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基于原子频标的守时与远程时间比对虚拟实验设计与应用

2021-09-09田社平茅旭初

实验室研究与探索 2021年8期
关键词:测量实验

田社平, 韩 韬, 蔡 萍, 陈 欣, 茅旭初

(上海交通大学电子信息与电气工程学院,上海200240)

0 引 言

“检测技术”是测控技术与仪器专业的主干专业课。国际单位制、单位基准、基本单位复现等作为“检测技术”课的重要内容,对国民经济有极为重要的意义,也体现了自然科学和科学技术的最高水平[1-2]。

2018年,第26届国际计量大会通过了新修订的国际单位制,并于2019年5月20日正式实施。新修订的基本国际单位全部由物理常数进行定义,标志着国际单位制进入量子化时代[3-6]。这引发了国家测量体系的变革,使得科学技术、工程实际领域的过程、对象无处不测,无时不测,处处精准,时时基准。

基本单位的复现是世界最高标准,其实现装置也只能由世界各国最高计量组织投入大量人力、物力予以建立,并且这些装置的保存、复现、维护都有极为严格的规程和要求。新的量子化单位基准目前也只有世界发达国家能够全部复现。

如何解决基本单位量子基准在复现时面临复现成本高(如仪器设备为最高精度,非常昂贵)、实验条件苛刻(如要求原子钟保存在隔振、温湿度严格控制的环境中)的问题,帮助学生建立整条基准传递链的概念,让学生了解最新的计量基准/标准和计量检测技术,是开发本虚拟实验的主要目的。

在7个SI基本单位中,“s”的复现精度最高,目前文献报道的最高复现不确定度可达10-19量级[7]。为此,本实验以时间“s”这一SI基本单位为典型,设计和实现了“基于原子频标的守时与远程时间比对虚拟实验”,作为SI基本单位的量子计量虚拟仿真实验系列之一。……

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