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我国建立四端电阻时间常数标准装置

—— 填补国内外宽频带分流器角差溯源的空白

导读: 日前,由中国计量科学研究院承担并独立完成的课题项目“同轴结构四端电阻时间常数标准的研究”成功解决了这一难题,并通过了国家质检总局组织的专家鉴定。

  早在20世纪初,世界各国计量院就已开始了对电阻时间常数的理论研究,并提出了多种计算模型方案,其结果在各个领域得到了广泛应用;然而,随着电子技术的发展和国防、军工、航天航空领域高频小型化设备溯源问题的突显,比如在电磁炮发射脉冲电流测量以及潜艇的高频电流电源系统测试等方面,基于理论计算的电阻时间常数已经无法满足实际的需求,那么如何通过精密测量方式来建立更为精准的新型时间常数国家标准,是国际上各国计量院在交流电量领域的一项急需解决的计量难题。

  日前,由中国计量科学研究院承担并独立完成的课题项目“同轴结构四端电阻时间常数标准的研究”成功解决了这一难题,并通过了国家质检总局组织的专家鉴定。该课题采用“同轴拉线结构”和“替代法测量”方案,开展了对四端电阻分布参数及关键性技术的研究,建立了四端电阻时间常数标准,在我国首次实现了对宽频带、宽量程四端电阻时间常数的精密测量。课题成果达到国际领先水平,不仅满足了我国国防、航空航天以及高频医疗等领域的需求,也使我国成功步入国际交流电量计量领域的前沿行列,成为国际上最早解决宽频带分流器角差量值溯源问题的国家之一。

四端电阻时间常数标准装置

四端电阻时间常数标准装置

  据课题负责人、中国计量科学研究院张江涛研究员介绍,针对国外的研究现状和国内实际需求,课题组独创性地提出了基于替代法测量的方案,通过对结构中等效电感及其分布电容的精密测量,建立了我国四端电阻时间常数标准,将电阻量程扩展至0.005欧姆,频率扩展至200 kHz。

  课题组结合我国新型交流大电流基准国际领先水平的科技成果,经过多年潜心研究,攻克了纳亨(“亨”为电感的单位,1纳亨=1×10-9亨)量级高频互感和电感的精密测量等核心技术难关,建立了一套高稳定性的电阻时间常数测量系统;提出并研制了1欧姆同轴拉线结构四端电阻时间常数标准,基于替代法将高频小电感溯源至我国交流电阻和交流电压标准,电感测量系统标准不确定度达到1.5×10-11 亨,远远优于国际上已公布的最优指标(4.8×10-11 亨);提出了用1欧姆电阻时间常数和二进制可自校感应分压器直接测量毫欧量值四端电阻时间常数的新方法,减少国外普遍采用的“多步爬台阶”法所带来不确定度的累积,提高整体测量精度;研制了一套基于互感式交流电阻的方式测量四端电阻的电流系数实验装置,对国际上在量程扩展中电流系数所引起的不确定度评定提供了强有力的科学依据和技术保障。

  课题研究建立的宽量程、宽频带四端电阻时间常数标准,在国际交流电量领域上实现了高频毫欧四端电阻的量值溯源;同时,课题组所建立的高频小互感和电感测量装置、二进制感应分流器、二进制感应分压器和互感式交流电阻等装置,对于提高我国电测仪表测量精度,实现国防军工、航天航空、国家电力以及医疗等领域的高频设备的量值溯源,具有十分重要的社会意义和经济价值。

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