計(jì)量學(xué)基礎(chǔ)8第八講電磁學(xué)計(jì)量

1、第八講 電磁學(xué)計(jì)量氣象海洋學(xué)院 探測(cè)與裝備工程教研中心 液體式壓力計(jì)U型式壓力計(jì) 二、壓力之間的關(guān)系 Pa絕對(duì)壓力Pa=Pb+P表壓力P=Pa-Pb絕對(duì)壓力Pb大氣壓力Ph負(fù)壓力（真空壓力）Ph=Pb-Pa液體式壓力計(jì)傾斜管微壓計(jì) 課堂教學(xué)說明 一、內(nèi)容說明 要求： 了解常用電量的計(jì)量任務(wù)和內(nèi)容 掌握常用電學(xué)量具和電測(cè)儀器工作原理 電量的計(jì)量方法。 重點(diǎn)： 約瑟夫森效應(yīng)電壓基準(zhǔn) 克里青效應(yīng)和克里青常數(shù)電學(xué)計(jì)量?jī)?nèi)容和分類電學(xué)計(jì)量基準(zhǔn)： 定義計(jì)量 直流實(shí)物計(jì)量基準(zhǔn) 交流實(shí)物計(jì)量基準(zhǔn) （標(biāo)準(zhǔn)電池、標(biāo)準(zhǔn)電阻器、標(biāo)準(zhǔn)電感器、標(biāo)準(zhǔn)電容器） 電學(xué)計(jì)量： 直流電量標(biāo)準(zhǔn)及其計(jì)量 直流計(jì)量器具檢定 交流電量標(biāo)準(zhǔn)及

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

3、構(gòu)示意圖 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)：1.01832V（20C）不飽和型標(biāo)準(zhǔn)電池結(jié)構(gòu)示意圖 標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)勢(shì)：1.01860V（20C）標(biāo)準(zhǔn)電池特性 1、溫度特性： 國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定：對(duì)任何一只標(biāo)準(zhǔn)電池只給出在20時(shí)的電動(dòng)勢(shì)，在偏離20時(shí)，電動(dòng)勢(shì)要用經(jīng)驗(yàn)公式給出。我們國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電池電動(dòng)勢(shì)隨溫度變化的關(guān)系式是：不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電池的溫度范圍 標(biāo)準(zhǔn)電池特性 2、極化現(xiàn)象 標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)電流流過電極產(chǎn)生時(shí)，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(biāo)準(zhǔn)電池特性 3、光照影響 標(biāo)準(zhǔn)電池中的去極化劑（硫酸亞汞）， 它是一種光敏物質(zhì)，在常溫光照下就會(huì)變質(zhì)，所以標(biāo)準(zhǔn)電池

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

5、。不確定度：高于9*10-9，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。二、標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)電阻特性 電阻值是環(huán)境溫度的函數(shù)，在溫度標(biāo)稱范圍內(nèi)，任一溫度下的電阻值按下式計(jì)算： 在檢定中R20、已給出，這時(shí)只要在蓋中小孔測(cè)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(guān)式電阻箱電阻箱 插頭式電阻箱 電阻箱 開關(guān)式電阻箱 3、克里青效應(yīng) + + + + + Si O2AInnP-Si SDBUgGI霍爾電極霍爾電極UHBSDPP標(biāo)準(zhǔn)霍爾棒MOS場(chǎng)效應(yīng)管NN克里青效應(yīng) i：朗道能級(jí)霍爾電壓實(shí)驗(yàn) 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(yīng)復(fù)現(xiàn)電壓基準(zhǔn) R：克里青效應(yīng)復(fù)現(xiàn)電阻基準(zhǔn) 安培天平“核磁共振法” 四、標(biāo)準(zhǔn)電容器的使用和檢定 C20C10C12ABBAC12C1pC2pABC12 五、標(biāo)準(zhǔn)電感及電感箱 標(biāo)準(zhǔn)電感器（繞在絕緣支架上） 標(biāo)準(zhǔn)電感器 標(biāo)準(zhǔn)互感器（同標(biāo)準(zhǔn)自感器，不同兩個(gè)相互 絕緣線圈饒?jiān)谕唤^緣支架上，形成互感） 標(biāo)準(zhǔn)電感 可變的標(biāo)準(zhǔn)電感器 是由兩個(gè)電感線圈組成的，其中一個(gè)器 分 為 （標(biāo)準(zhǔn)電感箱） 固定線圈，另一個(gè)可動(dòng)線圈，利用手 輪改變動(dòng)圈位置，使電感值改變。 標(biāo)準(zhǔn)電感器主要技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)電感器檢定項(xiàng)目 第二節(jié) 磁學(xué)計(jì)量一、磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)量 磁感應(yīng)強(qiáng)度B，單位：特斯拉，符號(hào)：T二、磁通計(jì)量 磁通是閉合回路所圍的磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量。磁通單位：韋伯，符號(hào)：Wb磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)量方法1、計(jì)算線圈法 2、計(jì)量線圈法 3、霍爾效應(yīng)法4、核磁共振法計(jì)量線圈法 積分器B霍爾效應(yīng)法 + + + + + + + + - - - - - - - - - - - 霍爾電極霍爾電極BVH 核磁共振法 高頻信號(hào)發(fā)生器共振信號(hào)共振信號(hào)B康貝爾互感線圈 零場(chǎng)區(qū)零場(chǎng)區(qū)次級(jí)線圈次級(jí)線圈次級(jí)線圈次級(jí)線圈 習(xí) 題 1、詳述“克里青效應(yīng)”的電阻量子化的工作原理。 2、詳述“約瑟夫森效應(yīng)”實(shí)現(xiàn)電壓基準(zhǔn)的原理。 課后準(zhǔn)備題目 宋道青（4月8日）：內(nèi)容：時(shí)間頻率復(fù)現(xiàn)、時(shí)標(biāo)。時(shí)間