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實驗室介紹
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一、質量室

? ? 質量是一個基本的物理量。質量計量準確與否直接關系到測力、扭矩、容量、密度、硬度、壓力、流量、化學等于質量相關學科的測量精度與發展,因此能否保證質量及其相關量在全國范圍內量值的準確和統一,直接影響到國防安全、航天航空、智能交通、生物醫藥、環境保護和貿易結算,可以說直接影響到整個國家的經濟發展,因此提高質量及相關量量值傳遞準確度具有十分重要的意義。

? ? 質量實驗室主要從事質量量值的保存、量值傳遞溯源等方面的研究工作,主要任務是:

??? 1、研究、建立、保存、復現和改進質量國家計量基準、副基準、工作基準和標準,開展質量量值傳遞工作。在質量實驗室保存的國家基準、副基準包括: “千克基準砝碼(國家千克原器)”、“千克作證基準砝碼”、“千克副基準砝碼”。

??? 2、執行上級主管部門下達的國內外非自動衡器、自動衡器、砝碼、稱重顯示器、檢定衡器裝置新產品以及OIML的證書試驗,產品質量檢驗機構的計量認證,產品質量監督抽查,對省、部委級計量標準的考核等法制計量工作。

??? 3、承擔質量、稱重專業的檢測、校準、工程測量、各種大型衡器、稱重儀表的技術開發工作。目前,在空氣密度測量裝置、聲學法砝碼體積測量裝置、衡器耐久性試驗裝置、高準確度大質量參數測量裝置、真空質量傳遞裝置、微克標準砝碼的研制等方面都取得了重要進展。

??? 4、全國質量密度專業計量技術委員會秘書處設在該實驗室。承擔著組織制定(修訂)質量密度專業計量器具檢定系統、檢定規程、技術規范及國家基準等有關法制技術文件,組織研討與質量密度專業相關的國際建議。?

??? 5、質量實驗室質量方面的日常工作分為兩組,以測量范圍50 kg為界, 分為大質量組和小質量組。小質量組的檢測項目是工作基準、E1等級、E2等級、F1等級50 kg以下(含50 kg)標準砝碼,大質量組的檢測項目是F2和M等級、、50 kg以上大砝碼。衡器的劃分是:各類天平是小質量組檢定,其它各類級非自動衡器和各類自動衡器是大質量組檢定。

??? 6、參加BIPM組織的國際關鍵量比對,以及APMP組織的區域性國際比對和國家間的雙邊國際比對, 以保證我國質量量值與國際上的一致性; 承擔國家質量計量器具檢定系統、檢定規程、技術規范和國家標準等技術法規的制修訂;開展質量計量測試新方法的研究與新測試儀器的研制。

??? 質量實驗室是我國唯一授權的執行OIML MAA全球互認協議的非自動衡器型式評價實驗室,同時也是我國唯一授權的自動衡器型式評價實驗室,承擔著高準確度非自動衡器和自動衡器測量研究任務、基于OIML MAA全球互認協議的非自動衡器型式評價試驗及互認任務、以及連續累計自動衡器,非連續累計自動衡器,動態公路車輛自動衡器、重力式裝料自動衡器的型式評價試驗任務。為了維護國家千克基準的穩定性及提升質量量值傳遞的準確性,確保質量新定義后量值傳遞的可靠性,擴展質量測量范圍,質量實驗室自主研制了高準確度大質量參數測量裝置、自動無擾動微克質量測量系統、50 kg高準確度質量測量系統,壓力可控式質量測量系統、聲學法砝碼體積測量系統,空氣密度測量系統和砝碼磁參數測量系統,同時開展了空氣浮力塊法空氣密度測量和砝碼表面吸附的預測模型的研究。基于高準確度質量測量方法的研究與自研裝置的建立,通過參加質量參數國際關鍵比對,我國質量參數的最佳校準測量能力(CMC)得到了增強。在2008和2013年的國際同行評審中得到了國際評審專家的高度評價,均以零不符合項的結果順利通過評審。質量實驗室在多年的建設過程中,取得了20余項發明專利和10余項軟件著作權,獲得了省部級2等獎3項、中國發明專利優秀獎1項、中國計量科學研究院科技進步1等獎1項,提升了我國高準確度質量計量在國際計量領域的競爭力和影響力。

? ? 在人員方面,質量實驗室共有研究人員7人。由于近幾年不斷的人才引進,該室人員素質顯著提高、專業結構更為合理:全室所有成員均具有大學以上學歷,其中研究員1人、副研究員2人、高級工程師3人、工程師1人,具有博士學位研究人員3人。

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二、力與扭矩實驗室介紹

??? 力與扭矩實驗室是中國計量科學研究院建立最早的實驗室之一。力與扭矩實驗室主要從事力值和扭矩計量研究,負責研究建立維護國家力值扭矩基標準,制定力與扭矩專業的國家計量檢定規程和技術規范,保證國內力與扭矩量值的準確、一致和可靠,建立與國際等效一致的力與扭矩計量基標準,保證我國力與扭矩量值在國際上的可比性和等效性。力與扭矩實驗室建立了從1mN至20 MN的系列力基標準機和1 mN?m~20 kN?m的扭矩基標準機,其中多臺力基標準機達到國際先進水平。20 MN基準測力機是我國自行研制的國內最大的超重型精密力值計量裝置,其技術水平達到了國際領先水平,1996年獲得了國家科技進步一等獎。20 kN?m扭矩標準裝置是國內最大的基于空氣軸承支撐技術的高準確度扭矩標準裝置,其綜合技術指標和性能達到國際領先水平。計量院力與扭矩實驗室也是亞太地區唯一參加了全部四項力值國際關鍵比對的國家實驗室,并主導了APMP.M.F-K3 0-500 kN-1000 kN亞太地區力值關鍵比對。力與扭矩實驗室承擔著全國力值與矩的檢測、校準和量值傳遞工作,為我國航空航天、冶金、建筑、交通、鐵道、船舶等行業提供了精密的檢測手段,解決了力與扭矩量值的可靠測量和標定問題,保證了全國力與扭矩量值的準確一致和正確傳遞。

主要工作任務:

??? 1、研究、建立、保存和發展力與扭矩國家計量基準和標準。

??? 2、參加國際計量局(BIPM)組織的力與扭矩量值關鍵比對,組織或參加亞太地區(APMP)力與扭矩量值比對,組織國內力與扭矩量值比對。

??? 3、開展力與扭矩量值的檢測、校準和量值傳遞工作。

??? 4、制定力與扭矩專業的國家計量檢定規程和校準規范等技術文件。

??? 5、承擔國內外力與扭矩計量器具新產品定型鑒定工作,承擔稱重傳感器OIML 60 證書型式試驗工作。

??? 6、承擔對省級和行業計量標準的考核和復查工作,為各行業的實驗室培訓力與扭矩的檢定測試人員。

? ? 7、開展力與扭矩的大型工程現場檢測工作,進行力與扭矩計量儀器及產品的技術開發工作。

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三、容量密度實驗室

? ? 中國計量科學研究院容量密度實驗室是從事容量與密度計量的專業實驗室。始建于一九六三年,是國內最早建立的相關實驗室之一。本室已建國家容量密度基準5項,標準9項。基準標準裝置均為本室自行設計建成,其中部分達到國際先進水平。

容量計量課題組研究領域包括立式罐容積檢定、臥式罐容積檢定、球形罐容積檢定、玻璃量器容積檢定和移液器容積檢定以及液位校準等新測量方法研究。

? ? 密度計量課題組建立了以單晶硅球為基準的完整量值溯源體系,提供從固體到液體的精確體積、密度測量服務,并提供各種形式及密度值的固體及液體密度標準物質。課題組還提供包括在線振動管密度計、臺式振動管密度計、玻璃浮計、浮子等密度測量裝置檢定及新測量方法研究。

? ? 目前全室有研究人員14人,其中博士研究生2名,碩士研究生5人,大學本科生4人,具有高級職稱5人、中級職稱6人、技術員3人。

容量課題組主要任務:

1、研究、建立、保存、復現和改進容量國家計量基準和標準,實現包括立式罐、臥式罐、球形罐、標準金屬量器、玻璃量器、液位計和移液器等計量器具的檢定或校準;

2、利用先進的三維激光掃描法進行大型儲罐容積、罐壁變形的準確測量,為國際貿易間大宗液態石化能源產品的計量與交接,國家戰略石油商業儲備庫計量交接提供技術支持;

3、利用實驗室先進的激光掃描儀器以及數據處理技術,為國土、交通、水利、石油、通訊、氣象、地震、海洋、礦產、機場、鐵路、電力等行業提供準確的地理信息、物料體積、空間容積的測量服務;

密度課題組主要任務:

1、研究、建立、保存、復現和改進密度國家計量基準和標準;

2、利用液體靜力稱量法進行固體體積及密度的準確測量,相對測量不確定達到10-6量級,并提供各種材料及形狀的固體密度、體積標準物質;

3、利用靜力稱量法以及臺式振動管密度計提供不同溫度、壓強下液體密度準確測量,相對不確定度達到10-6量級,并提供600Kg/m3~1800Kg/m3的高精度液體密度標準物質。

4、進行密度相關的力學參數測量服務,如熱膨脹系數、等溫壓縮系數的測量,并給出完整的測量報告;

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四、硬度室

? ? 力學與聲學計量科學研究所硬度實驗室是從事硬度(包括金屬與非金屬的硬度、靜態和動態硬度)計量的國家實驗室,實驗室現保存有8項國家基準、副基準和3項標準。

? ? 硬度試驗是材料機械性能試驗中最簡單、迅速和較易實施的方法, 是檢驗產品質量、確定合理的加工工藝及確定材料特性的主要手段之一。由于硬度試驗是非破壞性試驗,因此在材料特性試驗中的強度、剛度、耐摩性等大量機械特性參數都需用硬度參數換算,因此,硬度是非常重要的材料機械特性,在生產和科研中得到了廣泛的應用。

? ? 實驗室除了具有傳統的布洛維里肖等測量能力外,近幾年,在儀器化壓痕硬度、高溫硬度及高精度的壓頭測量方面也具有了較大發展。

????主要任務:

????1、研究、建立、保存、復現和改進各種硬度國家計量基準、工作基準和標準;

????2、參加硬度國際關鍵比對以及區域性國際比對和國家間的雙邊國際比對, 以保證我國量值與國際上的一致性。并組織國內量值比對工作;

????3、承擔國家強制檢定和其它檢定校準任務, 開展量值傳遞,以保證全國各種硬度量值的統一及準確可靠;

????4、承擔國家各種硬度計量器具檢定系統、檢定規程、 技術規范等技術法規的制修訂;

????5、承擔國內外硬度計量器具新產品的定型鑒定和計量仲裁等技術工作;

????6、承擔國家技術監督檢驗檢疫總局下達的對各級計量技術機構和行業實驗室新建和復查 ? 計量標準的考核工作,以及實驗室技術人員的委托培訓工作;

????7、開展硬度計量測試新方法的研究與測試儀器的研制開發工作;

????人員:

? ? 實驗室現有專業技術人員4人,其中:高級職稱3人,中級職稱1人。

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五、振動重力室

??? ?力學與聲學所振動與重力實驗室是從事振動、沖擊、轉速、重力四個計量專業的實驗室。振動沖擊轉速計量是涉及多學科的動態測量技術,它廣泛應用于機械制造、車輛船舶、航空航天、建筑工程、電信電力、計算機工程、地球物理、地質物探、天文氣象、海洋科學、生物醫學、核工程以及軍事科學等幾乎所有的科研和工程領域,在國民經濟建設中發揮著十分重要的作用。重力計量廣泛應用在大地測量、地震預報、軍事導航、資源勘探、地質研究、計量科學的個領域,也具有極其重要的作用。

????主要任務:

????1、研究、建立、保存、復現和改進振動、沖擊、轉速及重力加速度國家計量基準和標準;?

????2、參加國際關鍵量比對,以及區域性國際比對和國家間的雙邊國際比對,以保證我國量值與國際上的一致性。并組織國內量值比對工作;?

????3、承擔國家強制檢定和其它檢定、校準、測試任務, 開展量值傳遞,以保證全國振動、沖擊、轉速及重力量值單位的統一及量值的準確可靠;?

????4、承擔國家振動、沖擊、轉速及重力計量器具檢定系統、檢定規程、 量值溯源傳遞框圖、校準規范等技術規范和國家標準等技術法規的制修訂;?

????5、承擔國內外振動、沖擊、轉速及重力計量器具新產品的定型鑒定和計量仲裁等技術工作;?

????6、承擔總局下達的對各級計量技術機構和行業實驗室新建和復查標準的考核工作,以及實驗室技術人員的委托培訓工作;?

????7、承攬國內外各類精密儀器與大型工程的現場測試和在線測試, 實驗室環境檢測、重力加速度測試等任務;?

????8、開展計量測試新方法的研究與測試儀器的研制開發;?

? ? 9、承擔全國力值硬度重力計量技術委員會秘書處(MTC7)和全國機械振動與沖擊標準化技術委員會(SAC/TC53)振動測量儀器的使用和校準(SAC/TC53/SC3)第三分技術委員會秘書處的工作。

組織機構:? ?

? ? 實驗室現有技術人員(振動與重力實驗室18人,其中:研究員1人,副研究員12人,博士研究生以上學歷8人,碩士研究生以上學歷7人,博士后研究人員2人)。

基標準情況:?

????1、振動?

? ? 保存在我院的4項振動基準(副基準)-國家振動高頻(2kHz~50kHz)基準、中頻(10Hz~5kHz)基準、低頻(0.1Hz~200Hz)水平和垂直副基準,構成了我國振動傳感器全頻段激光絕對法振動幅值和相位校準的完整溯源系統,承擔著全國各省市計量技術機構、航空航天、國防軍工及各部委最高振動標準以及我院動態力標準、沖擊基準等的量值傳遞工作。
????? 四項標準—絕對法振動幅值和相位標準裝置、絕對法低頻振動標準裝置、振動比較法標準裝置和振動臺檢定裝置為機械電力、橋梁建筑、水利建設、地質探測以及航天航空等領域的工程測量,地震監測,故障診斷、機械監控和大專院校、科研院所的高精尖技術研究提供振動校準檢測服務。?
????? 可開展各類高中低頻振動傳感器、傳感器套組、激光測振儀、工作測振儀、公害噪聲振動計、人體振動測量儀、基樁動態測量儀、電梯加速度測試儀、索力動測儀、動態信號分析儀等測振儀器,各類振動臺(電動、機械、液壓)、碰撞臺、隨機臺等環境試驗設備的檢測/校準工作。

? ? 近年來與德國物理技術研究院等國家計量院開展了深入的合作研究,簽訂了長期合作協議;制訂了國際上第一項振動在線校準國際標準,也是我國在振動和沖擊計量領域主導完成的首項國際標準,填補了國際在線振動校準方法標準的空白,也標志著我國在全球振動測量領域擁有了話語權;在國際上首次實現了最高10000 m/s2的振動加速度準確測量(測量不確定度突破了0.5%(k=2)),整體技術水平優于國外同類裝置解決了航空發動機葉片等振動疲勞測試領域的高加速度振動量值溯源問題;研制了全球第一套空氣軸承耦合、激光絕對法解耦測量的三軸向振動標準裝置,用于精確復現空間運動軌跡,實現接近實際測量環境的多分量振動校準,頻率范圍:(5~1600)Hz;加速度范圍:(0.02~20)m/s2;測量不確定度:0.5%/0.5°(k=2)。

????2、沖擊?

? ? 保存在計量院的國家沖擊基準有兩項,其中:4×102~2.5×104 m/s2沖擊加速度基準是1975年從瑞士Kistler公司購進的,它可進行沖擊力法或比較法的沖擊加速度校準。該裝置主要用于航天、航空、兵器、建筑、環境設備試驗、交通、船舶、礦山及物探 等方面的沖擊加速度校準。2.5×104~1×105 m/s2沖擊加速度基準裝置八十年代由我國自行研制,該裝置采用絕對法校準(也可進行比較法校準),主要校準參數為沖擊加速度靈敏度。此項基準主要用于防護工程、核動力、兵器、宇航、船舶及爆破工程等部門高g值的沖擊加速度的校準。?

????3、轉速?

? ? 保存在計量院的國家轉速工作基準,測量范圍為(20~100000) r/min,準確度為1×10-4,主要校準參數為轉/分,表示旋轉物體在單位時間內轉過的轉數,是應用極其廣泛的工程單位。該裝置主要用于國內轉速量值傳遞,從而最終保證國民經濟中能源動力業、電梯制造業、汽車制造業、醫療器械業及航天航空與船舶工業等領域與旋轉機械密切相關的動力設備檢測校準服務的準確、可靠。可開展各種類型的高精度轉速表、轉速測量裝置及轉速發生裝置的檢測或校準。

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? ? 4、重力

? ? 為了更好地滿足地質勘探、地質研究、國防軍事和計量科學等領域對精確測定重力加速度的需求,自主研制了新一代NIM-3A型、可移動式絕對重力儀,研究了絕對重力儀的計量特性。其中NIM-3A型采用了創新的低頻拾振修正技術,自動化程度、測量效率大大提高,測量結果合成標準不確定度優于5微伽(相對不確定度優于5×10-9),達到國際先進水平,并順利參加了2013年11月在盧森堡大學(瑞士計量院為主導實驗室)舉辦的第九屆全球絕對重力儀關鍵比對,取得了與關鍵比對參考值僅差1.5微伽的結果,建成了新的重力加速度(絕對法)校準裝置社會公用計量標準。

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檢測校準能力

????? 振動與重力實驗室校準/檢測項目分別于 1999年和2000年通過中國實驗室國家認可委員會組織的實驗室認可。對外開展的校準/檢測項目見相關鏈接。?

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國際國內比對

?????研究室于2002年向國際APMP計量組織遞交了擬列入國際互認協議(MRA)附錄 C的CCAUV校準測量能力(CMC)表共9項。自2005年3月起,中國計量科學研究院振動研究室與德國物理技術研究院(PTB)加速度實驗室開展了10Hz~10kHz頻率范圍內振動標準加速度計套組靈敏度幅值和相移的雙邊國際比對。比對采用A-B-A方式,高頻振動基準和中頻振動基準均采用改進的外差正弦逼近法和基于波峰波谷的時間間隔法,分別在2kHz~10kHz和10Hz~10kHz范圍內進行了比對;低頻垂直向副基準采用零差正弦逼近法,在10Hz~40Hz范圍內進行了比對。目前比對已被國際計量局聲學、超聲、振動咨詢委員會CCAUV提升并被正式注冊為CCAUV.V-K1.1的振動國際關鍵比對。2010年,我院主導完成了40Hz~5kHz頻率范圍內振動標準加速度計套組靈敏度幅值和相移的國際比對 APMP.AUV.V-k1.2。2012年,主導完成了亞太地區低頻振動比對APMP.AUV.V-S1,比對頻率范圍0.5Hz~20Hz。2016年,主導完成了國際上首次低頻國際關鍵量比對CCAUV.V-K3,比對由14個國家參加,比對頻率范圍0.1Hz~40Hz,比對結果已在BIPM網站公布。2014年,我院參加了國際關鍵量比對CCAUV.V-K3,比對頻率范圍10Hz~10kHz。以上主導或參加的5項國際比對為我國獲得國際互認的振動最高校準能力(CMC)提供了重要的技術依據。

???? 2004年~2006年作為主導實驗室組織了全國振動量值的國內比對工作。比對歸口“全國振動沖擊轉速計量技術委員會”,國家航空、航天、工程物理、熱工電力、地震等科技部門的振動計量實驗室和中國測試技術研究院、陜西省計量測試研究所共10個實驗室參加了比對。此次國內量值比對對保證全國振動量值的準確和統一意義重大,對提高我國中頻振動激光絕對法基、標準裝置的工作水平和校準能力產生了積極影響。?

2013年,我院自主研制的NIM-3A型絕對重力儀參加了2013在盧森堡大學(瑞士計量院為主導實驗室)舉辦的第九屆全球絕對重力儀關鍵比對(CCM.G-K2),取得了與關鍵比對參考值僅差1.5微伽的結果。2016年我院主導了第一屆APMP區域絕對重力儀關鍵比對,2017年10月我院將主辦第十屆全球絕對重力儀關鍵比對(CCM.G-K2.2017),這將是該重要國際關鍵比對第一次移出歐洲。

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六、聲學室

? ? 中國計量科學研究院聲學實驗室在電聲、聽力、超聲、水聲等專業領域內開展了計量研究。目前,聲學實驗室建立有耦合腔互易法聲壓基準、氣導與骨導聽力零級基準、瓦級與毫瓦級超聲功率副基準共五項基準裝置,建有工業超聲源標準裝置、醫用超聲源檢定裝置、材料基本聲學特性校準裝置、醫用超聲診斷儀聲場校準裝置、電聲標準裝置、標準聲源檢定裝置、聲發射傳感器校準裝置、聽力計檢定裝置、助聽器標準裝置等標準裝置9項,近年來編寫技術法規與國家標準30余項。

其中,耦合腔互易法聲壓基準的測量范圍: 2 Hz~25 kHz,不確定度:2 Hz≤ f ≤10 Hz,0.20 dB(k =2);10 Hz< f ≤6.3 kHz,0.05 dB (k =2);6.3 kHz <f ≤10 kHz,0.10 dB(k =2);10 kHz< f ≤25 kHz,0.12 dB(k =2)

氣導聽力零級基準,測量范圍: 50Hz~10kHz ,不確定度:1.0 dB (k=3)

骨導聽力零級基準,測量范圍: 250Hz~8kHz,不確定度:1.5 dB(k=3)

瓦級超聲功率副基準,測量范圍:(0.2~20) W,不確定度:5% (k=3)

毫瓦級超聲功率副基準,測量范圍(1~500) mW,不確定度:5% (k=3)

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主要任務:

1)研究、建立、保存、復現和改進容量國家聲學基準和標準;

2)開展聲學計量測試新方法的研究與新測試儀器的研制;?

3)參加BIPM組織的國際關鍵量比對,以及APMP組織的區域性國際比對和國家間的雙邊國際比對,以保證我國量值與國際上的一致性;?

?4)承擔國家強制檢定和其它檢定校準任務, 開展量值傳遞,以保證全國容量單位的統一及量值的準確可靠;?

5)承擔國家聲學計量器具檢定系統、檢定規程、技術規范和國家標準等技術法規的制修訂;?

6)承擔國內外聲學計量器具新產品的定型鑒定和計量仲裁等技術工作;

7)承擔質檢總局下達的對各級計量技術機構和行業容量實驗室新建和復查標準的考核工作,以及實驗室技術人員的委托培訓工作;?

8)承攬國內外各類聲學儀器的檢測測試與聲學設施的現場測試,及技術開發和技術咨詢

國際比對:

2000年,聯合中科院聲學所參加CCAUV-U-K2:1 MHz~15MHz水聽器開路電壓靈敏度國際關鍵比對,結果等效;

2001年,聯合中科院聲學所、杭州應用聲學研究所參加CCAUV-W-K1國際關鍵比對:(1~500)kHz水聽器開路電壓靈敏度,結果等效;

2001年,參加CCAUV.U-K1:超聲功率國際關鍵比對,結果等效;

2003年,參加AUV.A-K3:LS2P實驗室標準傳聲器開路聲壓靈敏度級國際關鍵比對,結果等效;

2004年,參加APMP.AUV.A-K1:LS1P實驗室標準傳聲器開路聲壓靈敏度級的亞太地區關鍵比對,結果等效;

2010年,參加CCAUV.A-K5:LS1P實驗室標準傳聲器開路聲壓靈敏度級的國際關鍵比對,結果等效;

2010年,參加CCAUV.U-K3:超聲功率國際關鍵比對,結果等效;

2014年,參加CCAUV.U-K4:0.5 MHz~20 MHz 醫用水聽器開路電壓靈敏度國際關鍵比對,結果等效;

國內比對:

2003年,作為主導實驗室,與中南國家計量測試中心負責聯合組織“電聲標準裝置”大區比對;

2004年,作為主導實驗室,組織“空氣聲聲壓量值”國內比對;

2003年,作為主導實驗室,組織“毫瓦級超聲功率”全國量值比對;

2007年,作為主導實驗室,組織“純音聽力計”全國量值比對;

2008年,作為主導實驗室,組織“毫瓦級超聲功率”全國量值比對;

2016年,作為主導實驗室,組織“工作標準傳聲器”全國量值比對。

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