36-EFT.WP.EDX.Current v1.0 | 第9章 计量链与实验可测量量（M10-*）

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第9章 计量链与实验可测量量（M10-*）

I. 章节目标与结构

1. 目标：定义 EDX.Current 的可测量量与统一计量链，固化溯源、同步、去嵌与路径改正的执行口径，建立不确定度预算与发布门限，使 S20-* / S40-* / S50-* / I30-* / 第8章 在同一计量框架下闭环。
2. 结构：M10-1 量值溯源 → M10-2 同步与漂移 → M10-3 不确定度预算与门限 → 数据结构与记录 → 可证伪准则 → 合规模板 → 对应与退化 → 跨章指引与小结。
3. 公共口径（到达时两式，须显式路径/测度并记录 delta_form）：
   • 常量外提：T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )
   • 一般口径：T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )

II. 可测量量与单位（最小清单）

• I(t)（A）、J(x,t)（A·m⁻²）、V(t)（V）、Z(omega)（Ω, 复数）、|Z(omega)|（Ω）、arg Z(omega)（rad）。
• T_arr（s）、ΔT_arr（s，路径差分）、n_eff(x,t)（—）、c_ref（m·s⁻¹）。
• 能量与功率：p = ( J · E )（W·m⁻³）、S（W·m⁻²）、u（J·m⁻³）。
• 同步相关：Δt_sync（s）、温度/应力/偏置作为环境量（SI）。
• 约束：所有关键等式需 check_dim=pass；相位—时延近似仅在相干窗内使用（见第8章与 S20-5）。

III. M10-1 量值溯源（Traceability Chain）

• 基准与标准件：时基（10 MHz/脉冲列）、电阻/电容/同轴/探头标准；校准证书与溯源链号纳入元数据。
• 夹具与去嵌（de-embedding）：对测量/仿真分别应用 deemb，固定 baseline_id；端口定义与顺序通过 anchors 对齐（见 I30-3）。
• 路径改正：依据 layout ↔ gamma(ell) 绑定将走线/回流映射为 {γ_p}，对 arg Z、T_arr 做路径改正与记录（见第8章）。
• n_eff 标定：材料/几何/边界三要素联合反演或对比基准装置；发布时给出 n_eff 的区间与方法简述（不可省略）。
• 一致性门：被动性（Re{Z}≥0）、K–K 一致性、check_dim、delta_form 一致。

IV. M10-2 同步与漂移（Sync & Drift）

• 时间基对齐：记录参考时钟/触发/采样通道；估计并补偿 Δt_sync，其相位等效：Δφ_sync(omega) = ( omega · Δt_sync )。
• 温度/应力漂移：将环境量变化映射为 n_eff 与 T_arr 的平滑重整化曲线；超出线性窗口即触发重标定。
• 告警与门限：|Δt_sync| > τ_gate 或 |d n_eff / dT| 超阈即标记数据“仅诊断”，不得进入发布口径。

V. M10-3 不确定度预算与门限（Uncertainty & Gates）

1. 组成：u_inst（仪器）、u_deemb（去嵌）、u_sync（时间基）、u_neff、u_path（离散化/几何）、u_env（环境）。
2. 合成（示例）：
   • T_arr：
     u^2(T_arr) ≈ Σ_i ( (Δell_i/c_ref)^2 u^2(n_eff(i)) + ( n_eff(i)/c_ref )^2 u^2(Δell_i) ) + u^2(Δt_sync)
   • arg Z：
     u^2(arg Z) ≈ u^2(arg Z)_inst + ( omega^2 · u^2(T_arr) ) + u^2(K–K_fit)
3. 发布门限（建议）：
   • u(T_arr) / T_arr ≤ 5%（工程）；≤ 1%（对标/发布）。
   • Re{Z}≥0、K–K 通过、check_dim=pass、delta_form 已记录。

VI. 数据结构与记录（最小模板）

metrology:

baseline_id: "BLSN-2025-EDX-001"

instruments: [{type:"VNA", model:"—", cal:"2025-08-01"}, {type:"scope", bw_GHz:—}]

standards: [{type:"thru"}, {type:"open"}, {type:"load"}, {type:"short"}]

deemb: {method:"TRL", version:"1.2", file:"/path/deemb.json"}

timebase: {ref:"10MHz", sync_scheme:"shared_ref+trigger", dt_sync_s: 2.0e-12}

env: {temp_C: 25.0, humidity_pct: 40.0, stress:"none"}

binding_ref: "LAY2PATH-xxxx"

arrival:

form: "n_over_c" # or "one_over_c_times_n"

gamma: "explicit"

measure: "d_ell"

c_ref: 299792458.0

Tarr_s: 1.234e-09

u_Tarr_s: 6.0e-12

n_eff:

method: "inversion"

value: [ ... ] # per segment or effective

u_rel_pct: 3.5

qa_gates: {check_dim:"pass", passivity:"pass", KK:"pass"}

VII. 可证伪准则（计量侧）

• 多路径切换：保持网表/材料不变，切换 layout → gamma(ell)；若 Δarg Z(omega) 未随 ΔT_arr 线性平移（相干窗内），否决路径建模或同步假设。
• 介质扰动：微扰 n_eff（温度/偏置），T_arr 应平滑变化且不引入非因果尖峰；否则否决核/权重模型（见 S40-* / S50-*）。
• 两口径一致性：同一数据集用两种 T_arr 口径计算结果应一致（在 u(T_arr) 范围内）；否则检查单位/路径/delta_form。

VIII. 合规模板（执行片段，可直接粘贴）

• 同步改正：phi_corr(omega) = arg Z_raw(omega) - ( omega · Δt_sync )
• 到达时离散估计：
  T_arr = (1/c_ref) · Σ_i n_eff(i) Δell_i 或 T_arr = Σ_i (n_eff(i)/c_ref) Δell_i
• 发布 QA：
  check_dim=pass ; Re{Z}≥0 ; KK_consistency=pass ; delta_form ∈ {"n_over_c","one_over_c_times_n"} (recorded)

IX. 与经典框架的对应与退化

X. 跨章指引与小结

• 前置与并行：I30-3（对齐 API）、第8章（路径/测度）、S20-5（相位—时延）、S40-* / S50-*（核与映射）。
• 后续：M20-*（实验设计与证伪）以本章的 u(T_arr)、u(n_eff)、QA 门限为验收条款。
• 小结：本章将可测量量、溯源链、同步改正与不确定度预算固化为 M10-* 的执行口径，确保张度地形、路径与阻抗的实验数据在统一计量门下可复现、可比较、可证伪。