清华大学很好博士学位论文丛书质量量子基准新方案:测量惯性质量的摆动周期法研究

第 1章引言 . 1 1.1质量量子基准研究的意义 . 1 1.1.1 质量量子基准研究是建立基本物理常数为基础的 SI新体制的需要 1 1.1.2 质量量子基准研究是建立精密基本物理常数新体系的需要 . 7 1.2质量量子基准研究现状 9 1.2.1 质量量子基准研究方法概述 . 9 1.2.2 电天平法原理及进展 . 10 1.2.3 硅球方案原理及进展 . 16 1.2.4 两种方案测量的结果及存在的问题 . 17 1.3本论文主要研究内容 . 18 第 2章摆动周期法的基本原理 . 21 2.1摆动周期法的基本思路 21 2.1.1 精密测量砝码惯性质量 21 2.1.2 建立质量-时间-电学量的精密联系 22 2.1.3 摆动周期法设计 27 2.2摆动周期法求解普朗克常数 . 29 2.2.1 摆动天平微分方程 . 29 2.2.2 摆动周期法的基本方程 31 2.2.3 替代法求解普朗克常数 33 2.3双 Kelvin电容器系统准弹性理论 . 34 2.3.1 Kelvin电容器模型概述 . 34 2.3.2恢复力矩主分量求解 . 35 2.3.3静电恢复力矩残差分量的求解 36 2.4摆动周期法的非线性分析 . 42 2.4.1相平面稳定域 . 42 2.4.2相平面极限环方程 . 44 2.4.3摆动周期方程的解及其非线性 45 2.5本章小结 46 第 3章实现摆动周期法的试验装置和测量系统研制 . 49 3.1试验装置概述 . 49 3.2传感器系统 . 50 3.2.1位移传感器 . 51 3.2.2速度传感器 . 57 3.3负阻能量补偿系统 . 60 3.3.1执行器 . 60 3.3.2负阻能量补偿的设计 . 62 3.4双 Kelvin电容器系统 64 3.5直流电压源的研制 . 67 3.6悬挂电极定位系统 . 74 3.7摆动周期测量系统 . 77 3.8自动加、减砝码系统 79 3.9自动化测量平台 80 3.10本章小结 81 第 4章试验结果及其不确定度分析 83 4.1天平灵敏度和等臂性验证 . 83 4.2摆动周期的测量结果 . 85 4.3弹性系数的测量结果 . 89 4.4电压测量结果 . 92 4.5普朗克常数测量结果 . 93 目录 19 4.6不确定度评估 . 95 4.7本章小结 97 第 5章结论与展望 . 99 5.1结论 . 99 5.2展望 101 参考文献 107 后记 .117