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    我國能量天平參與約定值確定

    儀表產(chǎn)業(yè) 2020年11月26日 13:32:15來源:浙江計量院 13683
    摘要近年來,我國積極參與單位制的重大變革―千克的重新定義,自主提出的能量天平方案的測量水平得到了不斷的提升,經(jīng)過13年的發(fā)展,從無到有,比對測量結(jié)果達到先進行列。

      【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】 10月30日,計量局發(fā)布了千克復(fù)現(xiàn)方法關(guān)鍵比對的報告,中國計量院能量天平比對團隊采用NIM-2能量天平裝置代表我國參加了此次比對,我國的測量結(jié)果與比對參考值的相對偏差為1.17×10-8,綜合不確定度為4.49×10-8量級,成為繼加拿大、美國、計量局之后,第4個采用電天平方案在真空中達到10-8量級測量能力。這標(biāo)志著我國的測量數(shù)據(jù)得到計量委員會的認可,并參與約定值的確定,進而用于新定義實施后質(zhì)量單位的量傳。
     
      質(zhì)量單位千克的重新定義被學(xué)術(shù)期刊《自然(Nature)》稱為像尋找希格斯粒子一樣的世界6大科學(xué)難題之一。1975年英國國家物理實驗室(NPL)提出功率天平方案至今,上已經(jīng)為此付出了幾十年的努力。目前,能夠利用普朗克常數(shù)復(fù)現(xiàn)質(zhì)量單位千克的方法主要有3種,分別為:功率天平法、能量天平法和硅球方案。采用功率天平方案開展研究的,除英國外,還有美、法、韓、瑞士、加拿大、新西蘭、土耳其等國和計量局,歷時10~40多年不等。硅球方案由以德國計量院主導(dǎo),日本、意大利等國計量院參與組成的阿伏伽德羅常數(shù)合作組織聯(lián)合研究。2006年,中國工程院院士、中國計量院研究員張鐘華院士及其團隊自主提出一種新方案——能量天平方案。歷經(jīng)10多年的努力,團隊已經(jīng)研制成第二代裝置能量天平裝置NIM-2。
     
      2018年11月,第26屆計量大會的1號決議批準(zhǔn)了對千克等四個基本單位進行重新定義。2019年5月20日,質(zhì)量單位千克的新定義正式實施。但是,計量委員會認為,在2017年為質(zhì)量單位重新定義而進行平差時,各國提供的普朗克常數(shù)的測量結(jié)果的一致性不足以保證各個國家的裝置在復(fù)現(xiàn)質(zhì)量單位時是一致的。因此決定,在有充足的數(shù)據(jù)證明各個國家的復(fù)現(xiàn)裝置的一致性之前,質(zhì)量的量傳,將通過比對的方式,得到一個約定值,進而由約定值為基準(zhǔn)進行量傳。2019年,計量局組織了千克復(fù)現(xiàn)方法關(guān)鍵比對。目前上從事千克復(fù)現(xiàn)方案研究的有計量局和14個國家計量實驗室,其中7家采用3種不同方案參加此次比對包括,加拿大、美國、計量局、和韓國采用功率天平方案,中國采用能量天平方案,德國和日本采用硅球方案。
     
      參加此次比對的7家實驗室都為質(zhì)量測量水平實驗室,其中包括我國在內(nèi),共有六個國家達到了10-8量級的準(zhǔn)確度水平。中國計量院采用NIM-2能量天平裝置對兩顆比對樣品(1顆鉑銥合金砝碼和1顆不銹鋼砝碼)測量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分別為5.2×10-8和6.5×10-8。經(jīng)計量局對各國的數(shù)據(jù)綜合評定,我國的測量結(jié)果與比對參考值(KCRV)的相對偏差為1.17×10-8,不確定度為4.49×10-8,這相當(dāng)于要分辨出一頭長頸鹿(約1.8噸)吃下一片樹葉(約0.1克)后的體重變化量。此次比對數(shù)據(jù)表明,我國研制的能量天平試驗裝置的測量能力得到了計量委員會的認可,據(jù)此可以建立我國自主可控的質(zhì)量單位復(fù)現(xiàn)裝置和新的質(zhì)量量值傳遞系統(tǒng)。
     
      近年來,我國積極參與單位制的重大變革―千克的重新定義,自主提出的能量天平方案的測量水平得到了不斷的提升,經(jīng)過13年的發(fā)展,從無到有,比對測量結(jié)果達到先進行列。

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