計量學基礎8第八講電磁學計量

1、第八講 電磁學計量氣象海洋學院 探測與裝備工程教研中心 液體式壓力計U型式壓力計 二、壓力之間的關系 Pa絕對壓力Pa=Pb+P表壓力P=Pa-Pb絕對壓力Pb大氣壓力Ph負壓力（真空壓力）Ph=Pb-Pa液體式壓力計傾斜管微壓計 課堂教學說明 一、內(nèi)容說明 要求： 了解常用電量的計量任務和內(nèi)容 掌握常用電學量具和電測儀器工作原理 電量的計量方法。 重點： 約瑟夫森效應電壓基準 克里青效應和克里青常數(shù)電學計量內(nèi)容和分類電學計量基準： 定義計量 直流實物計量基準 交流實物計量基準 （標準電池、標準電阻器、標準電感器、標準電容器） 電學計量： 直流電量標準及其計量 直流計量器具檢定 交流電量標準及

2、其計量 交流計量器具檢定磁學計量內(nèi)容和分類 磁學計量基準： 磁感應強度基準 磁通基準 磁矩基準 磁學計量： 磁學計量器具的檢定 材料直流磁特性計量 材料交流磁特性計量安培單位的定義及復現(xiàn)定義：（1948年）在真空中，截面積可忽略不計的兩根相距1m的無限長平行圓直導線內(nèi)通以等量恒定電流時，若導線間相互作用力在每米長度上為210-7N，則每根導線中的電流為1A。 使用標準電池組和標準電阻等實物來保持伏特和歐姆利用交流約瑟夫森效應和量子霍爾效應所建立的基準來保持伏特和歐姆第一節(jié) 電學計量內(nèi)容： 電壓、電阻、電流、電容、電感 電壓： 標準電池（飽和型、非飽和型） 約瑟夫森效應電壓基準 飽和型標準電池結

3、構示意圖 標準電動勢：1.01832V（20C）不飽和型標準電池結構示意圖 標準電動勢：1.01860V（20C）標準電池特性 1、溫度特性： 國際上統(tǒng)一規(guī)定：對任何一只標準電池只給出在20時的電動勢，在偏離20時，電動勢要用經(jīng)驗公式給出。我們國家標準電池電動勢隨溫度變化的關系式是：不同等級標準電池的溫度范圍 標準電池特性 2、極化現(xiàn)象 標準電池在使用過程中，不可避免的要有充（放）電現(xiàn)象發(fā)生，當電流流過電極產(chǎn)生時，電極電位偏離其起平衡值的現(xiàn)象，稱為電極的極化現(xiàn)象。去極化劑硫酸亞汞標準電池特性 3、光照影響 標準電池中的去極化劑（硫酸亞汞）， 它是一種光敏物質，在常溫光照下就會變質，所以標準電池

4、要避免在燈光、陽光下照射。標準電池檢定 標準電池檢定 標準電池檢定 標準電池的年穩(wěn)定度可達10-7， 但由于化學的變化、電壓隨時間的變化，都會影響基準、標準的準確度。2、約瑟夫森效應電壓基準 超導體： 零電阻和抗磁性弱耦合： 0.13um的絕緣體相隔，約瑟夫森結。 如果在兩個弱耦合的超導體加上直流電壓U，在超導體之間便有交流超導電流I產(chǎn)生，頻率為： 約瑟夫森結的V-I特性曲線VIUJ約瑟夫森效應電壓基準的特點 優(yōu)點： 量子效應，e、h微觀物理量，f測量精度高。可實現(xiàn)Vf高準確度轉換，利用它保存伏特單位的量值。缺點： 約瑟夫森結的電壓較小，一般在110mv，所以要用很多結串聯(lián)而實現(xiàn)電壓基準的復現(xiàn)

5、。不確定度：高于9*10-9，達到國際先進水平。二、標準電阻器 1骨架 2錳銅電阻線 3絕緣蓋 4蓋中小孔 5電位端鈕 6電流端鈕 標準電阻特性 電阻值是環(huán)境溫度的函數(shù)，在溫度標稱范圍內(nèi)，任一溫度下的電阻值按下式計算： 在檢定中R20、已給出，這時只要在蓋中小孔測出t，就可求得 Rt 。2、電阻箱 接線式電阻箱 接線式電阻箱插頭式電阻箱開關式電阻箱電阻箱 插頭式電阻箱 電阻箱 開關式電阻箱 3、克里青效應 + + + + + Si O2AInnP-Si SDBUgGI霍爾電極霍爾電極UHBSDPP標準霍爾棒MOS場效應管NN克里青效應 i：朗道能級霍爾電壓實驗 霍爾電極霍爾電極UHBSDPP

6、克里青常數(shù) i=1三、電流U：約瑟夫森效應復現(xiàn)電壓基準 R：克里青效應復現(xiàn)電阻基準 安培天平“核磁共振法” 四、標準電容器的使用和檢定 C20C10C12ABBAC12C1pC2pABC12 五、標準電感及電感箱 標準電感器（繞在絕緣支架上） 標準電感器 標準互感器（同標準自感器，不同兩個相互 絕緣線圈饒在同一絕緣支架上，形成互感） 標準電感 可變的標準電感器 是由兩個電感線圈組成的，其中一個器 分 為 （標準電感箱） 固定線圈，另一個可動線圈，利用手 輪改變動圈位置，使電感值改變。 標準電感器主要技術性能標準電感器檢定項目 第二節(jié) 磁學計量一、磁感應強度計量 磁感應強度B，單位：特斯拉，符號：T二、磁通計量 磁通是閉合回路所圍的磁感應強度的通量。磁通單位：韋伯，符號：Wb磁感應強度計量方法1、計算線圈法 2、計量線圈法 3、霍爾效應法4、核磁共振法計量線圈法 積分器B霍爾效應法 + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 霍爾電極霍爾電極BVH 核磁共振法 高頻信號發(fā)生器共振信號共振信號B康貝爾互感線圈 零場區(qū)零場區(qū)次級線圈次級線圈次級線圈次級線圈 習 題 1、詳述“克里青效應”的電阻量子化的工作原理。 2、詳述“約瑟夫森效應”實現(xiàn)電壓基準的原理。 課后準備題目 宋道青（4月8日）：內(nèi)容：時間頻率復現(xiàn)、時標。時間