我國填補(bǔ)寬頻帶分流器角差溯源空白

      導(dǎo)讀：如何通過精密測(cè)量方式來建立更為精準(zhǔn)的新型時(shí)間常數(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，是國際上各國計(jì)量院在交流電量領(lǐng)域的一項(xiàng)急需解決的計(jì)量難題。日前，由中國計(jì)量科學(xué)研究院承擔(dān)并獨(dú)立完成的課題項(xiàng)目“同軸結(jié)構(gòu)四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究”成功解決了這一難題，并通過了國家質(zhì)檢總局組織的專家鑒定。

      早在20世紀(jì)初，世界各國計(jì)量院就已開始了對(duì)電阻時(shí)間常數(shù)的理論研究，并提出了多種計(jì)算模型方案，其結(jié)果在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用；然而，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和國防、**、航天航空領(lǐng)域高頻小型化設(shè)備溯源問題的突顯，比如在電磁炮發(fā)射脈沖電流測(cè)量以及潛艇的高頻電流電源系統(tǒng)測(cè)試等方面，基于理論計(jì)算的電阻時(shí)間常數(shù)已經(jīng)無法滿足實(shí)際的需求，那么如何通過精密測(cè)量方式來建立更為精準(zhǔn)的新型時(shí)間常數(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，是國際上各國計(jì)量院在交流電量領(lǐng)域的一項(xiàng)急需解決的計(jì)量難題。
　　
　　日前，由中國計(jì)量科學(xué)研究院承擔(dān)并獨(dú)立完成的課題項(xiàng)目“同軸結(jié)構(gòu)四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究”成功解決了這一難題，并通過了國家質(zhì)檢總局組織的專家鑒定。該課題采用“同軸拉線結(jié)構(gòu)”和“替代法測(cè)量”方案，開展了對(duì)四端電阻分布參數(shù)及關(guān)鍵性技術(shù)的研究，建立了四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在我國**實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬頻帶、寬量程四端電阻時(shí)間常數(shù)的精密測(cè)量。課題成果達(dá)到國際**水平，不僅滿足了我國國防、航空航天以及高頻醫(yī)療等領(lǐng)域的需求，也使我國成功步入國際交流電量計(jì)量領(lǐng)域的前沿行列，成為國際上*早解決寬頻帶分流器角差量值溯源問題的國家之一。
　　
　　據(jù)課題負(fù)責(zé)人、中國計(jì)量科學(xué)研究院張江濤研究員介紹，針對(duì)國外的研究現(xiàn)狀和國內(nèi)實(shí)際需求，課題組**性地提出了基于替代法測(cè)量的方案，通過對(duì)結(jié)構(gòu)中等效電感及其分布電容的精密測(cè)量，建立了我國四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將電阻量程擴(kuò)展至0.005歐姆，頻率擴(kuò)展至200kHz。
　　
　　圖：寬量程寬頻帶四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)裝置
　　
　　課題組結(jié)合我國新型交流大電流基準(zhǔn)國際**水平的科技成果，經(jīng)過多年潛心研究，攻克了納亨(“亨”為電感的單位，1納亨＝1×10-9亨)量級(jí)高頻互感和電感的精密測(cè)量等核心技術(shù)難關(guān)，建立了一套高穩(wěn)定性的電阻時(shí)間常數(shù)測(cè)量系統(tǒng);提出并研制了1歐姆同軸拉線結(jié)構(gòu)四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于替代法將高頻小電感溯源至我國交流電阻和交流電壓標(biāo)準(zhǔn)，電感測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度達(dá)到1.5×10-11亨，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于國際上已公布的**指標(biāo)(4.8×10-11亨)；提出了用1歐姆電阻時(shí)間常數(shù)和二進(jìn)制可自校感應(yīng)分壓器直接測(cè)量毫歐量值四端電阻時(shí)間常數(shù)的新方法，減少國外普遍采用的“多步爬臺(tái)階”法所帶來不確定度的累積，提高整體測(cè)量精度;研制了一套基于互感式交流電阻的方式測(cè)量四端電阻的電流系數(shù)實(shí)驗(yàn)裝置，對(duì)國際上在量程擴(kuò)展中電流系數(shù)所引起的不確定度評(píng)定提供了強(qiáng)有力的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。
　　
　　課題研究建立的寬量程、寬頻帶四端電阻時(shí)間常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在國際交流電量領(lǐng)域上實(shí)現(xiàn)了高頻毫歐四端電阻的量值溯源；同時(shí)，課題組所建立的高頻小互感和電感測(cè)量裝置、二進(jìn)制感應(yīng)分流器、二進(jìn)制感應(yīng)分壓器和互感式交流電阻等裝置，對(duì)于提高我國電測(cè)儀表測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)國防**、航天航空、國家電力以及醫(yī)療等領(lǐng)域的高頻設(shè)備的量值溯源，具有十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。