关于电磁计量中的标准电池组
日期:2016-06-22 / 人气: / 来源:
(一)標準電池組
由於韋斯頓飽和式標準電池具有長時間穩定性好(電動勢年變化小於0.5×10-6)的特點,因此,長時間以來,世界各國均采用標準電池組作為實物基準器——伏[特]主基準組來保存本國的電壓單位量值。
由於飽和式標準電池的結構及物理化學特性等因素影響,選入主基準組內的標準電池,雖然經過嚴格的篩選和多年的考核,但是隨著時間的推移,其性能也有所變化。有的電池電動勢上升了一些,而有的電池又下降了一些,在一組電動勢值中可以相互抵消一部分,這就是用一組標準電池而不采用一只標準電池作為基準的道理。為避免飽和式標準電池使用時間過長而發生量值變化,需要對其量值定期更換和進行國際比對。
(二)電子式電壓標準器
由於飽和式標準電池存在電動勢溫度系數較大(約為-40μV/K)和使用條件苛刻等缺點,近年來,有些國家研制成功並普遍投入使用了電子式電壓標準裝置,即固態電壓標準,它利用硅穩壓二極管的反向雪崩特性得到穩定的直流電壓,其不確定度僅為2×10-6,而電壓溫度系數小到1×10-7/K,因而不需要十分嚴格的恒溫條件也可以使用。這種器件在經過不斷改進後,正在逐步取代傳統的飽和式標準電池。
一、電阻單位的複現和保存
電阻是電學計量中的基本參量之一,為複現其單位量值,各國的計量研究機構不斷改進測量技術,從多種角度對電阻進行了絕對測量。20世紀60年代初期,電阻單位的絕對測量都是由計算電感與頻率通過交流電橋獲得,後來提出了用計算電容實現電阻單位絕對測量的方法,使不確定度從1×10-5提高到1×10-7以上。
1980年馮·克裏青效應發現後,在建立量子化霍爾電阻基準方面,使不確定度提高到10×10-8數量級,根據第18屆電學委員會(CCE)的建議和1988年第77屆國際計量委員會(IPM)的決議,確定從1990年起,國際上正式啟用量子化霍爾電阻來複現電阻單位,量子化霍爾電阻的表達式見式(1-2-2):
RH=h/ie2
式中:h——普朗克常數;
e——電子電荷;
i——正整數。
量子化霍爾電阻RH僅由普朗克常數h、電子電荷e和正整數i決定,當正整數i=1時,RH=25812.807Ω。
電阻單位用實物實物基準器保存,普遍采用的電阻實物基準器都是由優質錳銅材料制成的1Ω標準電阻器組,借助傳遞裝置按十進制向兩端擴展,將量值傳遞到最小標稱值為10-4Ω,最大標稱值為108Ω的標準電阻器中。
我國電阻單位中的實物基準器由10個1Ω人標準電阻器組成,取其電阻的平均值作為基準量值,其穩定性優於1×10-7/a。
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