交流量子化霍尔效应的研究与应用

电阻有频率变差,电阻在交流状态下的溯源是计量领域的难题,以往采用交直流差可计算电阻实现了交流电阻的溯源,但存在稳定性和一致性较差的问题,当前采用交流量子化霍尔效应作为交流电阻标准成为计量领域的研究热点。其中需要解决交流量子化霍尔电阻及其向实物标准电阻传递的准确度问题。本文介绍了采用分裂式屏蔽结构克服交流量子化霍尔电阻频率误差的方法,研制10-8量级高准确度四端对电桥满足交流量子电阻的传递需求,研制完全等电位屏蔽结构的交流电桥校准装置保证四端对电桥的准确度,并介绍了交流量子电阻基准的应用领域。     

量子霍尔效应及其在电阻计量中的应用

精密电阻在智能化仪器中发挥重要作用,对电阻的测量准确度需求也越来越高.基于量子霍尔效应的量子电阻标准可以解决传统实物电阻标准的诸多问题,为电阻计量提供了全新的途径.本文描述了量子霍尔效应和量子反常霍尔效应,阐述了基于砷化镓异质结和基于石墨烯的量子电阻器件及阵列的发展,总结了基于砷化镓异质结的传统量子电阻标准的优缺点,介...     

基于石墨烯的量子化霍尔电阻研究综述

电阻作为重要的元器件在电气电子及其他非电领域得到了广泛应用,对其阻值进行准确溯源和量值传递至关重要。相较于实物电阻计量标准,量子化霍尔电阻标准稳定性和准确性更高。目前我国国家/国防量子化霍尔电阻计量基准是基于砷化镓-铝砷化镓异质材料制成的,其对环境温度和外磁场要求高,普通计量实验室难以复现。石墨烯材料的出现为新型量子化霍尔电阻基准/标准的研制提供了可能。本文简述了石墨烯材料的制备方法及其量子化霍尔效应,介绍了石墨烯量子化霍尔效应的国外研究现状,分析了基于石墨烯材料的量子化霍尔电阻标准在研制过程中存在的问题,旨在为我国新型量子化霍尔电阻标准的研制提供参考。     

低磁场量子化霍尔电阻样品发展综述

基于量子化霍尔效应建立电阻标准是当今前沿计量技术,是国际上定义电阻单位的最高标准,其核心部件是量子化霍尔电阻样品,传统砷化镓样品通常需要工作在10 T以上的强磁场环境中,磁体研制难度大,成本高,不易推广应用。随着量子电阻标准小型化、低成本化和国产化的发展,研制低磁场量子化霍尔电阻样品是发展趋势。介绍了砷化镓、石墨烯和铁磁拓扑材料三种低磁场量子电阻样品的原理,总结了研究现状和存在的问题,从磁场、温度、测量不确定度和技术成熟度等方面分析了三种方法的优势及不足,旨在为我国发展低磁场量子电阻标准提供理论基础。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理,以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出,搭建了交流电阻校准装置,利用单直角电桥的平衡方程,计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下,以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点,对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型,分析了测量不确定度的来源,并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成,计算得到合成标准不确定度,并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。     

基于单直角电桥的交流电阻校准装置测量不确定度评定

本文基于单直角电桥原理,以数字式直角电桥源作为双路正交电压信号输出,搭建了交流电阻校准装置,利用单直角电桥的平衡方程,计算出待测交流电阻的阻值作为校准值。在频率1.591 55kHz、幅值有效值1V下,以标准电容100nF、交流电阻1kΩ为测试点,对交流电阻校准装置的测量不确定度进行了评定：建立了基于单直角电桥原理的被校交流电阻的数学模型,分析了测量不确定度的来源,并计算了交流电阻标准不确定度的各个分量。最后根据测量不确定度传播公式对其进行合成,计算得到合成标准不确定度,并通过扩展不确定度得到整个交流电阻校准装置的校准结果。     

单光子探测器校准技术研究进展

随着量子信息技术的快速发展,单光子探测器作为量子保密通信等领域的核心器件,一直是行业内的研究热点之一。近年来各类新技术的应用使单光子探测器的性能得到很大提高,同时,对其测试、校准技术的研究也受到关注,尤其是基于量子物理效应的新型量子计量方案得到国内外计量机构的重视。文中对单光子探测器的工作机制和单光子探测器国内外校准技术的研究进展进行了简述,梳理了国内外基于标准探测器和相关光子对开展探测效率校准以及后脉冲概率、时间抖动参数的校准技术现状,可为相关领域研究人员提供参考,并对未来技术发展方向提出展望。     

大电阻和小电流计量标准

本文对10~(13)～10~(15)Ω大电阻和10~(-12)～10~(-15)A 小电流计量标准进行了系统叙述,分析了这类标准在国外的发展状况,对比了两类标准的电容积分-徽分型的工作原理,确认它是最佳实现形式。讨论了电路实现的关键元部件,指出在这样的极限参数范围内的元器件的水平最终限制了计量标准的技术性能,给出了改进的途径,以脉冲调宽方法来实现积分器及计量参数调节,进而减少对元件的依赖,并提出了适用的标定方法。     

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。     

高值电容标准首次比对实验结果分析

1μF以上电容量值的溯源难度较大,为保证国防系统内高值电容（10μF~10mF）参数的量值统一、准确可靠。北京东方计量测试研究所组织国防系统内四家计量单位首次开展了（10μF~10mF）/100Hz高值电容标准的比对实验,取得了宝贵的实验数据。本文公布了比对结果,并对实验数据进行进一步分析。本次比对以各参加实验室测量结果的加权算术平均值作为参考值,其中权重与各实验室声称的不确定度平方的倒数成比例。实验数据由4家单位共享。     

NICMOS: A second generation infrared instrument for the hubble space telescope

NICMOS (the Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) is a second generation scientific instrument for the Hubble Space Telescope (HST). Three cryogenic cameras with 256x256 HgCdTe arrays provide diffraction limited imaging throughout the 0.8 – 2.5 μm spectral region. Grisms in one of the cameras produces multi-object spectroscopy for all objects in the field. Coronagraphic and polarization capabilities round out the NICMOS modes of operation. Scheduled for launch on the second HST maintenance mission in 1997, NICMOS has a five year on-orbit cryogenic lifetime.     

基于多参考源的铷原子钟校频方案的设计与实现

研究了铷钟校频系统的原理,并对校频误差进行了分析,提出了一种基于多参考源的铷原子钟校频方案,可用GNSS/北斗接收机的1PPS,IRIG-B(DC)码以及一级频标的10MHz频率三种方式校频,提供100s,1 000s,10 000s三种不同的校频时间,以满足用户对不同校频时间和校频准确度的综合需求。     

GPS授时校频方法研究与试验结果

为了解决多目标综合测量系统各测站之间时间同步和频率校准问题,提出了利用GPS(Global Positioning System)单星或多星共视方法进行站间时间同步与校频,给出了这两种方法的计算公式,分析了星历误差、星钟误差、电离层折射误差、对流层折射误差、多径效应和接收机硬件延迟对时间同步精度的影响.为了验证GPS授时校频精度,进行了相关试验.通过与铯原子钟比对,表明利用GPS可实现纳秒级时间同步,校频精度也优于5.0×10-11,多星共视具有更高的同步校频精度.      

Resolving electrons from protons in ATIC

The Advanced Thin Ionization Calorimeter (ATIC) experiment is designed for high energy cosmic ray ion detection. The possibility to identify high energy primary cosmic ray electrons in the presence of the ‘background’ of cosmic ray protons has been studied by simulating nuclear-electromagnetic cascade showers using the FLUKA Monte Carlo simulation code. The ATIC design, consisting of a graphite target and an energy detection device, a totally active calorimeter built up of 2.5 cm × 2.5 cm × 25.0 cm BGO scintillator bars, gives sufficient information to distinguish electrons from protons. While identifying about 80% of electrons as such, only about 2 in 10,000 protons (@ 150 GeV) will mimic electrons. In September of 1999 ATIC was exposed to high-energy electron and proton beams at the CERN H2 beam line, and this data confirmed the electron detection capabilities of ATIC. From 2000-12-28 to 2001-01-13 ATIC was flown as a long duration balloon test flight from McMurdo, Antarctica, recording over 360 h of data and allowing electron separation to be confirmed in the flight data. In addition, ATIC electron detection capabilities can be checked by atmospheric gamma-ray observations.     

一种改进的投影装置标定方法

摘要： 提出双目结构光三维测量系统中投影装置参数标定的一种改进方法.利用投影装置将格雷码图案投向若干待测场景,两个相机拍摄和解码同样数量的待测场景照片,采用三角形准则恢复标定角点在空间中的位置,仿照相机标定解算的方法获得投影装置标定参数.该方法优势在于不需要特定的标定平面或者标定靶标,可在测量过程中直接对投影装置标定,也可在预标定之后在测量过程中对投影装置参数进行更新.试验验证方法的正确性和有效性.     

称重法低温介质流量校验系统方案研究

液体火箭发动机试验中,流量测量的准确度至关重要。不同于常温流量测量,低温推进剂的流量测量有其特殊性。介绍了称重法低温介质流量校验原理、方法及方案,对流入法排出气体及流出法增压气体流量简略计算公式进行了推导;针对低温容器气枕换热传质特点,对气枕平均温度的一致性进行了讨论。得出了流入法排出气体流量一致性较好、采用流入法可以使低温流量计检定准确度更高的结论。     

称重法低温介质流量校验系统方案研究

液体火箭发动机试验中，流量测量的准确度至关重要。不同于常温流量测量，低温推进剂的流量测量有其特殊性。介绍了称重法低温介质流量校验原理、方法及方案，对流入法排出气体及流出法增压气体流量简略计算公式进行了推导；针对低温容器气枕换热传质特点，对气枕平均温度的一致性进行了讨论。得出了流入法排出气体流量一致性较好、采用流入法可以使低温流量计检定准确度更高的结论。