内容简介
《无线电、时频计量器具建标指南》按照JJF1033-2008《计量标准考核规范》和相关无线电、时频专业计量技术法规的要求,结合基层计量单位实际建标情况以及目前计量技术、设备的发展情况,对常用的无线电、时频计量器具建标过程予以指导,从基础知识到常用配套设备的选用,从主标准器的选型到建标考核的程序,并配有9个《计量标准考核(复查)申请书》和《计量标准技术报告》编写示例。
《无线电、时频计量器具建标指南》可供从事无线电、时频计量标准管理、建立和使用无线电、时频计量标准的计量技术人员参考,也可用于从事基层无线电、时频计量检定人员的培训。
内页插图
目录
第一章 基础知识
第一节 无线电计量
第二节 无线电计量名词术语
第三节 无线电单位换算
第四节 无线电、时间频率计量器具检定系统
第五节 时间频率计量
第六节 时间频率计量体系
第七节 时间频率计量名词术语及定义
第八节 无线电计量常用配套设备
第二章 建标指导
第一节 仪器选型
第二节 电磁兼容试验系统的建立
第三节 建立计量标准的准备及计量标准考核的申请
第四节 《计量标准考核(复查)申请书》的编写
第五节 《计量标准技术报告》的编写
第三章 无线电、时频计量器具建标申请书和技术报告编写示例
示例1 示波器检定装置
示例2 示波器校准仪检定装置
示例3 信号发生器检定装置
示例4 低频电压标准装置
示例5 失真度仪检定装置
示例6 心脑电图机检定仪检定装置
示例7 半导体管特性图示仪检定装置
示例8 铷原子频率标准装置
示例9 秒表检定装置
参考文献
精彩书摘
1.变换测量技术
把被测参量变换成与其具有确定关系但测量起来更为有利的另一参量进行测量。例如:功率标准常用的量热计是把被测功率变换成热电势,噪声标准中把噪声功率谱密度变换成温度进行测量,衰减标准值中把衰减量变换成角度量进行精确测量等。
2.频率变换测量技术
由于标准器和测量仪器在较低频率(尤其是直流)的准确度可以做得很好,因此利用外差变频把微波或高频大跨度地变换成低频(或者直流)进行测量是有利的。微波功率、高频电压标准中广泛采用的直流替代原理也是应用这一变换技术。3.量程变换测量技术把量程处于难以测量的边缘状态(太大或者太小),按一已知比值变换为量值适中的同一参量进行测量。例如:用定向耦合器、功分器、衰减器或测量放大器等把被测功率、电压等量值降低或升高后进行测量。
4.测量域变换测量技术
把在某一测量域中的测量变换到另一更为有利的测量域中进行测量。例如,在网络特性中的测量,为获得网络在宽频带范围内的传输特性和反射特性,可把频域测量变换成时域测量;在电压测量中,为了大幅度地提高分辨力,可以从模拟域测量变换成数字域测量。
5.误差对消及修正技术
(1)双通道相关测量技术
在比较测量中,为了减小电路和环境条件的变化所引起的误差,可采用双通道相关测量技术,即把被测量和标准量设置为两个相关通道,从而使电路和环境条件的变化对它们的影响基本相同并相互抵消,这一技术在衰减、相位、噪声等的标准测量装置中都有应用。
(2)测量数据处理技术
过去对测量数据的处理,总是测量之后在纸面上进行,现在计算机已广泛应用于测量仪器和测量系统,一些基于数据统计原理对测量数据进行处理的方法得以付诸实施,从而大大减小随机误差。
(3)计算机校准技术
由于计算机广泛应用于测量装置和系统中,可以编制专用校准程序,利用内部带有的标准件在测量前对装置或系统进行自校准,并将校准存储在计算机内,以后每次测量的结果均可依此做出修正。
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前言/序言
《计量之基:精确测量与现代文明》 导论 在现代文明的璀璨长河中,精确测量宛如一条看不见的脉络,支撑着科技的飞跃,维系着社会的有序运转,并深刻影响着我们生活的方方面面。从浩瀚宇宙的探索到微观粒子世界的奥秘,从精密工业的制造到日常生活中的计时导航,无不依赖于对物理量的精准把握。本书《计量之基:精确测量与现代文明》旨在深入剖析计量的核心价值,阐释其在科学研究、工业生产、经济贸易、环境保护以及人类健康等关键领域所扮演的不可或缺的角色,并展望计量技术未来的发展趋势,以期引发读者对这一基础科学领域更广泛的关注与深刻的理解。 第一章:计量的起源与演进:跨越时空的精准追求 计量,即测量与量值传递的过程,其历史源远流长,与人类文明的进步息息相关。本书将追溯计量的萌芽,从古代先民对长度、重量、时间的朴素认知,如“肘”、“斗”、“刻漏”等早期计量单位的诞生,探讨其如何随着社会生产力的发展而逐步规范化、标准化。我们将重点审视历史上的几次计量革命,例如公制单位的建立,它如何以科学的原理取代了混乱的度量衡,极大地促进了国际间的交流与合作;以及近代科学的发展,如法拉第对电磁学、麦克斯韦对光学的贡献,如何直接推动了对电、磁、光等物理量测量技术的革新。 本章还将深入探讨量值传递的重要性,即如何通过建立溯源链,确保测量结果的准确性和可靠性,使其能够在不同时间、不同地点、不同仪器之间保持一致。我们将介绍国家计量基准、基准仪器以及标准物质的概念,理解它们在构建一个统一、可靠的测量体系中所起到的基石作用。通过对计量历史的梳理,读者将能深刻体会到,人类对精度的追求从未止步,每一次技术上的突破都为社会进步注入了新的活力。 第二章:现代测量的基石:物理量与计量标准 精确测量离不开对基本物理量的深入理解和对计量标准的科学建立。本章将聚焦于构成现代测量体系的几个核心要素。首先,我们将详细介绍国际单位制(SI)的构成,包括基本单位(如长度的米、质量的千克、时间的秒、温度的开尔文、电流的安培、物质的量的摩尔、发光强度的坎德拉)及其最新的定义方式。我们将解释,为何基于自然常数的定义更能保证其稳定性和普适性,从而为全球测量提供最坚实的基石。 其次,本章将深入探讨计量标准的建立过程。我们将剖析标准仪器、标准物质以及测量方法在建立和维持计量标准中的关键作用。例如,对于长度测量,我们将介绍激光干涉仪等高精度测量设备如何被用作标准;对于质量测量,我们将探讨精密天平在量值传递中的地位;对于时间测量,我们将解析原子钟的原理及其在实现秒的精确定义中的革命性贡献。 此外,我们还将讨论测量不确定度的概念。理解测量结果并非绝对精确,而是存在一定范围内的偏差,即测量不确定度,是进行科学分析和决策的关键。本章将介绍不确定度的来源、评定方法以及其在确保测量结果可靠性中的重要性。通过对这些基石的深入解析,读者将能建立起对现代测量科学的系统认知。 第三章:计量在科技前沿的应用:探索未知,挑战极限 计量技术是推动科学研究和技术创新的关键驱动力。本章将聚焦于计量在各个科技前沿领域的核心应用。 在基础科学研究领域,计量扮演着至关重要的角色。例如,在天文学和宇宙学中,精确测量遥远星体的距离、亮度、运动速度,需要极其灵敏和精确的测量仪器,如大型望远镜和高精度光谱仪,计量技术的进步直接关系到我们对宇宙的理解深度。在粒子物理学领域,对基本粒子的质量、电荷、寿命等属性的精确测量,是验证理论模型、探索物质构成奥秘的根本。在量子信息科学领域,对量子态的精确制备、操控和测量,是实现量子计算和量子通信的关键。 在先进制造业领域,计量是保证产品质量和工艺精度的生命线。从航空航天的精密部件制造,到微电子行业的芯片生产,每一个环节都离不开高精度的测量。我们将探讨三维激光扫描、光学测量、接触式测量等技术在工业生产中的应用,以及它们如何实现对产品尺寸、形状、表面粗糙度等关键参数的精确控制。精密机械加工、模具制造、汽车工业等行业,都高度依赖于计量技术来确保产品性能和安全性。 在新能源和环境保护领域,计量也发挥着日益重要的作用。例如,在新能源领域,对太阳能电池效率、风力发电机输出功率、储能设备性能的精确测量,是推动技术进步和规模化应用的基础。在环境保护领域,对大气污染物浓度、水体质量、土壤重金属含量等的精确监测,离不开可靠的计量设备和方法,这直接关系到我们对环境问题的认知和治理效果。 本章将通过具体的案例分析,展示计量技术如何在各个科技前沿领域突破界限,推动人类对未知世界的探索,并为解决全球性挑战提供科学依据。 第四章:计量在社会经济领域的支撑作用:信任与效率的基石 计量不仅仅是科学家的工具,更是支撑现代社会经济体系高效运转和公平交易的基石。本章将深入探讨计量在社会经济领域的广泛应用及其重要意义。 在经济贸易领域,精确的计量是公平交易的前提。从大宗商品的贸易到零售商品的销售,各种形式的测量被广泛应用于商品数量、质量、规格的确定。例如,贸易计量器具(如衡器、流量计)的准确性直接关系到买卖双方的权益。国际贸易中的度量衡统一,是促进全球贸易便利化的重要因素。 在医疗健康领域,计量对诊断、治疗和药物研发至关重要。例如,血压计、血糖仪、体温计等医疗诊断仪器的准确性,直接影响到疾病的诊断和治疗方案的制定。药物剂量的精确控制,是保证药品安全性和有效性的关键。医疗影像设备的测量精度,也直接关系到诊断的准确性。 在交通运输与导航领域,计量是安全运行和精准导航的保障。例如,汽车速度表的准确性,飞机的飞行高度和速度测量,GPS导航系统的定位精度,都依赖于精密的计量技术。这些测量结果的偏差,可能导致严重的后果。 在日常生活中,计量无处不在,为我们提供便利和安全。例如,家用电表、水表、燃气表的准确计量,保证了我们只需支付实际使用的费用。家用厨房秤、量杯等,帮助我们精确配制食物。甚至我们手机上的时钟,也是基于高精度的原子钟进行校准的。 本章将通过生动的例子,展现计量如何默默地维护着社会秩序,保障着经济活动的公平与效率,提升着人们的生活品质。 第五章:计量管理的规范化与国际合作:构建全球测量共识 一个稳定、可靠、统一的计量体系,需要有完善的管理机制和广泛的国际合作作为支撑。本章将聚焦于计量管理的规范化以及国际计量组织的作用。 我们将介绍国家计量体系的建设。这包括国家计量基准的建立与维护、国家计量标准的制定与更新、计量检定与校准的体系化管理、以及对计量器具的强制性管理要求(如强制检定)。我们将阐释计量行政部门在保障测量准确性和可靠性方面所承担的法律责任和职责。 随后,我们将深入探讨国际计量组织的运作。重点介绍国际计量局(BIPM)在协调全球计量标准、维护国际单位制、组织国际比对、发布权威测量数据等方面的重要作用。我们将解析国际计量委员会(CC)及其下属各咨询委员会(如长度咨询委员会、质量咨询委员会等)如何制定和更新测量技术指南、解决重大的计量科学问题。 此外,本章还将介绍区域性计量组织,例如欧洲计量合作组织(EURAMET)、亚太计量规划组织(APMP)等,以及它们在促进区域内计量机构间的合作、开展区域性比对、推动计量能力建设方面的贡献。 国际计量合作不仅体现在官方组织层面,也体现在科学研究机构和工业界的广泛交流。通过国际标准的制定、技术的引进与输出、人才的培养,共同推动全球计量技术的发展与进步。这种合作机制,为解决全球性科技问题、促进国际贸易、维护全球安全与健康提供了坚实的计量保障。 第六章:计量技术的未来展望:智能化、融合化与新领域 随着科技的飞速发展,计量技术正迎来前所未有的机遇与挑战。本章将展望计量技术的未来发展趋势。 智能化与自动化是计量技术发展的重要方向。例如,基于人工智能和机器学习的测量数据分析,能够实现更精准的误差评估和故障预测。自动化校准和诊断系统,将大大提高计量工作的效率和可靠性。物联网(IoT)技术的应用,将使得测量设备能够实时在线,进行连续监测和数据传输,为智能制造、智慧城市等应用提供支撑。 计量领域的融合化将成为常态。物理量、化学量、生物量等不同领域的测量技术将更加紧密地结合。例如,在生物医学领域,将出现集成了多种传感器和测量方法的“微流控芯片”,能够同时测量多种生物标志物。在材料科学领域,将发展出能够同时表征材料宏观、微观乃至纳米尺度性质的综合测量平台。 新测量领域的拓展是计量技术永恒的主题。随着科学探索的深入,将不断出现新的物理现象和技术需求,从而催生新的测量对象和测量方法。例如,对暗物质、暗能量的探测,对量子纠缠态的精密测量,对极端环境下(如超高温、超低温、强磁场)的测量,以及对复杂生命活动过程的动态测量,都将是未来计量技术需要应对的挑战。 同时,计量标准的更新与升级将持续进行。随着测量技术的进步,人类将能够以更高的精度定义和实现基本单位,从而进一步提升测量的可靠性和国际一致性。 本书的最后一章,旨在激发读者对计量技术未来发展的无限遐想,强调计量作为基础科学的重要性,并鼓励更多人才投身于这一领域,共同塑造人类更加精确、高效、美好的未来。 结语 《计量之基:精确测量与现代文明》期望通过对计量起源、核心原理、广泛应用、管理规范以及未来趋势的系统阐述,让读者认识到计量作为一门基础科学,其在人类文明发展进程中扮演的“隐形”而又“核心”的角色。从宏观世界的精准导航,到微观世界的细致探究;从生产制造的质量保障,到经济社会的公平交易;从科学研究的突破边界,到日常生活的美好体验,无一不凝聚着计量的智慧与力量。理解计量,就是理解科学的严谨,理解社会的基石,理解人类不断追求极致的决心。希望本书能为读者打开一扇认识计量科学的窗口,引发对这一领域更深层次的思考与探索。