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Exploration of Ground Verification for Adaptability Research of Metrology Standards in Space
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摘要: 空间计量是保证地外空间测量单位统一、测量准确可靠的技术和管理活动。以研究空间计量为出发点，选用标准电阻器和电压基准器作为研究对象，探索空间应用电学标准器的地面验证试验硬件平台，设计了一套地面验证试验平台，通过对设计平台测量不确定度分析，测量不确定度可以达到10−5量级，为开展空间计量需求奠定基础，但是该系统仅针对一定范围的实物电阻和特定电压量值进行了验证，对于其他电学标准器的地面验证系统还需进一步研究。Abstract: Space metrology is a technical management activity that ensures the uniformity, accuracy, and reliability of measurement units in outer space. This article takes the study of space metrology as the starting point, selects standard resistors and voltage benchmarks as the research objects, explores the ground test hardware platform for space application electrical standards, and designs a ground verification test platform. Through the analysis of the measurement uncertainty of the design platform, the measurement uncertainty can reach the level of 10−5, laying the foundation for the development of spatial metrology requirements. However, the system has only been validated for a certain range of physical resistance and specific voltage values, and further research is needed for ground verification systems of other electrical standards.
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Key words:
- metrology /
- space metrology /
- standard resistors /
- voltage reference
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图 1 标准电阻地面验证试验方案示意图
Figure 1. Diagram of standard resistance ground verification scheme
图 2 电压基准器地面验证试验方案示意图
Figure 2. Diagram of voltage reference ground verification scheme
图 3 手动测量电连接器直连方案原理图
Figure 3. Schematic diagram of manual measurement of electrical connector direct connection
图 4 参数测量自动化方案原理图
Figure 4. Schematic diagram of automatic measurement of electrical connector direct connection
图 5 四线手动测试标准电阻影响量分析图
Figure 5. Analysis of the influence of standard resistance in 4-wire manual testing
图 7 两线法手动测试标准电阻影响量分析图
Figure 7. Analysis of the influence of standard resistance in 2-wire manual testing
图 9 手动测量电压基准影响量分析图
Figure 9. Analysis of the influence of manual testing voltage reference
图 11 四线法自动测量标准电阻影响量分析
Figure 11. Analysis of the influence of standard resistance in 4-wire automatic testing
表 1 四线手动测量电阻不确定度分析一览表
Table 1. List of uncertainty analysis for four wire manual resistance measurement
不确定度来源 标准不确定度 数字表电阻测量最大允许误差 8.08×10−6Ω 被校四线电阻测量重复性 2.89×10−5Ω 
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表 2 两线手动测量电阻不确定度分析一览表
Table 2. List of uncertainty analysis for two wire manual resistance measurement
不确定度来源 标准不确定度 数字表电阻测量最大允许误差 4.62×10−6MΩ 被校两线电阻测量重复性 1.8×10−5MΩ
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表 3 手动测量电压不确定度分析一览表
Table 3. List of uncertainty analysis for manual voltage measurement
不确定度来源 标准不确定度 数字表电压测量最大允许误差 1.79×10−5V 被校电压测量重复性 4.32×10−5V
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