高稳定度磁场稳流源综述

针对传统高稳定度磁场稳流源的设计原理、基本性能指标、基本构成以及使用的关键部件,包括基准电压、采样电阻、误差放大器和调整管进行了详细的归纳总结,指出了传统方案中存在的优缺点.最后,根据现阶段能量天平磁场系统稳流源的技术指标提出了一种新型的稳流源设计方案.     

离散电流对精密线圈磁场影响的研究

研究了通常用电流片模型来近似计算线圈磁场时被忽略的由于导线电流的离散而引起的附加磁场的变化规律,指出此种附加磁场会随着离开导线距离的增加而迅速衰减.此结论可用于指导精度要求较高的线圈磁场系统的设计,如用于质子回旋磁比γp′测量的高精度亥姆霍兹线圈的设计和用于普朗克常数h测量的焦耳天平系统中的精密互感线圈的设计等.     

能量天平研究进展

能量天平法已在中国计量科学研究院开展了几年的研究。研究的目的与功率天平法是一致的,即通过测量普朗克常数来建立质量量子基准,但具体方法不同。2010年以来该项研究取得一定进展。例如对于直流互感量测量这一关键问题,已研究出一种新的方波补偿方法,测量不确定度达到10^-7量级（k=1）。还研发了一种涡流传感器,可更准确地对可动线圈定位。线圈系统的准直问题也得到进展,研制了一种油阻尼器,大大减小了由于天平基础振动和线圈加热上升气流引起的线圈抖动。这些措施改善了线圈位置及互感测量的不确定度。测量普朗克常数h的最新结果为6626104(59)×10^-34J·s,综合的相对不确定度为8.9×10^-6（k=1）。对所遇到的困难和进一步的改进措施也在文中进行了讨论。     

基于高精度电子水平仪的平面镜水平调整方法

本文提出一种基于高精度电子水平仪实现平面镜反射面水平调整的方法,利用平面镜水平基准作参考进而实现激光干涉仪测量光束竖直方向准直的目的。利用该方法搭建的实验装置通过最短的传递环节将竖直轴向标准传递至平面镜反射面的水平调整上,建立数学模型证明了该方法可行性,并给出了仿真结果;通过实验及分析,本文搭建的实验装置竖直轴向标准精度小于28μrad,传递至平面镜的反射面上,实验得到平面镜水平倾角小于30μrad,从而实现一种平面镜反射面作为参考级水平基准的调整;最后设计实验应用于光束竖直方向准直调整,并实现与酒精液面参考的直接比对,实验证明本文搭建的平面镜水平调整装置与传统的酒精液面参考水平特性高度吻合。     

能量天平不确定度分析与整体系统改进

将质量单位千克溯源到普朗克常数上是目前计量领域公认的实现质量重新定义的方法。能量天平法则是我国提出的用来测量普朗克常数与复现质量的一种方案。与国外采用的功率天平法相比,能量天平法拥有静态测量的优点。第一代能量天平系统已经完成了整体系统实验,对其不确定度的详细分析,有助于进一步优化设计方案,改进实验过程。最后得到其整体的不确定度为2.5×10~(-6)。针对其中主要的不确定度来源,在第2代能量系统中分别提出了相应的改进办法,为进一步降低实验不确定度提供了保证。     

LM2907频率/电压转换器原理及应用

在测量转速(频率)时，目前多采用数字电路，但有些场合则需要转速(频率)的变化与模拟信号输出相对应，这样便可在自动控制系统实验中用频／N转换器件代替测速发电机，从而使实验设备简化。美国国家半导体公司推出的速度(频率)／电压转换芯片LM2907／LM2917只需接少量的外围元件即可构成模拟式转速表，可用于测量电机转速，实现汽车超速报警等。     

1V脉冲驱动型交流量子电压源研究

脉冲驱动型交流量子电压标准ACJVS通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵芯片的方式实现宽频带交流量子电压的合成,相比于可编程型交流量子电压标准PJVS,具有免台阶切换、频谱纯净、频带宽等优点。搭建的系统主要包括8位高速脉冲码型发生器、微波放大器、直流阻断、约瑟夫森结阵芯片等。通过驱动包含4个子阵列,每个子阵列含12810个约瑟夫森结的结阵芯片,并结合4通道联合低频补偿的方式,成功产生了1V有效值的脉冲驱动型交流量子电压,为进一步建立交流量子电压基准打下了坚实的基础。最后,展望了脉冲驱动型交流量子电压在量子阻抗桥、交流量子功率源、交流量子功率表方面的应用价值。     

基于零磁通电流传感的自动电阻电桥设计

因商用直流电流比较仪(DCC)精度高、结构复杂、成本高昂,基于商用零磁通电流传感器基础上研制了一套直流比较仪自动电阻电桥,以降低成本、满足电阻测量精度要求较低应用场合的需求。围绕零磁通电流传感器的原、副边线圈安匝平衡机制下,其原、副边电流比例一定的特点,设计了自动电阻电桥电路。采用基于DSP的嵌入式数字电路实现系统控制和算法,使用自制且经过校准的24位AD采集电路读取电桥中电阻两端的压差信号,经实时处理及屏幕显示,最终得到被测电阻(Rx)和标准电阻值(Rs)的比例值。采用经校准过的标准电阻(Rs)对该电阻电桥100Ω：10Ω和10Ω：1Ω的比例进行校准,实验结果表明：该电阻电桥测量的比例准确度可达10-6 量级,测量的相对标准差为10-6 ~10-7 量级。     

能量天平水平安培力与电磁转矩引起对准能量误差的评估

在能量天平法原理的基础上,研究悬挂线圈特征矢量非对准状态的产生机理,分析非对准状态下水平安培力和电磁转矩之间相互耦合的作用特性,揭示两者对能量天平对准误差的影响机制;设计水平安培力和电磁转矩的双柔性铰链解耦结构,实现了两者在作用范围上的解耦,同时基于转矩平衡原理分别建立了水平安培力和电磁转矩的求解模型,并基于该模型评估了由水平安培力和电磁转矩做功引起的能量天平对准相对误差值为1×10^-6。