NIST可溯源标准如何驱动精度与质量

百年创新成果的见证

此前我们略提过美国国家标准与技术研究院（NIST）及NIST可溯源标准是我们质量管理体系（QMS）标准的重要基石。但NIST可溯源性不仅是行业基石，设定英寸、克等测量标准，还以许多奇妙、古怪且有趣的方式发挥作用。

NIST可溯源花生酱的“天价”

案例在点：几年前，一张售价761美元的花生酱罐头照片在网络疯传。这罐金黄酱为何如此特别、价格如此惊人？它是NIST创建的1300多种标准参考物质（SRM）之一，旨在协助食品科学实验室校准机器。SRM被全球科学家、研究者、监管机构和制造商使用，作为NIST可溯源校准基础和质量控制参考点。

NIST可溯源SRM菜单不止花生酱。烘焙巧克力、浆状菠菜、“肉匀浆”——一种设计为长期货架存放的熟悉却神秘产品——都有同样昂贵的标准。当然，NIST可溯源标准延伸至食品化学之外，涵盖鲸鱼脂肪有机物、湖泊沉积物粉末、冷冻人尿尼古丁代谢产物等材料。事实上，NIST在其非凡历史中并持续至今，影响广泛产品和应用。

NIST简史

NIST成立于1901年，原名国家标准局，得益于Samuel Wesley Stratton博士努力，他担任首任局长（至1923年），说服美国国会建立国家标准实验室的重要性。当时完全缺乏标准，例如至少有八种不同加仑和四种不同英尺在用；产品检验员培训不足，不准确或欺诈性计量器具导致产品不一致或让消费者暴露于欺骗行为中。

1905年，NIST召开首届全国度量衡会议（NCWM）制定法律、分发统一标准、培训检验员。首个官方NIST可溯源标准物质（SRM 1）为辉石灰岩，1910年发布供石灰岩行业测量痕量化学成分。NIST可溯源标准收藏由此扩展，最终涵盖食品制造标准、人体健康指标、环境污染物测量工具。

如今，NIST可溯源证书表明产品经NIST SRM测试符合该产品严格要求。NIST每年发运约14,500个SRM单位，开发5至10个新SRM，常为CDC或EPA等监管机构开发。

其他NIST里程碑

除维护和开发SRM计划的NIST可溯源标准外，NIST还负责一些迷人发展。例如，1904年圣路易斯世界博览会上，NIST物理学家Perley G. Nutting演示了可以说是首个由电离气体发光的招牌。该技术源于Nutting在NIST的气体光谱工作，当时只是新奇玩意，但二十年后随霓虹灯出现产生巨大商业影响，时代广场从此改观。

1916年，NIST对无线电测向（RDF）技术的改进产生新设计，成为美国海军原型，用于一战中定位敌军位置。说到无线电：1920年首家商业广播电台开播前六个月，NIST已尝试广播音乐和语音以研究早期无线电技术问题。1923年，NIST从自有电台广播标准频率，帮助商业电台避免信号干扰。

1926年，NIST员工发明验证环，一种类似弹簧秤的装置用于测量施加力。设计虽随时间演变，验证环至今仍广泛使用——且仍按NIST可溯源标准制造。

1928年，NIST在华盛顿特区故意烧毁两栋危楼，进行可能是首次全尺寸火灾测试。监测实际条件并与当时理论时间-温度曲线对比，团队收集数据最终成为建筑防火NIST可溯源标准一部分。

1936年夏，NIST与国家地理学会合作派遣考察队赴哈萨克斯坦观测日食。使用NIST设计制造的特制14英尺相机和9英寸镜头，团队拍摄了首张日食天然彩色照片。

NIST甚至于1949年制造了世界首台原子钟。虽精度不足作为时间标准，但证明了概念，推动1955年英国国家物理实验室建成首台足够精度的原子钟。（注：今日NIST维护世界官方原子钟。）

1953年，NIST与美国牙科协会合作发明全景X射线机——一次曝光即可拍摄全口影像，帮助减少辐射暴露。更早，NIST和ADA促成高速牙钻发明。

展望1960年美国人口普查，1954年NIST与普查局开发计算机输入胶片光学感应装置（FOSDIC），可将手工标记表单扫描成胶片再转换为计算机代码。该装置每小时读取1000万答案，更新后用于处理普查数据直到1990年。

数字领域里，1957年NIST设计制造的第一代计算机产生首幅数字图像。NIST工程师Russell Kirsch及同事创建了Kirsch三个月大儿子Walden的扫描图像，研究标准东部自动计算机（SEAC）识别数字字母的方法。Kirsch遗产延续：小Walden长大后在英特尔工作，2003年《Life》杂志因其对数码摄影发展影响将该图列为“改变世界的100张照片”之一。

1967年，首个临床应用SRM挽救生命：人类胆固醇检测的NIST可溯源标准。此前胆固醇测试极不可靠，偏差高达23%，常导致不必要治疗或未发现风险使患者陷入危险。

1970年代初石油危机导致石油储备开发和阿拉斯加海岸环境风险，国家海洋大气管理局请NIST收集海洋环境基线数据。很久以后——1989年——NIST采集的700份沉积物、水和海洋生物样本对评估埃克森瓦尔迪兹号漏油影响至关重要。

与NASA合作，NIST可溯源标准也是太空中制造的首个产品。1983年挑战者号首飞期间，NIST SRM 1960在航天飞机微重力环境下制成。由完美球形、稳定的聚苯乙烯微珠组成，旨在协助药物、化妆品、食品、涂料、水泥、污染物等小颗粒的一致测量。

应美国司法部研究机构要求，NIST于1992年制造世界首个DNA分型标准。历时两年开发的SRM 2390旨在测试利用DNA识别人的复杂分析方法每个步骤。

NIST持续开发更新、更精确的计时方式。1993年推出NIST互联网时间服务，允许人们将电脑时钟与协调世界时（UTC）同步，至今仍被全球接受为时间标准。2010年，NIST实验量子逻辑时钟被认为世界最精准时钟；预计40亿年不增减一秒。

NIST可溯源未来展望

显然，NIST所做不仅重要而且影响深远——仍有更多工作待做。例如，在Metal Cutting Corporation，我们结合NIST可溯源校准和其他QMS标准，交付符合客户规格的高质量零件。但我们仍在等待用于检测难熔金属表面裂纹等缺陷的常用涡流检测方法的NIST可溯源标准。（NIST的各位在看吗？）可在我们博客《校准标准的困境》阅读更多关于ECT标准缺失及其他校准相关问题。

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本周博主Joshua Jablons是Metal Cutting Corporation总裁。