質量量子基準新方案—測量慣性質量的擺動周期法研究

第 1章引言 . 1

1.1質量量子基準研究的意義 . 1

1.1.1 質量量子基準研究是建立基本物理常數(shù)為基礎的 SI新體制的需要 1
1.1.2 質量量子基準研究是建立精密基本物理常數(shù)新體系的需要 . 7
1.2質量量子基準研究現(xiàn)狀 9

1.2.1 質量量子基準研究方法概述 . 9

1.2.2 電天平法原理及進展 . 10

1.2.3 硅球方案原理及進展 . 16

1.2.4 兩種方案測量的結果及存在的問題 . 17

1.3本論文主要研究內容 . 18

第 2章擺動周期法的基本原理 . 21

2.1擺動周期法的基本思路 21

2.1.1 精密測量砝碼慣性質量 21

2.1.2 建立質量-時間-電學量的精密聯(lián)系 22

2.1.3 擺動周期法設計 27

2.2擺動周期法求解普朗克常數(shù) . 29

2.2.1 擺動天平微分方程 . 29

2.2.2 擺動周期法的基本方程 31

2.2.3 替代法求解普朗克常數(shù) 33

2.3雙 Kelvin電容器系統(tǒng)準彈性理論 . 34

2.3.1 Kelvin電容器模型概述 . 34

2.3.2恢復力矩主分量求解 . 35

2.3.3靜電恢復力矩殘差分量的求解 36

2.4擺動周期法的非線性分析 . 42

2.4.1相平面穩(wěn)定域 . 42

2.4.2相平面極限環(huán)方程 . 44

2.4.3擺動周期方程的解及其非線性 45

2.5本章小結 46

第 3章實現(xiàn)擺動周期法的試驗裝置和測量系統(tǒng)研制 . 49

3.1試驗裝置概述 . 49

3.2傳感器系統(tǒng) . 50

3.2.1位移傳感器 . 51

3.2.2速度傳感器 . 57

3.3負阻能量補償系統(tǒng) . 60

3.3.1執(zhí)行器 . 60

3.3.2負阻能量補償?shù)脑O計 . 62

3.4雙 Kelvin電容器系統(tǒng) 64

3.5直流電壓源的研制 . 67

3.6懸掛電極定位系統(tǒng) . 74

3.7擺動周期測量系統(tǒng) . 77

3.8自動加、減砝碼系統(tǒng) 79

3.9自動化測量平臺 80

3.10本章小結 81

第 4章試驗結果及其不確定度分析 83

4.1天平靈敏度和等臂性驗證 . 83

4.2擺動周期的測量結果 . 85

4.3彈性系數(shù)的測量結果 . 89

4.4電壓測量結果 . 92

4.5普朗克常數(shù)測量結果 . 93

目錄 19
4.6不確定度評估 . 95

4.7本章小結 97
第 5章結論與展望 . 99

5.1結論 . 99

5.2展望 101
參考文獻 107
后記 .117