轉每分、分貝、特〔克斯〕，則是根據國內外的實際情況選用的。

三、法定計量單位的基本使用方法

我國國家標準GB3100--93《國際單位制及其應用》和GB3101-93《有關量、單位和符號的一般原則》，對SI單位的使用方法作了規(guī)定，并與國際標準ISO 1000:1992和ISO 31-0:1992的規(guī)定一致。
(一)法定計量單位的名稱
法定計量單位的名稱，除特別說明外，一般指法定計量單位的中文名稱，用于敘述性文字和口述中。名稱中去掉方括號中的部分是單位的簡稱，否則是全稱。簡稱和全稱可任意選用，以表達清楚明了為原則。
組合單位的中文名稱，原則上與其符號表示的順序一致。單位符號中的乘號沒有對應的名稱，只要將單位名稱接連讀出即可。例如:N·m的名稱為"牛頓米"，簡稱為"牛米"。而表示相除的斜線(/)，對應名稱為"每"，且無論分母中有幾個單位，"每"只在分母的前面出現一次。例如:單位J/(kg·K)的中文名稱為"焦耳每千克開爾文"，簡稱為"焦每千克開"。
如果單位中帶有冪，則冪的名稱應在單位之前。二次冪為二次方，三次冪為三次方，依次類推。但是，如果長度的二次和三次冪分別表示面積和體積，則相應的指數名稱分別稱為平方和立方；否則，仍稱為"二次方"和"三次方"。例如:m2/s這個單位符號，當用于表示運動粘度時，名稱為"二次方米每秒"；但當用于表示覆蓋速率時，則為"平方米每秒"。負數冪的含義為除，既可用冪的名稱，也可用"每"。例如:℃-1的名稱為每攝氏度，亦稱負一次方攝氏度。
(二)法定計量單位和詞頭的符號
法定計量單位和詞頭的符號，是代表單位和詞頭名稱的字母或特種符號，它們應采用國際通用符號。在中、小學課本和普通書刊中，必要時也可將單位的簡稱(包括帶有詞頭的單位簡稱)作為符號使用，這樣的符號稱為"中文符號"。
法定計量單位和詞頭的符號，不論拉丁字母或希臘字母，一律用正體。單位符號一般為小寫字母，只有單位名稱來源于人名時，其符號的第一個字母大寫；只有"升"的符號例外，可以用L。例如:時間單位"秒"的符號是s，電導單位"西[門子]"的符號是S，壓力、壓強、應力的單位"帕〔斯卡〕"的符號是Pa。
詞頭符號的字母，當其所表示的因數小于106時，一律用小寫體；而當大于或等于106時，則用大寫體。尤其要注意區(qū)分詞頭符號Y(1024)與y(10-24)，Z(1021)與z(10-21)，P(1015)與p(10-12)，M(106)與m(10-3)。
單位符號沒有復數形式，不得附加任何其他標記或符號來表示量的特性或測量過程的信息。它不是縮略語，除正常語句結尾的標點符號外，詞頭或單位符號后都不加標點。
由兩個以上單位相乘構成的組合單位，相乘單位間可用乘點也可不用。但是，單位中文符號相乘時必須用乘點。例如:力矩單位牛頓米的符號為N·m或Nm，但其中文符號僅為�！っ�。相除的單位符號間用斜線表示或采用負指數。例如:密度單位符號可以是kg/m3或kg·m-3，其中文符號可以是千克/米3或千克·米-3。單位中分子為1時，只用負數冪。例如:用m-3，而不用1/M3。表示相除的斜線在一個單位中最多只有一條，除非采用括號能澄清其含義。例如:用W/(K·m)，而不用W/K/m或W/K·m。也可用水平線表示相除。
詞頭的符號與單位符號之間不得有間隙，也不加相乘的符號。口述單位符號時應使用單位名稱而
非字母名稱。
(三)法定計量單位和詞頭的使用規(guī)則
法定計量單位和詞頭的名稱，一般適宜在口述和敘述性文字中使用。而符號可用于一切需要簡單明了表示單位的地方，也可用于敘述性文字之中。
單位的名稱與符號必須作為一個整體使用，不得拆開。例如:攝氏度的單位符號為℃，20℃不得讀成或寫成"攝氏20度"或"20度"，而應讀成"20攝氏度"，寫成"20℃"。
用詞頭構成倍數單位時，不得使用重疊詞頭。例如:不得使用毫微米、微微法拉，等。選用SI 單位的倍數單位，一般應使量的數值處于0.1～1 000的范圍內。例如:1.2×104 N可以寫成12kN；1401Pa可以寫成1.401kPa。非十進制的單位，不得使用詞頭構成倍數單位。億(108)、萬(104)不是詞頭，只按一般數詞使用。只通過相乘構成的組合單位，詞頭通常加在組合單位中的第一個單位之前。例如:力矩的單位kN·m，不宜寫成N·km。
只通過相除構成或通過乘和除構成的組合單位，詞頭通常加在分子中的第一個單位之前，分母中一般不用詞頭。例如:摩爾內能單位kJ/mol，不宜寫成J/mmol。但質量的SI單位kg不作為有詞頭的單位對待。例如:比授能的單位可以寫成J/kg。當組合單位分母是長度、面積和體積單位時，按習慣和方便，分母中可以選用詞頭構成倍數單位。例如:密度的單位可以選g/cm3。