计量方法与误差理论CH32电磁计量

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1、第三章各种物理量的测试计量第1节时间频率计量测试第2节电磁学计量测试第3节电子计量测试第4节温度计量测试第5节光学计量测试第6节其他计量测试（几何、力学、声学、电离辐射、物质的量）第2节电磁学计量测试电磁计量：应用电磁测量仪器、仪表和设备，采用相应的方法对被测量进行定量分析，研究和保证电磁量测量的统一和准确的计量学分支。主要研究内容：精密测定与电磁量有关的物理常数，确定电磁学单位制，按定义研究、复现和保存电磁学单位的计量基准和标准，研究电磁量的测量方法，研究进行电磁量量值传递的标准量具和专用测量装置，以及研究制定相应的检定系统、检定规程、技术规范等技术法规。第2节电磁学计量测试电学量计量磁学量

2、计量直流计量交流计量电压、电流、电能（功率）、电阻等电压、电流、功率、电能（功率）、阻抗等磁通、磁矩、磁感应强度基本量材料电磁特性电导率、体电阻、绝缘强度、介电常数、介质损耗因数、磁化率、饱和磁矩等电磁学计量电磁计量从直流、低频段逐步发展到高频、微波、毫米波、亚毫米波。世界上不少国家已将以电子学领域中电磁量为对象的计量分离出来，成为计量学的另一分支——电子计量。第2节电磁学计量测试第2节电磁学计量测试第2节电磁学计量测试一、电学计量单位及标准电流安培在真空中，截面积可以忽略的两根相距1m的无限长平行圆直导线内通过等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2*10-7N，则每根导线中的电流

3、为1A。电流单位复现电流天平(直接测量法)核磁共振欧姆定律电流天平安培秤:FI固定线圈A、B,活动线圈CA、B、C通相同的电流IB、C电流流向相同A、C电流流向相反C线圈受力垂直向下比例常数（磁导系数）核磁共振nuclearmagneticresonance——NMR核磁共振：在恒定磁场中，磁矩不为零的原子核受射频场激励后发生的能级间共振跃迁现象（共振吸收现象）。1946年美国科学家布洛赫和珀塞尔发现，两人获得1952年度诺贝尔物理学奖。核磁共振成像：利用水分子中氢原子的核磁共振现象，获取人体内水分子分布信息，从而精确绘制人体内部结构。其基本原理：将人体置于特殊的磁场中，用无线电射频脉冲激发

4、人体内氢原子核，引起氢原子核共振，并吸收能量。在停止射频脉冲后，氢原子核按特定频率发出射电信号，将吸收的能量释放出来，被体外的接受器收录，经电子计算机处理获得图像。核磁共振确立磁场强度的标准：IB，复现安培由于直接由定义复现电流很难实现（其它方法单位精度不高，且很难进行保存）。因此，国际上常用的复现电流单位的方法是根据电学中的欧姆定律，即用电压和电阻两个电学量导出电流。因此在实际量值传递中，电压和电阻起到了电学基本量的作用，用于保存和复现电流量值。【说明】：电压单位伏特以及电阻单位欧姆恰好是电磁测量技术中需要而且复现准确度最高的两个单位，有合适的实物基准来保存它们的单位量值。电压伏特：导出单

5、位，SI单位制中的定义为两点间的电位差，在载有1A规定电流导线的这两点间消耗1W的功率。标准电池：利用化学反应产生稳定的电动势（1.01860V）惠斯登1890发明的镉电池。由H型或单管型玻璃容器内装入硫酸镉溶液等制成。（20世纪60年代以前各国家标准）缺点：电池自发扩散作用，电动势也会随时间下降，对外界环境条件的影响非常敏感，国家基准若随时间变化就难以复现，不同国家间更难于统一电磁测量的结果。因此实物基准有必要向自然基准（或称量子基准）过渡。约瑟夫森电压基准：量子隧道效应：在两片金属间夹有极薄的绝缘层（厚度大约为1nm,如氧化薄膜），当两端施加势能形成势垒V时，导体中有动能E的部分微粒子在E

6、＜V的情况下仍可以从绝缘层一侧通过势垒V而达到另一侧的物理现象。1962年约瑟夫森效应理论提出以后，各国逐渐以约瑟夫森电压标准作为国家电压标准。1988年9月，第77届国际计量委员会通过决议，确定“自1990年1月1日起国际上正式启用约瑟夫森常数来定义和复现电压单位”。我国自1992年8月正式批准启用约瑟夫森电压基准替代原电动势实物基准，复现电压单位，电学计量进入了自然基准的新时期。我国的电压单位量值电阻电磁计量中精度较高的一个，良好的实物基准基本的电阻基准标称值为1Ω两端电阻和四端电阻（把电流端与电位端分开）。计算电容法阻抗标准制作一个高精度电容器，将其几何尺寸精确计量出，从而计算出电容量，

7、把它作为阻抗标准导出其它电学阻抗。量子化霍尔效应电阻标准量子化霍尔效应自1980年发现以来，在用于建立量子电阻标准方面取得了巨大的成功。国际计量委员会建议从1990年1月1日起在世界范围内启用量子化霍尔电阻标准代替原来的电阻实物标准，并给出了下面的国际推荐值：RK=h/e2=25812.807ΩKlitzing常数——h/e2：量子化霍尔效应复现的RK，极其稳定，达到10-8量级以上。不象实物标准