什么是实物电压基准？

定义

计量基准按其定义计量单位的形式可分为自然基准和实物基准。自然基准是指以自然现象或物理效应来定义计量单位而以实物复现的计量基准；实物基准是以实物来定义、复现计量单位的计量基准，又称人工基准。

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实物电压基准定义

电学的计量标准，在建立量子电压基准之前，保存、复现和传递电压基本单位-伏特的方法是采用一组饱和式惠斯登标准电池的端电压的平均值来实现的。惠斯登电池两端的电动势约为1.018V，我们称这种由标准电池组构成的电压基准为实物基准。

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实物基准有什么弱点？

随着工业水平的提高，对计量工作准确度的要求也越来越高，而电压实物基准由于受制作工艺、使用材料、技术条件的限制，很难将它所保存的电压标准的不确定度水平进一步提高。同时，电压实物基准的弱点也越来越突出，主要有电池的保存环境和电池自身的稳定性。

对实物基准的保存，除了要考虑到实物基准免受各种(例如战争、地震、运输等)可能因素产生的机械损害之外，对大气压、湿度和温度等实验室的保存条件也提出了更高的要求。惠斯登电池的温度系数大约为40μV/ ℃。当存放电池的环境温度变化0.001℃时，由惠斯登电池所保存的电压标准将改变4×10-8。电池自身的不稳定性可以用年变换量的指标来描述。用高稳定性的量子电压基准对惠斯通电池所保存的lV电压标准进行观测发现，1.018V电压值随时间缓慢漂移，对所观测的一个电池组的平均值进行统计处理后得到年变化量约为1×10-7量级。

我国于1993年和1999年先后建立了lV和10V约瑟夫森量子电压基准，在电学计量领域里完成了电压单位伏特从实物基准到自然基准的过渡。自然基准比较实物基准不仅稳定性好、易复现，其不确定度的技术指标可以达到1×10-8的数量级。

审核编辑 黄宇