国外计量测试技术发展动态及趋势综述

计量学是测量及其应用的科学。计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动,计量技术水平体现了科技发展的先进程度,产品质量的提升离不开科学、精准的计量。本文通过搜集、整理单位制变革以及量子化技术、微纳尺度技术、空间计量技术、碳纳米材料技术、智能化计量技术等国内外大量文献资料,归纳并分析了国外先进计量技术发展动态与趋势,可为国防军工计量技术发展提供借鉴。     

基于量子化、芯片化的先进计量测试技术发展动态

计量是国家质量基础的重要组成部分，产品质量的提升离不开科学、精准的计量。工业发达国家极为重视计量测试技术的发展。通过搜集、整理量子效应计量、芯片级计量等国内外大量文献资料，归纳分析了近年来国外先进计量测试技术发展动态与趋势。以量子技术和基本物理常数为基础建立量子计量基标准，将大幅提高测量准确度和稳定性，结合量子效应的微加工技术实现芯片尺度的测量等，微纳尺度计量技术也在科学研究、精密测量、智能制造等领域得到广泛应用。本文可为我国计量技术发展提供借鉴。     

2010年计量与测试学术交流会征文通知

为促进计量与测试领域的交流和沟通,加强计量与测试领域的合作,由中国宇航学会计量与测试专业委员会、国防科技工业第二计量测试研究中心、北京电子学会电子测量技术专业委员会、URSI中国国家委员会电磁计量专业委员会、计量与校准技术国防科技重点实验室、湖北航天计量测试技术研究所、《宇航计测技术》编辑部联合举办的“2010年计量与测试学术交流会”将于2010年9月在湖北省召开。现将有关事项通知如下：     

国外计量测试技术发展动态及趋势综述

计量学是测量及其应用的科学。计量是实现单位统一、量值准确可靠的活动，计量技术水平体现了科技发展的先进程度，产品质量的提升离不开科学、精准的计量。本文通过搜集、整理单位制变革以及量子化技术、微纳尺度技术、空间计量技术、碳纳米材料技术、智能化计量技术等国内外大量文献资料，归纳并分析了国外先进计量技术发展动态与趋势，可为国防军工计量技术发展提供借鉴。     

基于冷原子的量子真空计量技术研究进展

在国际单位制量子化变革背景下,随着激光冷却碱金属原子技术的发展,基于冷原子的真空测量技术研究成为实现超高/极高真空范围量子化测量的突破点。本文对基于冷原子的真空测量方法进行原理解析,分析该方法的优缺点,并介绍了国内外计量机构对基于冷原子真空测量装置的研究进展情况,及项目组设计的基于冷原子量子真空测量装置原理及运作方式。综上可知,基于冷原子的量子真空测量方法在超高/极高真空计量领域具有独特优势,是实现超高/极高真空范围量子化真空测量的研究热点。结合基于冷原子的量子真空测量装置和abinitio算法,将成为超高/极高真空计量领域原级标准的测量方法之一。     

飞秒光学频率梳在计量领域的应用

飞秒光学频率梳是超快激光光学领域的重要研究方向，通过将锁模激光器重复频率（f_r）及载波包络相移频率（f_o）锁定至微波频率基准，在时域上呈现出飞秒量级的周期性超短脉冲序列，在频域上呈现出一系列离散等间隔排列的纵模分量，广泛应用于时间频率传递，空间尺度测量和精密光谱测量等诸多计量科学研究领域。根据飞秒光频梳的基本原理，着重介绍了其在计量领域的应用研究，分析了在计量领域的重要作用及研究的重要意义。     

运动目标空间位置激光跟踪测量系统新进展

运动目标空间位置激光跟踪测量系统采用激光动态瞄准和激光干涉测距原理以及精密仪器控制技术，对空间运动目标进行跟踪并实时测量其位置和姿态。该系统是国际计量测试领域研究的前沿课题。根据测量原理，将其分为干涉法和三角法。在干涉法中，根据跟踪测量机构的数量分为一站法和多站法；三角法根据使用的跟踪原理分为光学扫描法和经纬仪法。给出了各种测量方法的准确度，并对其优缺点进行了较为详细的评述。     

基于量子增强的光学测量技术综述

量子技术赋予科学家直接操纵光子的能力,与传统的光辐射体系相比,测量精度得到了飞跃性的提升。但是,这种测量的精度极限在哪里?能否实现准确度更高的测量?针对上述问题,从量子测量理论切入,综述了近年来相关研究对量子测量不确定度极限的探索,并对其中涉及到的具体技术方法给出简明阐述,回顾了与计量学相关的量子光学基本工具和技术,描述实现量子增强光学测量的主要协议和策略,并总结了该领域的主要实验成果和突破。最后,探讨了为推动量子光学计量技术,未来仪器领域应重点发展的重点方向。     

传承航天精神 永攀计量高峰

北京航天计量测试技术研究所,隶属中国运载火箭技术研究院,是国防科工委一级计量技术机构,国家计量器具新产品定型鉴定单位和国家校准检测实验室,并建有声学计量测试专业和环境监测与评估专业。伴随航天事业的成长,北京航天计量测试技术研究所已经建立了比较完善的计量保障体系,拥有国内一流的仪器设备和优良的科研环境,基本覆盖了长、热、力、电计量领域的主要参数,其中,力学量计量建有质量与流量、力值、压力、振动、空气声学等专业;几何量计量建有角度校准与检测、量块与万能量具、光学仪器、电动量仪、工程测量等专业;热学量计量建有高…     

欢迎订阅《宇航计测技术》

正《宇航计测技术》创刊于1981年,是由中国航天科技集团有限公司主管,北京航天计量测试技术研究所与北京无线电计量测试研究所联合主办的计量测试专业综合性技术刊物,国内外公开发行。本刊主要报道:几何量、热学、力学、无线电、时间频率、电磁学、化学、光学等计量领域最新技术,新测量原理和方法研究,新技术的应用及计量学科的发展动态、趋势等。另外,本刊还设有理论与前沿技术、计量标准研究与应用、精密测试技术、计量保障技术、智能计量技术和计量管理等栏目。     

我国早期原子钟研制历程回顾

“2019全国时间频率学术会议”是由四个专业委员会联合每两年举办一次的20周年纪念会。20年来，我国原子钟事业已有长足发展，成为世界上原子钟研制与开发的大国。但总体上说，我们的工作还是以跟随为主，真正属于自主创新的较少。不改变这种局面，我们还难以成为独立自主的时间频率强国，为国家经济和国防建设作出应有贡献。本文回顾了我国原子钟研发的情况，提到一些从基础研究上属于原始创新的案例。阐述了这些案例是在简陋的实验条件下依靠对原子钟内各类实验现象进行深入的物理分析基础上出现的。同时，也指出了在比较粗糙的工艺条件下实现精细的技术指标中能工巧匠所起的特殊作用。文章也约略提到国内各单位间无私协作的崇高精神。本文将讲述一些故事，并就原子钟产业的问题表示一点看法。中国要实现“强国梦”，阻力和困难还很多很艰巨，我们必须拥有丰富的原始创新来加以克服。为此，坚韧的奋斗钻研精神和传统仍不失借鉴与继承意义。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

航天科技计量体系建设思考与方法研究

简述了航天科技集团公司计量体系建设的整体情况,分析思考体系建设的难点并提出了以航天型号计量保证为重点的计量体系架构,对航天企业的计量管理体系建设、型号产品的计量保障工作及今后的发展方向等进行了研究和探讨。     

空间计量与脉冲星导航

以脉冲星导航技术为背景,讨论了空间计量理论中时间测量的关键问题。首先介绍了脉冲星导航的基本原理,和不同坐标系之间的时间尺度转换,比较了不同坐标系时间轴度规对脉冲星的脉冲轮廓测量的影响,说明只有太阳系质心坐标时能够正确测量脉冲轮廓。进而介绍了空间计量提出的两种时间统一的模式:地球卫星导航模式和脉冲星导航模式。以脉冲星导航为例,讨论了基于SI秒绝对定义和太阳系质心坐标时的广域时间统一的方法,给出用航天器原时坐标轴伸缩法修正多普勒效应的公式。最后提出在大尺度广域时空中构建新的守时系统—太阳系质心守时系统的设计思路。     

PROBA-3 mission and the Shadow Position Sensors: Metrology measurement concept and budget

PROBA-3 is a space mission of the European Space Agency that will test, and validate metrology and control systems for autonomous formation flying of two independent satellites. PROBA-3 will operate in a High Elliptic Orbit and when approaching the apogee at 6·10⁴ Km, the two spacecraft will align to realize a giant externally occulted coronagraph named ASPIICS, with the telescope on one satellite and the external occulter on the other one, at inter-satellite distance of 144.3 m. The formation will be maintained over 6 hrs across the apogee transit and during this time different validation operations will be performed to confirm the effectiveness of the formation flying metrology concept, the metrology control systems and algorithms, and the spacecraft manoeuvring. The observation of the Sun’s Corona in the field of view [1.08;3.0]R_Sun will represent the scientific tool to confirm the formation flying alignment. In this paper, we review the mission concept and we describe the Shadow Position Sensors (SPS), one of the metrological systems designed to provide high accuracy (sub-millimetre level) absolute and relative alignment measurement of the formation flying. The metrology algorithm developed to convert the SPS measurements in lateral and longitudinal movement estimation is also described and the measurement budget summarized.     

推进先进航天计量保证体系的思考

建立了“四体系一平台”航天计量保证体系，成为保障航天型号研制生产的重要技术基础。面临科技创新、军民融合等战略发展机遇，航天计量将发挥自身优势，为型号产品研制生产和国防科技工业发展助力护航。     

An Event Horizon Imager(EHI) Mission Concept Utilizing Medium Earth Orbit Sub-mm Interferometry

Submillimeter interferometry has the potential to image supermassive black holes on event horizon scales, providing tests of the theory of general relativity and increasing our understanding of black hole accretion processes. The Event Horizon Telescope (EHT) performs these observations from the ground, and its main imaging targets are Sagittarius A* in the Galactic Center and the black hole at the center of the M87 galaxy. However, the EHT is fundamentally limited in its performance by atmospheric effects and sparse terrestrial (u,v)-coverage (Fourier sampling of the image). The scientific interest in quantitative studies of the horizon size and shape of these black holes has motivated studies into using space interferometry which is free of these limitations. Angular resolution considerations and interstellar scattering effects push the desired observing frequency to bands above 500 GHz.
This paper presents the requirements for meeting these science goals, describes the concept of interferometry from Polar or Equatorial Medium Earth Orbits (PECMEO) which we dub the Event Horizon Imager (EHI), and utilizes suitable space technology heritage. In this concept, two or three satellites orbit at slightly different orbital radii, resulting in a dense and uniform spiral-shaped (u,v)-coverage over time. The local oscillator signals are shared via an inter-satellite link, and the data streams are correlated on-board before final processing on the ground. Inter-satellite metrology and satellite positioning are extensively employed to facilitate the knowledge of the instrument position vector, and its time derivative. The European space heritage usable for both the front ends and the antenna technology of such an instrument is investigated. Current and future sensors for the required inter-satellite metrology are listed. Intended performance estimates and simulation results are given.      

空间计量与脉冲星导航

以脉冲星导航技术为背景,讨论了空间计量理论中时间测量的关键问题。首先介绍了脉冲星导航的基本原理,和不同坐标系之间的时间尺度转换,比较了不同坐标系时间轴度规对脉冲星的脉冲轮廓测量的影响,说明只有太阳系质心坐标时能够正确测量脉冲轮廓。进而介绍了空间计量提出的两种时间统一的模式：地球卫星导航模式和脉冲星导航模式。以脉冲星导航为例,讨论了基于SI秒绝对定义和太阳系质心坐标时的广域时间统一的方法,给出用航天器原时坐标轴伸缩法修正多普勒效应的公式。最后提出在大尺度广域时空中构建新的守时系统—太阳系质心守时系统的设计思路。