一种基于三端口网络的互感器电压串联加法

1954年Zin E和Forger K成功研究出互感器串并联电压加法线路;1988年国家高电压计量站成功研究出互感器双边串联电压加法线路,2006年使用串联型电压互感器进行双边电压加法,2008年试验电压达到1000/3kV,电压比不确定度不大于4×10^-5(P=95%)。要进一步减小电压比的不确定度,需要最大限度地消除串联型电压互感器的屏蔽误差以及邻近干扰误差。除了设计电磁屏蔽更完善的串联型电压互感器外,还可以使用三端口网络理论实施电压加法,通过三端口网络的响应叠加性,使得在加法过程中的屏蔽误差和邻近干扰误差很大程度上得到补偿。2013年使用广东电网电力科学研究院的500kV工频电压比例自校系统装置进行了验证试验。与1988年数据相比,110/3kV电压下的屏蔽误差从18×10^-6减小到1.5×10^-6,与2006年数据相比,500/3kV电压比例不确定度从15×10^-6减小到7×10^-6(P=95%)。     

1000V多盘感应分压器标准建立

中国计量科学研究院研制了一台1000V多盘感应分压器标准装置,用作工频1000V电压比例标准。该装置使用了一种基于互感器注入的误差补偿技术,可准确提供从1×10^-8到1的宽范围比例出。感应分压器的误差校验使用了包含三同轴屏蔽技术的改进型参考电势增量法,并设计了多比例参考互感器以便对感应分压器进行整体校验。所研制的感应分压器准确度优于1×10^-7,校准结果不确定度小于2×10^-8。     

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。     

交流约瑟夫森电压合成装置的研究

设计制作了一套交流约瑟夫森电压合成装置(JAWS),能够驱动1 V SINIS型可编程约瑟夫森结阵合成峰值1.2 V、 200 Hz以下频率的交流量子电压。实验结果表明,该装置能够合成200 Hz以下频率的交流量子电压,且合成60 Hz交流电压的不确定度优于5×10^-6,为进一步开展我国首个交流量子电压基准的研究工作奠定了基础。     

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)。     

一种脉宽调制的高稳定连续可调直流电压源

介绍了一种以深埋齐纳电压基准元件LTZ1000A主电路为基础,结合脉宽调制技术实现的在0～10 V范围内连续可调的高稳定直流电压源。选用精密电阻并采用适当的保温与隔离措施,实现了电压基准主电路输出高稳定7 V电压,其短期稳定性达到1.7×10^-8。利用具有相同温度系数和阻值的精密电阻组成比例升压电阻网络,使输出10 V电压的短期稳定性为2.4×10^-8。同时利用脉宽调制并经DC-DC转换电路及滤波电路得到0～10 V的电压输出,短期稳定性可在10^-7量级左右。     

基于线性叠加法的工频电压比例标准自校技术研究与应用

传统的工频电压比例标准器校准一般采用电压互感器串联加法线路,由于屏蔽误差要求较高,限制了其在高压领域的应用.本文为实现高压工频电压比例标准校准,提出了工频电压线性叠加法测量线路.该方案将工频电压线性叠加法与参考电压法相结合设计了500kV工频电压比率标准自校系统,同时设计了新型工频电压比例装置,根据线性网络的比例性和叠加性,实现对电压互感器电压系数的测量.所提出的方案通过自校试验验证了工频电压线性叠加线路的可行性.与电压互感器串联加法相比,工频电压线性叠加法有效的避免了由于互感器一次电压改变而引起的屏蔽误差对测量结果的影响,为220～500kV屏蔽型电压互感器的自校测量提供新的测试方案.     

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。     

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）。     

小型化铷原子频标数字锁频环路设计与实现

设计并实现了一种用于铷原子频标的小型化锁频环路。采用数字锁相倍频技术,实现了10MHz信号的45.5645833次倍频。再经过一级15次倍频后获得频率为6834.6875MHz的铷原子频标微波探寻信号。通过数字电路技术实现了455.645833MHz信号的小调频。测量并分析了455.645833MHz信号的相位噪声,结果表明电路系统对铷频标频率稳定度的贡献为3.2×10^-12τ^-1/2。测量了利用该电路得到的铷频标的短期频率稳定度,结果为5×10^-12τ^-1/2（1s≤τ≤100s）,明显高于一般商品小型化铷原子频标。     

基于任意波形发生器的高压短路试验测量系统校准方法和装置的研究

提出了一种将标准短路试验波形注入多通道任意波形发生器,来产生模拟实际的校准波形,进而对测量系统进行校准的方法。校准装置使用现场可编程门阵列(FPGA)、直接数字频率合成器(DDS)等器件。对装置的检定结果表明:在10 Hz^200 kHz频率范围内,输出频率、输出电压最大误差分别为2.1×10^-6、3×10^-3。重复输出10次,输出幅值的最大相对标准偏差为5.7×10^-4,1年内幅值变化的最大相对标准偏差为1.9×10^-4。通过将该装置用于实际高压短路试验测试系统的校准,验证了试验波形的噪声、零漂及带宽均会对测量系统的准确度产生显著影响。     

基于改进型两次平衡对检法的感应分压器自校准方法

介绍了参考电势变压器和指零仪变压器设计原理,分析了屏蔽间泄漏对测量结果的影响;对常规两次平衡参考电势对检法进行了改进,使零平衡和段平衡测量过程中,参考电势和测差电路均可实现等电位保护;对自校准方法进行了推导,校准结果仅与段平衡和零平衡时锁相放大器测量的电压差值相关,与参考电势变压器、指零仪变压器、辅助变压器等的误差无关,屏蔽间泄漏的影响也得到消除。对1kV感应分压器进行了校准实验,并对校准结果进行了测量不确定度分析,其相对扩展不确定度的评估结果为5.4×10^-8(k=2)。     

A 100000-A high precision on-site measurement calibration devicefor heavy direct current

A 100000-A, high precision device of the magnetic modulation current comparator type, which can be used in industrial heavy direct current systems for online calibration and measurement, is presented. Testing of the comparator indicates that its current ratio accuracy is 5×10^-5, and that measurements of voltage with a standard resistor achieve an accuracy of 5×10^-4. These are slightly degraded to 3×10^-4 for on-site calibration and 1×10^-3 for on-site measurement. The device, which has a toroidal configuration, can be opened for each installation on a busbar, with a variation in accuracy of less than 2×10^-5. Its magnetic shielding renders it insensitive to magnetic fields up to 1×10^-2 Tea. Its accuracy is better by a factor of two than that of similar industrial measuring devices. The principle of operation and the characteristics of the comparator, the double shielded design, and an analysis of its errors are discussed     

A 600 kV 15 mA Cockcroft–Walton high-voltage power supply with high stability and low-ripple voltage

A Cockcroft–Walton high-voltage power supply with high stability and low-ripple voltage has been developed. This power supply has been operated in a ns pulse neutron generator. The maximum non-load voltage is 600 kV while the working voltage and load current are 550 kV and 15 mA, respectively. The tested results indicate that when the power supply is operated at 300 kV, 6.7 mA and the input voltage varies ±10%, the long-term stability of the output voltage is S=(0.300–1.006)×10^-3. The ripple voltage is at 300 kV, 6.8–8.3 mA and the ratio of δU_P−P to the output voltage V_H is δU_P-P/V_H=2.1×10^-5.     

ADC型高精密测温电桥非线性误差修正方法研究

针对ADC型测温电桥因电路结构复杂、集成度高、非线性误差来源多样,导致现有误差修正方法效果不佳的问题,提出了一种基于误差来源分析的修正方法。根据ADC型测温电桥原理定量分析了电路中运算放大器共模抑制比、正反向电流不匹配度对非线性误差的贡献,运用RBC开展了这两个误差源的最大似然估计及修正,并对剩余残差进行了多项式拟合,实现了非线性误差修正;基于自制ADC型测温电桥及RBC对上述修正方法进行了验证,实验结果表明:所提方法修正后的最大非线性误差为-1.77×10^-5,相对于传统非线性修正方法的最大非线性误差-3.57×10^-5有了显著提升。     

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