中国计量科学研究院量子电压基准研究与发展综述

对中国计量科学研究院(NIM)研究建立的约瑟夫森量子电压基标准及相关应用研究情况进行了综述。NIM自1993年研究建立了国家量子电压基准,之后进行了与国际计量局的1 V和10 V的两次现场比对,比对一致性的相对不确定度均小于1.1×10^(-10)。重点描述了NIM建立可编程量子电压基准(PJVS)的研究工作,以及以此为基础合成交流量子电压和交流标准源量值传递的进展情况,并介绍了对PJVS进行的一些创新和应用拓展的工作。

中国计量科学研究院建成的量子化霍尔电阻标准

国际计量委员会推荐 ,1990年 1月 1日起在世界范围内启用量子化霍尔电阻标准代替使用了几十年的电阻实物基准。中国计量科学研究院经过十几年的努力 ,于 2 0 0 3年建成了量子化霍尔电阻标准。自主研制了能满足实际量值传递工作要求的量子化霍尔器件 ,并建成了高精度的低温电流比较仪 ,以把量子化霍尔电阻量值传递到日常检定工作中使用的十进位电阻。课题成果中有多项独创性的成就。目前所建量子化霍尔电阻标准的不确定度为 10 -10 量级 ,达到国际领先水平。

科研成果管理数字化转型实践与探索——以中国计量科学研究院为例

科研成果管理是科研管理工作的重要环节,对科研工作的部署、科研计划的决策等科研管理活动具有反馈作用。在创新驱动发展的国家战略引导下,我国在科研领域持续增加投入力度,涌现了大量的科研成果,科研成果管理成为一项重要的研究课题。利用信息化手段管理大量科研成果,可以提升管理效率,在新的成果管理模式下,将更易体现成果管理的价值。本文以中国计量科学研究院为例,探索成果管理的价值以及管理方式,浅析成果管理信息化的优势,通过科研成果管理信息化系统的运行与应用,简化工作流程,提升科研成果的管理水平。

中国计量科学研究院真空标准简评

本文介绍并简评了计量院的真空标准体系。包括绝对标准、相对标准及漏率标准；并提供了计量院标准相关的数据和１９８４ 年参加国际比对的结果。

科研院所科技奖励管理工作的实践与探讨—以中国计量科学研究院为例

科技奖励是激发科研人员科技创新活力的重要举措之一。中国计量科学研究院作为国家最高计量科学研究中心,长期以来高度重视科技创新激励,通过设立中国计量科学研究院科学技术奖,进一步激发科研人员创新积极性,促进科技创新发展,营造良好科研创新生态。基于历史数据,系统梳理了2006—2022年中国计量科学研究院科学技术奖奖励申报和获奖情况,针对在科技奖励管理过程中发现的报奖数量持续下滑的现象,剖析存在的问题和形成原因,总结凝练了通过增设青年科技奖、调整奖励等级、提高奖励力度等方式激发科研人员报奖积极性的经验做法和管理成效,并就进一步优化奖励管理制度、加大成果宣传和科普力度、优化信息化系统等方面提出建议。

标准钢卷尺计量比对关键技术研究

标准钢卷尺是线纹计量器具检定系统中的三等线纹标准,用于我国大量钢卷尺等带状工作线纹尺的量值传递。为了保障我国标准钢卷尺的量值一致性,并科学评估我国计量机构标准钢卷尺的测量校准能力(CMC),中国计量科学研究院主导组织了首次全国标准钢卷尺计量比对(项目编号2019-B-05)。介绍了比对的基本情况、方案及比对结果,分析了比对结果及参比装置,研究了标准钢卷尺校准中关键技术问题及主要误差来源,提出了解决问题的方法,以推动标准钢卷尺量值校准能力的提升。

基于计量测试技术的气流组织与机房空调节能运行研究

为量化气流组织对机房空调节能的影响,以某数据中心作为测试对象,基于计量测试技术将抽象的气流组织参数化、指标化,通过测量数据的分析,指出了机房内气流组织存在的问题,并制定了有针对性的气流组织调优和空调节能运行策略。测试数据表明,在机房热环境满足国家标准要求的前提下,机房空调节能率超过28%。

生物计量研究现状及展望

生物计量属于计量科学中的新兴领域,主要围绕生物参考测量程序/方法、标准物质和计量溯源性开展研究,其目的是实现生物物质的特性量值和标称特性在国家和国际范围内的准确一致,并保证测量结果最终可溯源到国际单位制(SI)单位、法定计量单位或国际公认单位。通过综述生物计量的研究进展和面临挑战,提出应对措施和建议,以期为生物计量的发展提供借鉴和参考。

标准参考数据的科学内涵及发展战略研究

标准参考数据是一类高质量科学数据,兼具计量科学特征和技术标准属性,是国家重要的科技基础和战略资源。我国标准参考数据的研究与建设基本处于空白状态,大幅落后于国际先进水平,造成科学研究和生产的系统性风险。本文详细阐明标准参考数据的科学内涵、外延特征及其战略价值,深度分析美国标准参考数据的发展脉络、管理体系、国际影响及其实践应用,在此基础上梳理我国标准参考数据的发展现状,重点指出其中存在的概念不清晰、顶层设计不足、数据资源积累匮乏、管理体系缺失等关键问题,并系统地设计了我国标准参考数据的建设路径。研究建议,建立健全标准参考数据政策制度体系;强化研究与建设经费保障;加强宣传教育,加快人才培养;汇集多方力量,加大国际合作。

电磁计量学研究进展评述

2019年5月20日,国际单位制(SI)实现了7个基本单位均以基本物理常数为基准,计量体系迎来"计量单位量子化"和"量值传递扁平化"重大变革。电磁计量在计量学领域中占据极为重要的地位,开展电磁计量研究对保持我国量值传递先进性、促进计量学新发展具有重要意义。介绍了电磁计量的基本特性,综述了其在量子标准及芯片、能量天平、交流电量计量、交流阻抗及比率计量、高压计量、磁参量计量等方面的国内外发展现状,对电磁计量科学技术的发展趋势进行了展望。

新国际单位制对电磁计量体系的影响

从2019年5月起,以4个基本物理常数为基础的新国际单位制正式实施,全面实现了用基本物理常数定义基本单位、基本单位的量子化以及量子基准取代实物基准,开启了计量单位独立复现、不再依赖于国际计量局的全新局面。论述了新SI体系下电学计量体系相比于1990电学计量体系的变化,探讨了国际单位制变革所引发的电磁测量活动。

换热翅片几何量数字化测量技术研究及在智能制造中的应用

为解决换热翅片开窗角度的数字化测量问题,研究了面向换热器智能制造产线的翅片几何量参数测量装置。该装置采用激光轮廓传感器进行非接触测量,对获取的多组原始轮廓数据进行数据剔除和取均值预处理,将处理后的数据逐点求导以识别兴趣测量区域,在各兴趣测量区域采用定长逐点步进的方式进行最小二乘拟合运算,选取最优拟合线段进行夹角计算,可自动实现对翅片8个开窗角度及3个长度参数的测量,设计了基于JSON的数据交互格式实现与制造执行系统的数据对接。实验结果表明:装置角度测量最大允许误差(MPE)为±0.5°,具备数字化测量及数据交互能力,测量精度满足企业质控需求。

基于元数据的计量科学数据汇交系统研究

随着大科学装置的不断建设以及大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展,科学研究正在步入大数据时代,生命、天文、生态等各领域陆续建立科学数据中心,科学数据已成为支撑科技创新的重要资源。本文分析国内外科学数据管理情况,明确计量领域科学数据特点,基于元数据理念建立分层架构的计量科学数据汇交系统,并在标准化、技术、数据共享生态、数据市场化配置等4个方面提出发展建议,为计量领域科学数据汇交、管理水平的提升提供新的思考。

高纯金属纯度测量研究

高纯金属作为先进材料和化学成分量溯源的基础原料,其杂质和纯度量值是重要指标。全杂质元素扣除,即扣除包括非金属和气体元素等杂质的纯度测量方法已成为高纯金属纯度定值的权威方法。该文以高纯金纯度标准物质(GBW02793)为例,详细介绍了辉光放电质谱法、高分辨电感耦合等离子体质谱法、燃烧红外法和惰气熔融-红外热导法等多种方法在纯度测量中的研究要点。对引起辉光放电质谱测量偏差的重要因素—相对灵敏度因子进行了修正,将测量不确定度从200%降至30%。分别采用辉光放电质谱法和高分辨电感耦合等离子体质谱法两种方法对高含量的金属杂质元素Na、Fe、Cu进行测量,方法结果一致。痕量气体元素H、C、N、S采用惰气熔融-红外热导法和燃烧红外法进行测量,其含量分别为0.35、0.51、0.45、0.85 mg/kg,均低于定量下限。采用惰气熔融-红外热导法和二次离子质谱法对痕量氧含量进行了测量,两种方法结果相近。同时对惰性气体元素和放射性元素含量进行了合理评估,并对纯度测量不确定度进行了评定。最终得到扣除94种杂质元素的高纯金标准物质中金的质量分数为99.9995%,扩展不确定度为0.0002%。

中国超导电子学研究及应用进展

超导体的发现距今已有近110年了,高温超导体的发现也已经有30多年了.超导材料的电子学应用在最近一二十年取得了突破性进展.高温超导微波器件显示了比传统微波器件更优越的性能,已经在移动通信、雷达和一些特殊通信系统中取得了规模化应用.超导量子干涉器件以其磁场和电流测量的超高灵敏度,成为地质勘探、磁共振成像和生物磁成像等领域不可替代的手段.包括超导隧道结混频器、超导热电子混频器、超导转变沿探测器及超导单光子探测器等在内的超导传感器/探测器可以探测全波段的电磁波及各种宇宙辐射,具有接近量子极限的超高灵敏度,在地球物理、天体物理、量子信息技术、材料科学及生物医学等众多前沿领域发挥越来越重要的作用.超导参量放大器已经成为实现超导量子计算的关键器件.超导集成电路技术已被列入国际器件与系统技术路线图,成为后摩尔时代微电子领域的前沿阵地之一.在计量科学中,超导约瑟夫森效应及约瑟夫森结阵器件被广泛应用于量子电压基准和国际单位制基本单位的重新定义中.在当前的量子信息技术热潮中,超导电子学扮演重要角色,同时量子热潮也大力推动了超导电子学的发展.本文主要对近几年我国超导电子学研究和应用的现状与进展进行概括总结.

中国的国家长度基准:稳定在^(127)I_2超精细结构上的633nm He-Ne激光——现代计量科学专题之三

介绍了长度基本单位的三次定义。阐述了复现新米定义的基准装置碘稳频633nm He-Ne激光波长基准的工作原理。并着重介绍了我国长度基准装置的改进,包括光机结构及吸收峰的自动识别及锁定电子系统。给出了国际比对的结果。

无铅/少铅核辐射防护材料X射线铅当量测量研究

新型无铅/少铅核辐射防护材料被越来越多地应用于军事领域,用于保障军队人员的安全和身体健康。基于目前军用核辐射防护服屏蔽性能无法准确测量以及溯源问题,为满足国际上主流军用核辐射防护服辐射性能评价需求,建立了用于防护服铅当量测量装置,通过蒙特卡罗模拟和实验测量相结合方式建立了有效能量在130 keV条件下铅当量测量参考辐射质。采用窄束测量条件完成标准铅片的屏蔽性能测量,并对部分厂家生产的军用核辐射防护服材料进行了屏蔽效率与铅当量测试,铅当量测量结果的相对扩展不确定度为4.2%(k=2),为后续更多的军用核辐射防护材料的出厂前性能测试提供测量参考。

超临界二氧化碳流量测量方法研究

在临界点附近的超临界流体,操作温度或操作压力的微小变化,都会引起超临界流体密度的很大变化,因此,尚无能够满足实时、准确、可溯源要求的超临界流体流量测量方法及仪表。该文首先分析超临界二氧化碳在拟临界温度区域的物理特性;然后分别研究科里奥利质量流量计和差压流量计的超临界流体测量特点,确定流量测量所需的工况条件;最后提出一种以科里奥利质量流量计对差压流量计进行动态密度修正,从而提高超临界流体质量流量测量精度的流量计组合方法。验证实验中,该文以质量法液体流量标准装置对上述两种流量计进行校准,再基于雷诺数近似原理采用质量法气体流量标准装置进行模拟测试,评估动态响应能力及两种被测介质之间的测量误差。实验结果表明:该流量计组合方法具备超临界二氧化碳流量测量的能力,可实现以科里奥利质量流量计作为工作级标准的超临界二氧化碳量值溯源。

中国与美国环境空气监测用标气管理比较与经验启示

中国生态环境监测事权上收改革后,生态环境监测工作实施的主体呈现多元化发展趋势,作为生态环境监测关键“量具”的气体标准物质/标准样品涉及的制造商日趋多元化,其量值准确性和一致性直接影响中国大气环境监测数据的准确性和可比性。为掌握并提升中国生态环境监测在用气体标准物质/标准样品质量,总结了美国环境监测气体标准管理经验,提出中国气体监测用标准物质/标准样品管理建议,助力实现中国大气环境监测数据真、准、全、快、新。