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交流电阻量值溯源体系关键技术研究与测量装置研制及应用

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登记号:G20200581

所属行业:科学研究和技术服务业

学科分类:测试计量仪器;

关键词: 量值溯源 交流电阻 时间常数 准平衡电桥 有源感应分压器

绿色分类:其他资源效率提升;

  • 基本信息
成果名称: 交流电阻量值溯源体系关键技术研究与测量装置研制及应用
成果登记号: G20200581 学科分类: 测试计量仪器;
绿色分类: 其他资源效率提升; 项目关键词: 量值溯源  交流电阻  时间常数  准平衡电桥  有源感应分压器
推荐单位:

上海市计量测试技术研究院

成果所处阶段: 成熟应用阶段
合作方式: 合资合作, 成果所属行业: 科学研究和技术服务业
国家/地区: 中国 知识产权: 发明专利,其他
简介: 点击查看

本项目属于计量科学技术领域,由原国家质检总局立项支持。交流电阻阻值和时间常数被国际计量局列为关键计量参数,面对我国在该电磁测量领域计量体系缺失、相关科研仪器完全依赖进口的现状,项目组开展了关键参数的量值溯源研究,研制了具有自主知识产权的满足IEC标准的国内首套数字式交流电阻精密测量装置,实现了交流电阻高端仪器国产化,填补了该领域的国内空白,解决了构建交流电阻量值溯源体系的关键核心技术,整体研究成果达到国际先进水平。高准确度交流电阻是精密仪器仪表、集成芯片运放电路等的核心器件,在智能电网、导航、核电等领域发挥着重要作用。克服分布电容、残余电感、电压噪声、泄漏电流等影响是交流电阻高准确度测量的关键技术难点,传统手动测量装置准确度低且效率低下,针对产业发展的需求,提高测量精度和自动化是交流电阻精密测量的重要挑战。目前,仅英国、加拿大等少数发达国家的国家级计量院建立了高准确度交流电阻测量装置,测量不确定度在1E-6量级,我国国家计量院仅能在单一频率下测量1kΩ和10kΩ两个阻值,国内各省级计量机构多依赖进口测量设备,不确定度仅2E-4。长期以来,高准确度交流电阻只能送检至国外,极大影响了我国交流电测量仪器设备核心竞争力的提高。项目首次原创性提出并实现了自动准平衡式交流电阻电桥,通过电子电路将不平衡差值电压自动转移,结合华格纳支路消除了泄漏电流影响,与传统电桥相比,测量效率提高了数十倍;研制了关键核心部件电子式有源感应分压器,提高了电压比例的准确度;消除了串联引线、电压噪声、互感等影响,将同步数字采样技术应用于阻抗测量,实现了秒级的快速高精度自动化测量;创新性采用电容损耗因数对电阻时间常数进行实验验证,确保了装置准确可靠。项目自主研制的装置,交流电阻在1Ω~10kΩ范围内连续可测,50Hz~1kHz频率下测量不确定度达1.8E-6~4.3E-6,时间常数测量范围(1~500)ns,测量不确定度达(4~6)ns。与英国国家计量院NPL、澳大利亚国家计量院NMIA的同类装置进行了比对测试验证,比对结果优异,装置技术指标达到国际先进水平。基于项目创新成果及其应用,主持制定国家标准1项,发表论文9篇,其中SCI收录1篇,EI收录7篇,获授权发明专利3项。项目成果将我国交流电阻的测量能力提高了2个数量级,与国际先进水平接轨,打破了长期送检国外的局面,参与制定的《JJF1636-2017交流电阻箱》国家技术规范已实施,研制的测量装置符合IEC60477-2国际标准的技术要求,并已将该标准转化为国家标准《实验室用交流电阻器》(已报批),为我国交流电阻标准化工作及国家计量溯源体系建设发挥重要技术支撑作用。成果应用于诸多国内计量机构的量值溯源,在电力、核电、航空航天等行业广泛应用,为高端仪器国产化、助推“中国制造2025”、振兴我国仪器仪表产业,提供高质量的核心计量新动力。

姓名: 来磊 性别:
出生日期: 2020-08-27 08:00:00.0 职务:
国籍(地区): 中国 联系地址: 上海市张衡路1500号
电子邮件: jxu@simt.com.cn
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