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电学计量单位的复现 -龙8官网app下载地址

the author:  page views:499  release time:2014-03-25


 、      电流单位的复现和保存

       电流单位——[]是电磁学计量单位的基础要想通过定义来复现电流单位是很难实现的例如要制作两根无限长的载流平行导线是不可能的然而按照安[]定义的等效形式采用测量某种特定形式的载流线圈之间的作用力来复现电流单位却是可行的

       在各种复现电流单位的绝对测量方法中普遍采用的是电流天平法其复现不确定度为1×10-6继电流天平之后采用电动力计法和测量质子旋磁比γ的核磁共振法对电流单位进行绝对测量以复现其单位并得到了普遍应用

       尽管安[]是国际单位制中七个基本单位之一但目前还没有找到合适的实物基准器来保存它的单位量值电流单位的保存是通过电压单位的实物基准器——标准电池和电阻单位的实物基准器——标准电阻器来实现的

 

、      电压单位的复现和保存

       由于电流电压和电阻三个量可以通过欧姆定律联系起来如果知道其中两个量便可以导出第三个量因此多年来大多数国家按电磁学理论采用电流和电阻单位导出的方法来复现电压单位——[]。也有一些国家采用电压天平和液体静电计来复现电压单位

       1962年约瑟夫森理论提出后采用约瑟夫森结电压复现电压单位的方法在一些国家已经得到普遍的应用其复现不确定度为10-8 量级约瑟夫森常数kj的表达式见(1-2-1):

                                     k= 2e/h                            (1-2-1)

       式中:h——普朗克常数

                 e——电子电荷

       根据第18届电学咨询委员会cce的建议和1988年第77届国际计量委员会ipm的决议确定自199011日起采用约瑟夫森效应复现电压电位取代原国家电压基准1994年采用改值后的电单位数值并对电流和电阻进行绝对测量利用我国的约瑟夫森电压基准装置测量了kj,kj-94mm = 483 597.89(43)ghz/v,其不确定度为0.88×10-6

 

标准电池组

       由于韦斯顿饱和式标准电池具有长时间稳定性好电动势年变化小于0.5×10-6的特点因此长时间以来世界各国均为采用标准电池组作为实物基准器——[]主基准来保存本国的电压单位量值

       由于饱和式标准电池的结果及物理化学特性等因素影响选入主基准内的标准电池虽然经过严格的筛选和多年的考核但是随着时间的推移其性能也有所变化有的电池电动势上升了一些而有的电池又下降了一些在一组电动势值中可以互相抵消一部分这就是用一组标准电池而不采用一只标准电池作为基准的道理为避免饱和式标准电池使用时间过长而发生量值变化需要对其定期跟换和进行国际对比

 

电子式电压标准器

       由于饱和式标准电池存在电动势温度系数较大约为-40μv/k和使用条件苛刻等缺点近年来有些国家研制成功并普遍投入使用了电子式电压标准装置即固态电压标准它利用硅稳压二极管的反向雪崩特性得到稳定的直流电压其不确定度仅为2×106而电压温度系数减小到1×107/k,因而不需要十分严格的恒温条件也可以使用这种器件在经过不断改进后正在逐步取代传统的饱和式标准电池

 

电阻单位的复现和保存

       电阻是电学计量中的基本参量之一为复现其单位量值各国的计量研究机构不断改进测量技术从多种角度对电阻单位进行了绝对测量。20世纪60年代初期电阻单位的绝对测量都是由计算电感与频率通过交流电桥获得后来提出了用计算电容实现电阻单位绝对测量的方法使不确定度从1×10-5提高到1×10-7以上

       1980年冯·克里青效应发现后在建立量子化霍尔电阻基准方面使不确定度提高到10-8数量级根据第18届电学委员会cce的建议和1988年第77届国际计量委员会ipm的决议确定从1990年起国际上正式启用量子化霍尔电阻来复现电阻单位量子化霍尔电阻的表达式见(1-2-2):

                                 rh = h/ie2                                           (1-2-2)

      式中:h——普朗克常数

                 e——电子电荷

                 i——正整数

       量子化霍尔电阻rh仅由普朗克常数h、电子电荷e和正整数i决定当正整数i = 1,rh=25 812.807ω。

       电阻单位用实物基准器保存普通采用的电阻实物基准器都是优质锰铜材料制成的标准电阻器组借助传递装置按十进制向两端扩展将量值传递到最小标称值为10-4ω,最大标称值为108ω的标准电阻器中

      我国电阻单位的实物基准器由10标准电阻器组成取其电阻的平均值作为基准量值其稳定度优于1×10-7/a。

 

电容与电感单位的复现和保存

       电容单位的复现采用计算电容法”,复现电容量值的不确定度为10-7 数量级

       电感单位的复现采用计算电容法计算电感法”。

       电容单位也是用实物基准器保存根据不同的量值电容基准器可能采用不同的结构和材料标称值10nf以下的可以采用空气电容器其稳定度为1×10-8/a,损耗因数小于1×10-5标称值为10pf可以采用熔融石英电容器其稳定度为1×10-6/a,损耗因数小于2×10-6/a;标称值在0.01~1μf一般采用云母电容器其稳定度为1×10-4/a,损耗因数为1×10-4;1μf以上的标准电容器很难制造通常采用感应分压器构成大容量的等效电容器的等效电容器其不确定度约为5×10-3

       电感单位的保存是由作为电感基准的精密电感线圈来实现我国用于保存电感单位的电感基准的标称值为0.1h,其不确定度为1×10-4


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