电磁测量技术的展望

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1、第四届全国电磁计量大会文集2007年9月桂林电磁测量技术的展望唐统一1张钟华2(1．清华大学，北京100084；2．中国计量科学研究院，北京100013)摘要t半个世纪以来电磁测量技术得到了飞速的发展，经历了“经典电磁测量”和“现代电磁测量”两个各有特点的主要发展阶段。由于电磁测量技术的准确度高、应用面广、信息易于传输和处理，电磁测量技术已应用到其它各种测量领域，成为测量技术中的主要基石之一。关键词t电磁测量；准确度An0utlineontheElectromagneticMeasurementTechniqueTangTongyilandZhangZhonghua‘(1．TsinghuaU

2、niversity,Beijing100084，China；2．NationalInstituteofMetrology,Beijing100013，China)Abst偿ct：Theelectromagneticmeasurementtechniquedevelopedrapidlyduringthelatest50years．“TheClassicalelectromagneticmeasurement“and“Modernelectromagneticmeasurement“becametwodevelopmentstageswithdifferentintrinsiccharacte

3、ristics．Theelectromagneticmeasurementtechniqueisusedtootherfieldsandbecomesoneofthebasesofmeasurementsciencebecauseofitshighaccuracy,wideapplicationeasysignaItransmissionandprocession．Keywords：Elactromagneticmeasurement，accuracyCLChumbet：TB971Documentcode：AArticleID：1引言电磁测量半个世纪以来，电磁测量技术得到了飞速的发展。电磁计

4、量是计量技术中极为重要的组成部分。一方面这是因为现代社会的高度电气化，从科学技术、社会生产以至日常生活，人们离不开各种电器及电力的应用。另一方面，电信号易于传输和控制，因此大部分的非电被测量，如机械量、化学量、生物量等等，均通过一定的变换手段(如各种传感器等)转换成电信号再进行传输和测量。这就使电磁计量在整个计量技术体系中占有特殊的重要地位。同时，电磁计量的量子基准在迅速发展的整个量子计量基准体系中正在起着越来越显得举足轻重的作用，这就使得有关电磁计量的研究课题成了当前计量科学中极为活跃的热点。另一方面，数字计算技术的飞速发展也给电磁测量技术的发展注入了极大的活力，数字仪表、虚拟仪表、网络化

5、仪表等等代表了不同的发展阶段的成果，，准确性、广泛性、易用性在各阶段都有明显的提高。本文将就上面这些发展情况作一些简要的介绍。2经典电磁测量经典电磁测量发端于18世纪。几个世纪以来得到了飞速的发展，大约予20世纪中叶达到了比较成熟的阶段【1，2】。经典电磁测量的几个主要特点如下：1．以电流单位安培作为国际单位制sI中的基本单4位(安培单位的定义中，实际上是定义了真空磁导率硒严格等于4Rxl0·亨利／米【31)，其它的电磁量单位则由安培与其它力学量单位(如米、千克、秒、瓦特等等)一起导出。2．为便于使用，在实际工作中用实物基准来保存和复现电单位。具体说来，是用国际计量局(BIPM)的一组饱和标

6、准电池的端电压平均值保存和复现电压单位伏特，并用国际计量局的一组标准电阻线圈的电阻平均值保存和复现电阻单位欧姆。从电压和电阻的保存单位就可导出其他电磁单位。各国也用类似的方法保存和复现本国的电单位。每三年一次各国用传递标准把自己的电单位送到巴黎与国际计量局比对，向国际计量局的电单位看齐，以保证各国电单位的～致。实物基准的年稳定性为101到104量级。3．电压和电阻单位的绝对值则要用“绝对测量法”测定。测定的不确定度为10"5到10r6量级。4．比对测量直流电压和直流电阻所用的仪器一般为电阻元件构成的仪器。测量不确定度为103到10‘7量级。S．交流电量一般用热电比较仪溯源到直流电量。交流阻抗

7、测量则用各种各样的交流电桥，频率范围一般在10kHz以下。测量不确定度为10’到18‘5量级。在上述经典电磁测量系统中，主要问题在于两个方面。一个是使用实物基准和电阻元件测量仪器，准确度不够高。另一方面是确定实物基准单位量值的“绝对测量法”的不确定度只能达到10’5到10币量级，比实物基准的年稳定性要低一到两个数量级。“绝对测量法”要进行一、二十年才能考察实物基准的变化情况。因此实物基准保存和复现的电单位量值