测量电流很容易，但要实现高精度电流测量却不简单

买菜要称重量、交电费要看电表的读数、测血压要用到血压计，这些都是日常生活中的计量。据《长江日报》介绍，计量是指实现单位统一、量值准确可靠的活动。随着生产和科学技术的发展，现代计量已发展成覆盖长度、热学、力学、电磁学、无线电、时间频率、电离辐射、光学、声学、化学等十大类的独立学科。

分布式低负载系数电阻和精密电流传感器

（图片来源：中国计量科学研究院官网）

在我国历史上，计量被称为“度量衡”。秦始皇统一度量衡反映了古人的智慧，而我们现行的国际单位制最早形成于19世纪。据《光明日报》介绍，国际单位制是全球统一的计量单位制，其核心是七个基本单位，即时间单位“秒”、长度单位“米”、质量单位“千克”、热力学温度“开尔文”、电流单位“安培”、发光强度单位“坎德拉”和物质的量单位“摩尔”，它们是构成国际计量体系的基石。《中国质量报》指出，随着科技的不断发展，7个基本国际单位中，6个基准都已经实现了用微观量来重新定义，如用铯原子的振动频率来定义“秒”、用光在真空中的行进距离来定义“米”。可见在计量领域，人类对于精准度的追求是永无止境的。

精密测量的难题还有不少，下面就以电流测量为例，看看科学家们如何应对难题，又取得了哪些成效。

精密测量中的难题——电流测量

电学计量是现代计量科学中应用最为广泛的计量之一，电流测量是电学计量的核心和基础，而如何精确地进行电流测量却是精密测量的一大难题。据中国计量科学研究院官网介绍，欧姆定律是我们测量电流的普遍方法，其原理是通过测量待测电流在电阻上产生的电压降而测出电流大小，但由于电流通过电阻器件时会发热，导致电阻值发生变化，从而产生测量误差。因此，减小电阻的负载系数（电流通过待测电阻器件时因发热而引起的电阻值相对变化，即实际计算负荷容量和额定负荷容量的比值）成为电流精密测量的关键所在。

如何应对“负载系数”？

据《中国质量报》报道，早在2012年，国家就启动了“宽量限超高精密电流测量仪”项目，研制以极低负载效应分布式采样电阻为核心的3套科研仪器：宽量限超高精密电流测量仪、采样电阻负载系数校准装置、高稳定度恒流电源，分别开展新型电阻比材料特性、负载系数自校准方法的研究，试制开发新型高精度电阻元件，同时建立新型电阻合金材料温度系数数据库，开展相关研究，从而实现电流单位的准确复现，为我国电学计量体系奠定准确、可靠的计量基础。

应对成果怎么样？

根据国家质量监督检验检疫总局官网消息称，我国科学家提出了一种“基于链型电路的分布式极低负载效应采样电阻设计”，研制出一系列电阻负载系数达到量级的低负载系数电阻器件，并研制出采样电阻负载系数校准系统。据《中国质量报》报道，这些基于低负载系数电阻研制的电流测量仪、直流大电流校准装置、直流电流表检定装置、高稳定度电流源和低热电势扫描开关等系列仪器，打破了国外垄断，部分设备已应用于国防计量、新能源汽车、医疗诊断、冶金化工等领域。（刘洋）

本文由中科院物理所研究员吴光恒进行科学性把关。