如何做比现有测量条件精度更高的基准？

Doding

老大新开了这么一个版块，一直的疑问终于敢在这问问了，呵呵。


怎样利用现有的条件，做到精度更高的基准？

比如以前的万用表，最多就四五位，因为那时候的技术，精度就只能做到这了，后来出了六位八位的表，那更高精度的基准是怎么产生的？

如果不考虑成本的情况，做比现有精度更高的基准，能通过什么方法实现？怎么去验证新基准的准确度？

Doding

谢谢阿莫这么晚还来解答啊

我的意思是当前还没有这么高精度的标准时，如何保证更高精度标准的准确。不知道我有没有说明白，比如更高精度的电阻基准，如果没有这种精度的测量设备，可不可以通过别的方法实现
一直想不明白

gzhuli

有物理学这门学科去解决这个问题。
所谓的基准，其实就是一个物理学的单位，这个单位的定义是由物理学定律决定的，不是由仪器决定的。
仪器只是尽可能准确地去测定或还原这个单位。
所以，高精度的仪器通常是用物理方法获得的基准源去校正，例如电压用约瑟夫结，时间用铯原子钟等。
这些方法产生的基准是用理论计算方式得来的，可以说本身就体现了物理单位的定义。

Doding

有物理学这门学科去解决这个问题。
所谓的基准，其实就是一个物理学的单位，这个单位的定义是由物理学定律决定的，不是由仪器决定的。
仪器只是尽可能准确地去测定或还原这个单位。
所以，高精度的仪器通常是用物理方法获得的基准源去校正，例如电压用约瑟夫结，时间用铯原子钟等。
这些方法产生的基准是用理论计算方式得来的，可以说本身就体现了物理单位的定义。

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这么说新的基准是建立在新的方法或者材料学的进步基础之上的

hsztc

http://baike.baidu.com/view/957651.html

自然基准　　反映物质运动自然规律的基本物理常数导出的电学基准或电学标准。20世纪60年代以前，用绝对测定（见电单位的绝对测定）方法复现的电磁单位的量值用实物基准来保存。绝对测定的不确定度(见电磁测量误差)只能达到10-6～10-7量级。实物基准的年变化约为10-7～10-8量级。这种状况不能满足科学研究和生产的要求。60年代以来发展起来的自然基准为电学基准开创了新的局面。自然基准所复现的量值不受时间、地点、材料、样品尺寸、温度等各种因素的影响，具有很高的复现性和稳定性。
　　约瑟夫森效应和电压自然基准 在两块超导体之间隔以极薄的绝缘层，即构成一个约瑟夫森结。按照量子力学的规律，超导电流可以穿透绝缘层而在结内流动。如果在绝缘层的两边加上直流电压V，则结内会流动频率为f的高频交变超导电流，且电压，其中h为普朗克常数，e为基本电荷。这样，电压V可以由基本物理常数h和e的比值及频率f的数值决定，此即为约瑟夫森效应。f的测定不确定度可达到10-13量级。所以由约瑟夫森效应得到的结电压在原则上可达到与频率标准相近的稳定度和复现性。
　　单个约瑟夫森结的结电压仅为毫伏量级。1984年，联邦德国及美国利用约1500个约瑟夫森结相串联，得到了约 1伏的结电压，可直接与标准电池的端电压相比较，监视直流电动势基准的稳定性。
　　量子化霍耳效应和电阻自然基准 1980年，联帮德国科学家K.von克利青等人发现量子化霍耳效应，即在低于4.2开的低温和大于10特的强磁场中，半导体表面的二维电子气的朗道能级呈现分立效应。当电子填满某一能级时，半导体的霍耳电阻曲线上出现平台。平台处的霍耳电阻RH满足方程，n为整数或有理分数。由基本物理常数h和e2的比值即可决定霍耳电阻的数值，而且不包含频率因子。因此，用量子化霍耳效应建立的电阻自然基准的复现性和稳定度原则上不受限制。
　　核磁共振和磁场自然基准 当原子核在磁通密度为B的磁场中发生旋进时，旋进的角频率ω=γB（γ为原子核的旋磁比，是一种基本物理常数），如原子核同时还受到角频率为ω的电磁波的辐射，就会发生共振吸收。这种现象称为核磁共振。利用此种效应可建立磁场的自然基准，即用γ和频率值来决定磁通密度。

lymex

简单说，以前的电压基准是人为规定的，基准的保存用饱和电池，电压是1.0186xxxxxV。饱和电池现在还在用，很稳定，但太娇贵，温度系数大，温度变化后会的电压变化还很难恢复，也非常怕运输和搬运中的振动。

这样，异地传递和对比就很困难。后来有了固态基准，性能越来越好，有的甚至接近饱和电池。而固态基准非常坚固，完全没有饱和电池的娇气，因此在计量上主要作为传递、对比之用。同时，也出现一些可以作为基准用的固态基准，比如Datron 4910。

后来有了约瑟夫森结自然基准，只要有条件，任何组织都可以独立的、精确的复现电压。事实上，电压是靠频率传递过来的，频率基准是比电压基准更准确的。

好的基准要求要稳定不变，有了基准后要溯源（标定），无论是官方的还是非官方的。

stdio

神奇的自然规律。

csclz

顶，学习下

xpt2

利用电子技术，各种物理和化学的度量都可以转变为等精度的时间单位。
换言之，各种基准都可以从时基衍生出来。