可动屏蔽型计算电容复现电容单位的方法研究

中国计量科学研究院建立了标准不确定度为2＆#215;10-8的可动屏蔽型计算电容装置。该装置复现电容单位量值只与屏蔽电极所移动的轴向长度有关。采用激光干涉仪测量这个长度时，一般无法提供干涉条纹数。经典方法采用替换方法，逐步从已知的小整数扩大到大整数。过程复杂，所需条件多。提出了一种新的复现电容单位的方法。对应复现电容量值的干涉条纹整数由一个准确度等级相对较低的仪器直接确定。其干涉条纹小数则通过电容电桥的两次平衡确定。所需结构及过程简单，操作方便。给出了该方法的详细内容及其优点，报告了检查装置线性的实验及其结果。

单管计算电容式燃料液位传感器理论特性研究

由于计算电容原理在电磁计量领域具有极高的准确度,将其应用在传感器的研制上具有重要的现实意义。针对传统双层套筒的电容式液位传感器在加工及装配过程中极易引入误差、存在毛细现象等问题,首次将计算电容原理运用在燃料液位测量领域,对计算电容原理进行深入研究,设计新的计算电容结构并对其进行修正,同时结合新的结构建立新的燃料液位测量模型,得出相应的修正系数及液位测量公式。最后,以纯度为99.8%的无水乙醇作为被测燃料进行液位测量试验,燃料液位变化范围为180 mm,输出电容值在0.6 p F^17 p F之间,实验结果表明:燃料液位与传感器输出电容值具有良好线性关系,线性度达到0.48%。该研究为计算电容原理在工程中的应用奠定了理论基础。

采用电补偿方案的新一代立式计算电容装置

针对立式计算电容最大不确定度来源的端部效应误差,中国计量科学研究院经过多年改进,研制出的最优中空电补偿电极在计算电容模型装置上,没有采用加装钉子头进行补偿的电补偿方案,并完成了诸如端部效应误差的补偿效果、偏心效应误差等电气性能验证试验,成功应用在新一代立式计算电容装置上。实验结果表明,采用电补偿方案的新一代立式计算电容装置复现1 pF电容单位的相对标准不确定度为1.0×10^-8。

可移动屏蔽型计算电容研究

计算电容是目前电磁计量领域内除量子基准外准确度最高的装置。它是阻抗的基准;与量子霍尔电阻装置相结合,可以测量精细结构常数,对国际上重新定义基本单位有重要作用。本文介绍中国计量科学研究院正在开展的可动屏蔽型计算电容课题的情况,包括各方面的用途、原理、关键技术以及目前研究进展情况。

计算电容中Fabry-Perot干涉仪测量位移的相位修正方法

计算电容是复现电学阻抗单位的基准装置,利用计算电容值和量子霍尔电阻值可以准确计算出精细结构常数α.计算电容的本质是通过高准确度地测量屏蔽电极的位移,实现对电容量值的测量.因此,基于Fabry-Perot干涉仪的精密电极位移测量系统是计算电容装置中最为核心和关键的部分.在Fabry-Perot干涉仪测位移过程中,由于高斯激光束存在轴向Gouy相位,该附加相位将会引起相邻干涉条纹对应位移的变化(大于或者小于λ),导致位移的测量值与实际值存在偏差.本文阐述了高斯激光场的传播特性,利用高斯激光束在自由空间和透过薄透镜复振幅的变换关系,建立了计算电容装置中Fabry-Perot干涉仪透射光束的传输模型;通过对不同腔长的Fabry-Perot干涉仪透射光场相位的分析,获得了高斯激光束轴向Gouy相位修正与传输距离的关系.结果表明,当腔长从111.3 mm移动至316.3 mm时,在接收距离为560 mm的情况下,高斯光束轴向Gouy相位引起的位移修正的绝对值最小为0.7 nm,其相对相位修正量|δL|/|?L|=3.4×10^(-9).

单管计算电容式液位传感器的仿真与特性研究

计算电容式液位传感器采用计算电容原理,经过单管式轻量化的结构改良设计。为探究改良结构对传感器特性的影响,针对单管计算电容式液位传感器建立有限元模型,利用分析软件ANSYS仿真分析几个重要结构参数对传感器灵敏度的影响。特性试验表明:传感器输入输出曲线与仿真结果具有良好的一致性;在0~200 mm量程内传感器线性度为±0.8%,回程误差为±0.03 pF,液位测量的最大引用误差为-1.0%FS。该研究为计算电容式液位传感器的结构优化提供了理论基础,有利于该新型传感器在航空、航天燃料液位测量领域的应用推广。

NIM用计算电容测定的量子化霍尔电阻的SI值

量子化霍尔电阻的ＳＩ值的准确测定对进一步改进冯·克里青常数的准确度及国际基本物理常数平差均有重要意义。中国计量科学研究院于１９９４年春用计算电容测定了量子化霍尔电阻的ＳＩ值，测得ｉ＝１时的量子化霍尔电阻的ＳＩ值为ＲＨ＝２５８１２．８０８４（３４）Ω，其不确定度为１．３×１０－７（１σ）。

计算电容屏蔽电极位移测量的不确定度评估

计算电容是电学阻抗单位复现的基准装置,是电容、电感和交流电阻的溯源依据。它是电磁计量领域内除量子电压、量子电阻基准之外准确度最高的装置。计算电容装置实现微小电容值(0.2至0.6 pF)精确测量的关键在于对其屏蔽电极位移的高准确度测量。从计算电容屏蔽电极位移测量的基本原理出发,系统分析了屏蔽电极位移测量结果的影响因素,具体包含Fabry-Perot干涉仪的锁定、稳频激光波长的实时校准、残余气体折射率影响、测量余弦误差以及Gouy相位修正,结合计算电容测量结果的复现性,得到屏蔽电极位移测量的相对标准不确定度为4.7×10^(-9)。

机油品质的可计算电容测量方法研究

为实现发动机内机油品质的精确检测,解决传统介电常数测量法中电容传感器误差源多的不足,运用具有极高准确度的可计算电容原理,研制了可计算电容介电常数测量传感器。首先,设计了可计算电容介电常数传感器的结构,并针对可计算电容的输出值与其中物质介电常数有直接的关系,完善了对应的数学模型,同时,建立了有限元模型进行仿真验证分析;其次,搭建机油品质检测系统开展机油配比实验研究。实验表明:该方法可以对机油的品质进行检测,输出线性度为±4.4×10^(-4)%,最大测量不确定度为7×10^(-7)。

付氏展开法结合样条插值和变分技术计算微带交指型电容器的电容

本文运用付氏级数展开结合样条插值和变分技术计算微带交指型电容器的电容。它与有限元法十分相似,但具有不必进行单元剖分、矩阵方程阶数低、计算量小、解答精度高、边界条件能逐点准确满足、得到的是闭式解等优点。与谱域法等相比较、这一方法的突出优点是,对指线的条带数目N、及是否对称放置并无特别要求,同时也可考虑条带的厚度效应。

计及边缘效应的平行板电容器的电容计算

本文采用保角变换的方法求解计及边缘效应的平行板电容器的电容，并通过数值计算作出了Ｃ０／Ｃ与ｈ／ｄ的关系曲线，从中可以清楚地看到计及边缘效应对平行板电容器电容的影响．

电容计算的定义法和能量法

以求解一个非平行平板电容器的电容为例 ,给出了非规则形状电容计算的定义方法和能量方法 。

矩形柱电容器电容的简单计算方法

用简单方法计算矩形柱电容器的电容 ,并指出文献 [1 ]中的“电容特性普遍公式”实质上就是无限多个平行板电容器电容的串联公式 .

利用场强与电势的关系计算非平行平板电容器的电容

对于非平行平板电容器,利用电场与电势的基本关系,求解微分方程,得到电容器的电容值.

2个相同导体球之间的电容计算

采用镜像原理对 2相同导体球之间的电容进行了分析 ,并推出 2个不同的计算公式。通过实例 ,对

电荷非均匀分布的两导体间电容的计算

通过求拉普拉斯方程,确定空间电势的方法,来求相距很近的两长半圆柱导体间的电容,从理论上探 讨了极板电荷非均匀分布情况下电容的计算.

金属球与无限大导体平板系统电容的计算与讨论

根据数学物理理论 ,用电像法计算了金属球与无限大导体平板系统电容 ,描绘系统电容的函数图像 。

对偏心球形电容器电容的计算

在双球坐标系下采用分离变量的方法经推导求解了偏心球形电容器的电容 ,得到了它的级数解 。

计算电容器串、并联额定电压值的方法

在实际工作中,经常遇到电容器串、并联的问题。每个电容器的额定电压值是多少,一般都标注在电容器的外壳上。但几个电容器串、并联后额定电压值是多少,教材中没有论述,因习题中有讨论电容器是否击穿这类题目,为了加深对教材的理解和应用,这里介绍一种电容器串、并联后额定电压值的简单计算方法,供参考。

三相电动机改制单相接法及其电容计算

能否采用220V 单相电源运转三相电动机?只要改变接法并增加2只合适的电容器,就可以实现。特别是对于1kW 以下的三相电动机,改接既不会破坏电动机内部构造,也不会影响绝缘材质的绝缘强度。一些小风机、小水泵,通过这种改接,扩大了电机的使用范围,节约了开支。1 改制接法三相电动机的接法常用的有2种。