導讀：中國計量院成功研制新型立式可移動屏蔽電極計算電容裝置。該裝置是目前電磁計量領(lǐng)域內(nèi)除量子電壓和量子電阻之外具有高準確度水平（10-8）的裝置。
（驗收會現(xiàn)場）
計量工作的根本任務之一是保持單位量值的準確統(tǒng)一。單位制是計量學研究的基礎(chǔ)和核心。現(xiàn)行的單位制由七個基本單位（長度單位米、質(zhì)量單位千克、時間單位秒、電流單位安培、熱力學溫度開爾文、物質(zhì)的量單位摩爾質(zhì)量、發(fā)光強度單位坎德拉）和若干導出單位組成。為更好地復現(xiàn)、保存和傳遞基本單位的量值，2005年上提出了重新定義單位制基本單位的問題，建議將單位制基本單位定義在基本物理常數(shù)上，如用普朗克常數(shù)定義質(zhì)量單位千克，用基本電荷定義電流單位安培，用玻爾茲曼常數(shù)定義熱力學溫度開爾文，用阿伏加德羅常數(shù)定義物質(zhì)的量的單位摩爾。
2005年5月計量委員會、2011年10月第24屆計量大會先后形成決議，號召各國計量院測量上述四個基本常數(shù)。精細結(jié)構(gòu)常數(shù)與這四個基本常數(shù)之間有重要的關(guān)系，它的準確測量對四個基本常數(shù)的確定有重要的幫助。特別是由計算電容測量的精細結(jié)構(gòu)常數(shù)是直接建立在現(xiàn)有單位制之上的，由此確定的基本常數(shù)，以至隨后的新的單位制，將保持計量單位實際內(nèi)容不改變，例如，1千克的大米，盡管單位制定義改變了，它的質(zhì)量前后是一樣的。從而保證社會經(jīng)濟生活生產(chǎn)和科學研究不受單位制變革的影響。目前，計量局和美國、澳大利亞等先進國家都在研究新一代計算電容基準。
為了響應計量界的這一新的發(fā)展趨勢，在基本單位重新定義過程中掌握主動，2006年在科技部的支持下，中國計量科學研究院聯(lián)合國內(nèi)有關(guān)單位，申請了“十一五”國家科技支撐計劃項目“以量子物理為基礎(chǔ)的現(xiàn)代計量基準研究”，包括能量天平質(zhì)量量子基準、玻爾茲曼常數(shù)測量及熱力學溫度基準、精細結(jié)構(gòu)常數(shù)測量關(guān)鍵技術(shù)及電容基準、阿伏加德羅常數(shù)測量關(guān)鍵技術(shù)等9項量子計量基準及關(guān)鍵技術(shù)研究。經(jīng)過幾年的努力，該項目中的課題先后取得一系列成果，本課題的驗收標志著該項目的全部結(jié)束，為應對單位制的重大變革打下了堅實的基礎(chǔ)。
據(jù)課題負責人、中國計量科學研究院研究員陸祖良介紹，本課題研究過程中通過合作，使我國在該領(lǐng)域的研究很快進入前沿。課題組研制了新型的立式可移動屏蔽電極計算電容裝置，利用激光干涉儀實時測長，并與我國已經(jīng)建立的量子霍爾電阻裝置相結(jié)合，測量了精細結(jié)構(gòu)常數(shù)，技術(shù)指標達到先進水平，復現(xiàn)1pF電容單位的標準不確定度達到2.0×10-8。據(jù)了解，目前在此領(lǐng)域好水平為美國NIST的1.9×10-8。其余均大于2.8×10-8。
陸祖良介紹說，該計算電容裝置也是目前電磁計量領(lǐng)域內(nèi)除量子電壓和量子電阻之外具有高準確度水平（10-8）的裝置。它本身是交流阻抗的計量基準，在電力行業(yè)、電子行業(yè)、家用電器、通訊設(shè)備的質(zhì)量控制方面具有廣泛應用，對提高產(chǎn)品的競爭力發(fā)揮重要作用。
另據(jù)了解，該課題研究中具有多方面的創(chuàng)新工作：采用嚴格測量和靈活調(diào)整相結(jié)合方法，實現(xiàn)了主電極系統(tǒng)的對稱和平行的高精度要求；通過實驗驗證了電補償法的補償效果比機械補償法高一個數(shù)量級；提出一種電容電橋自動輔助平衡新方法，消除手動輔助平衡殘余不平衡負載的影響，提高了測量速度；提出了一種完全等電位屏蔽校驗方法，實現(xiàn)了工作狀態(tài)下感應分壓器的高精度校驗；課題在國內(nèi)實現(xiàn)四端對阻抗的高精度測量；采用了新的電容單位復現(xiàn)方法，操作過程簡單、方便、快捷。
