用于执行超声波功率测量的台式Kibble天平

2019年，国际单位制(SI)根据与自然界相关的常数重新定义。这确保了SI未来的稳定性，并为使用包括量子技术在内的新技术来实施新定义提供了机会。这种不断提高的准确性需要通过以商定的测量单位定义为基础的稳定测量标准来实现。

千克现在根据普朗克常数来定义，普朗克常数是自然界的基本常数，可以使用基布尔天平(以前是瓦特天平)来实现，并以1970年代在NPL开发该仪器的布赖恩·基布尔命名。NPL的Mass小组与巴西INMETRO的超声实验室合作，设计并制造了一个原型台式Kibble天平，以执行参考水平的超声波功率测量，目前使用传统的质量天平进行测量。

这种原型辐射力天平(RFB)使超声波功率的测量直接可追溯到SI质量单位，这是通过普朗克常数的固定值实现的。超声波功率测量的新技术消除了测量局部重力加速度的需要，并允许在地球上任何地方测量超声波功率而无需进行重力校正。

超声波广泛用于工业和医疗目的。在工业中，它用于测试高价值的制造部件(例如，飞机部件)。在医疗应用中，它用于治疗目的，用于加热、消融或破碎组织，以及诊断，能够获得身体内部器官的非侵入性图像。

超声波最常见的用途之一是在怀孕期间监测胎儿的发育情况，但它也可用于生成心脏、血管、眼睛、甲状腺、乳房、肌肉等图像。因此，出于安全和效率的原因，必须准确测量输出功率电平。当前的可追溯性使用传统的质量平衡，通过标准重量进行验证，以校准初级超声波功率计，典型不确定度约为7%。

因此，基布尔天平技术在该领域的应用有可能简化溯源链，提高超声波功率计校准的重复性和准确性。更准确的测量有助于创造科学技术的进步，这反过来又允许更准确的测量。

NPL首席研究科学家StuartDavidson说：“这是一个很好的例子，说明了如何使用新的SI基本单位定义支持的下一代技术来简化测量并提高最终用户级别的准确性。”

NPL高级研究科学家EmilyWebster说：“很高兴能为超声波功率测量领域引入Kibble天平技术做出贡献。这是通过实施新的SI在使用点。这个项目发生在COVID-19大流行期间，它的成功凸显了合作伙伴在克服仅远程交互的挑战方面的创造力和承诺。”

INMETRO科学家RuanMayworm说：“这项工作证明了使用Kibble平衡原理测量超声波功率的可行性，为开发更精确的超声波功率测量系统打开了大门，并直接溯源到SI。此外，只有INMETRO和NPL之间的合作才有可能获得良好的结果，从而证明了不同国家计量机构之间的合作对于全球计量学发展的重要性。”

INMETRO超声实验室负责人RodrigoCosta-Felix强调了这种合作的重要性，“该项目的相关性是双重的。首先，我们能够证明Kibble天平可以以合理的精度测量超声波功率的概念，并且精度。其次，它清楚地表明计量学是一门从多学科和多领域相互作用中受益匪浅的科学。NPL在这方面的支持非常出色，”他说。

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