能量天平永磁体系统的温度场分析

提出基于COMSOL有限元仿真的方法对永磁体系统的温度场进行分析。通过分析,得到永磁体在不同工作模式下的温度上升曲线。仿真结果表明永磁体磁盘在两种工作模式下存在10^-4 K量级的温度差异,由于钐钴永磁体磁盘存在-3×10^-4 K^-1的温度系数,温度对磁链差的测量影响在10^-8量级。为改善能量天平永磁体系统中悬挂线圈的发热问题,提出调整悬挂线圈电流,增大辐射面辐射系数,改变天平支撑结构3种方案,以改善温度波动引入的普朗克常数测量不确定度。     

焦耳天平（量子质量基准）磁场系统的不确定度分析

基于焦耳天平激励线圈系统的具体结构,分析了磁场系统几何中心磁场强度的不确定度分量,磁场的相对合成标准不确定度ΔH/H达到1.8×10^-3。证明了影响焦耳天平磁场最大的不确定度分量来源于线圈中加载电流的不确定度u(I),它对磁场的相对合成标准不确定度ΔH/H影响达到1.8×10^-3,因此推荐采用高稳定的恒流源来较少焦耳天平磁场的不确定度。     

罐式集装箱容积测量不确定度分析

分别采用几何测量法和容量比较法测量弧板式罐式集装箱容积,在建立数学模型的基础上,对测量结果的不确定度进行了分析计算,分别为4×10^-3（k=2）和2×10^-3（k=2）。对评定出的结果用试验加以验证,采用传递比较法计算分析试验数据,验证了不确定度评定的合理性。     

光腔衰荡光谱法测定气体中微痕量水不确定度评估

介绍了基于光腔衰荡光谱法测定气体中的微量水的方法原理,该方法适用于含量为0.2×10^-9～20×10^-6 mol/mol的所有气体中水分的测定。建立了光谱分析法的原始数学模型,对测定方法的不确定度进行了评估,结果表明该方法的扩展不确定度为（8～20）×10^-9 mol/mol（k=2,p=95%）。     

面向能量天平同步测量的磁链差测量方法研究

能量天平法作为一种质量量子基准研究方案,其中磁链差测量是能量天平测量过程的核心,其基本原理是对线圈感应电压的时间积分进行测量。原有的磁链差测量方法是基于数字积分原理的,当其应用于能量天平同步测量方法中时,难以克服数据采集卡的本征弱点,无法满足10^-8量级的相对标准不确定度需求。为此,基于双积分型模数转换器(ADC)提出了一种模拟积分测量原理的磁链差测量方法。该方法利用双积分型ADC的模拟积分测量特性,消除原方法中电平保持采样过程引入的测量误差;通过定序触发多个并联的ADC进行接续测量,去除ADC数字量化过程引入的测量死区;配合使用多ADC分时清零方法,抑制时变噪声累积导致的测量分散性。测试结果表明,在同步测量过程中应用上述方法之后, 磁链差测量的相对标准不确定度由原来的10^-6量级抑制至1.7×10^-8。     

检定介质制备与静力称重法容量测量不确定度研究

采用微滤反渗透电去离子法制备超纯水代替自来水做为容量计量的检定介质。测量水的氢氧同位素丰度、温度梯度和大气环境参数,进行纯水密度计算的同位素丰度、压缩修正及溶解空气修正。水样检测结果表明,所制水符合GB/T 11446.1 EW-I水标准。水密度测量的标准不确定度减小到7×10^-3kg/m3,容量基准的容量测量不确定度Urel小于3×10^-5（k=3）。     

中国计量院在千克重新定义方面的工作和贡献

为了应对国际单位制的重大变革-用普朗克常数对质量单位千克进行重新定义,中国计量科学研究院于2006年提出了能量天平方案。该方案采用静态测量,可避免国外功率天平方案中因动态测量引入的技术难题。2013年原型试验装置NIM-1研制成功,在空气中测量普朗克常数的不确定度达到2. 6×10~(-6)(k=1),证实了能量天平方案原理可行。2017年,新一代能量天平装置NIM-2研制成功,并实现了真空环境下的测量,相对不确定度为2. 4×10~(-7)(k=1)。目前中国计量科学研究院正对能量天平装置中几项主要的不确定度来源进行改进研究,预计在未来的两年内可达到10-8量级的不确定度。     

中国一级标准海水不确定度分析研究

中国一级标准海水作为有证标准物质,不确定度是其一项重要的质量参考指标。参考了国际标准海水(IAPSO SSW)不确定度的分析方法,引入GB/T 15000.3《标准样品工作导则(3)-标准样品定值的一般原则和统计方法》等标准中相关的统计方法,对定值不确定度、均匀性不确定度、长期稳定性不确定度3个分量进行了逐一分析。以P1批次一级标准海水的数据为例,计算得出以上分量的电导率比不确定度分别为5.00×10^-6、 5.05×10^-6、 4.50×10^-6,合成标准不确定度为8.42×10^-6,扩展不确定度为1.7×10^-5。依据不确定度传播规律,计算得出盐度扩展不确定度为6.6×10^-4(或0.001)。     

声学法砝码体积测量系统的研究

利用声学原理,设计了一套声学法砝码体积测量系统,以满足高精度砝码体积的测量需求。实际测量实验中,通过系统对10～100g的砝码进行了体积测量,测量结果同液体静力法相比,相对误差低于8.3×10^-4;系统的相对扩展不确定度小于4.3×10^-4。     

阿伏加德罗常数测量与千克重新定义

当千克用固定普朗克常数h的方法定义时,X射线晶体密度法(XRCD)即被用来定义和复现千克,它采用对浓缩²⁸Si原子计数的方法来测量阿伏加德罗常数N_A,已将N_A和h的测量不确定度达到2×10^-8,并反过来确定硅球的质量实现对千克的量值复现。阐述了晶格常数、同位素、浓缩硅、硅球直径及表面氧化层等阿伏加德罗常数测量的关键技术的研究进展。介绍了原子计数法千克定义及其量值复现方法,该方法将为国际单位制改制之后我国质量量值复现提供参考。     

Determination of the tesla-to-ampere ratio for the KRISS/VNIIMγ'P-experiment

Tesla-to-ampere ratio giving the largest error in the γ'_P-low-field-experiment has been determined using a modified noncontacting method. The total uncertainty of 0.164×10 ^-6 has been attained. The constant of a solenoid and the γ'_P-value have been corrected for magnetic susceptibility of air. The result is γ'_P=2.675 154 18×10⁸ s^-1 T^-1 (Tesla BI-90) with the total uncertainty of 0.18×10^-6     

Calculated frequency characteristic of GR1482 inductance standardsbetween 100 Hz and 100 kHz

The Physikalisch-Technische Bundesansalt (PTB) calibrates inductance standards in the frequency range from 100 Hz to 100 kHz and beyond. The relative uncertainties achieved range from less than 5×10^-5 to 5×10^-4 (2σ) depending on the frequency and the value of the standards. Because of the strong frequency dependence of the inductance standards it is of interest to use a suitable equivalent circuit to calculate the most accurate approximation for the frequency variation. A model is presented which allows the values of a GR1482 inductance standard to be calculated over the whole frequency range from 100 Hz to 100 kHz within the measurement uncertainties     

A calibrating device for large direct current instruments up to 320kiloampere-turns

A device for calibrating large dc instruments ranging up to 320 kA has been designed. The calibrating coil simulates the actual busbar and its turns can readily be changed to meet various required measurement ranges. The calibrating coil is arranged in the shape of a cross so that we can determine the influence of the external magnetic field. The accuracies are 6×10^-6 when a differential current measuring method is adopted and 200×10^-6 when a differential voltage measuring method is adopted. The stability of the power supply is 0.02% per hour. The error due to the current fluctuation is very small and thus can be neglected     

High precision measurement of DC voltage ratios from 20 V/10 V to1000 V/10 V

This paper presents a new method of calibrating de voltage ratios from 20 V: 10 V to 1000 V: 10 V. A new battery-powered differential voltage detector has been developed to reduce the uncertainty of the measurement system. An absolute self-calibration process was used and traceability to a voltage ratio standard is not necessary. The uncertainties of dc voltage ratios (20 V to 1000 V): 10 V were less than 2 × 10^-7