48-实验协议卡 Template v1.0 | 第4章 设备、材料与校准

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第4章 设备、材料与校准

I. 目的与范围（Purpose & Scope）

• 统一设备谱系标识、关键规格参数与材料清单的记录口径；规定校准层级、流程与新鲜度门，确保计量闭合与可复现。
• 适用：timing / imaging / spectral / mixed 模式的实验室、外场与远程观测；零阶近轴、小角、缓变介质场景。

II. 前置条件与输入（Prerequisites & Inputs）

• 设备谱系（Instrument Lineage）：instrument.id、make/model、serial、firmware、instrument.mode ∈ {timing|imaging|spectral|mixed}、channels[]。
• 关键规格（Key Specs）：δt_clk（定时分辨率）、σ_ro（读出噪声）、g（增益）、N_bits（位宽）、DR（动态范围）、PSF/MTF 指标、τ_sys（系统延时）、Δτ_ch（通道偏置）。
• 材料清单（Materials）：标准源/灯/脉冲器、光学元件、滤波器/掩膜、参考靶与工装；批次与有效期。
• 路径显式（若涉及到达时/相位）：gamma(ell) 与 d ell 成对；记录 delta_form ∈ {general, factored}。
• 参考量：c_ref (m/s)、λ_ref (m)、k_ref=2π/λ_ref (1/m)；量纲闭合经 check_dim 验证。

III. 执行步骤（Procedure）

1. 层级定义（Calibration Tiers）
   原级（Primary, 溯源）→ 转移（Transfer, 实验室）→ 在位（In-situ, 现场），逐级记录 calib.version 与 timestamp。
2. 在位校准（In-situ）
   • Timing：GNSS 1PPS 锁定 → PTP/NTP 回退；脉冲源/回环测 τ_sys 与 Δτ_ch；写入 clock_state 与阈值判定。
   • Imaging：Bias/Dark/Flat → PSF/畸变标定 → 线性度；输出 θ={bias, dark, flat, gain, PSF, distortion} 与不确定度 u(θ_k)。
   • Spectral：灯谱线拟合 → 波长解/色散表 n_eff(λ) → 线性度与波段配准。
3. 延时与色散（Delays & Dispersion）
   记录 τ_sys、Δτ_ch、温度系数；若宽带，提供 n_eff(λ) 或等效色散参数，分段使用。
4. 计量闭合（Dimensional Closure）
   • 到达时（两口径）：
     T_arr = ( 1 / c_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )；T_arr = ( ∫ ( n_eff / c_ref ) d ell )。
     相位：Phi = ( 2π / λ_ref ) * ( ∫ n_eff d ell )。
   • 文中显式 gamma(ell)、d ell；导出携带 check_dim_report.json。
5. 记录与锁定（Recording & Locking）
   将 instrument.*、θ 与 u(θ)、clock_state、τ_calib、see[]/references[] 写入 manifest.yaml 与 audit.jsonl。

IV. 质量门与停止准则（Quality Gates & Stops）

• G5｜校准新鲜度：|ts_start − calib.timestamp| ≤ τ_calib；超期进入限制模式或触发再标定。
• G6｜噪声与稳健性：残差稳健指标 Q_res 落入许可带；必要时报等价二阶代理。
• G4｜量纲闭合：p_dim = 1.0；T_arr 单位 s、Phi 单位 rad。
• G2｜引用合规：see[]/references[] 使用“卷名 + 版本 + 锚点（P/S/M/I）”，直指率 ≥ 90%。
• 停止：clock_state != locked 或 Δτ_ch 超阈、u(θ_k) 超限、p_dim < 1 → 标注 [Restricted] 并暂停/回退流程。

V. 产出与导出（Outputs & Exports）

• 数据：calibration.parquet（含 θ、u(θ)、τ_sys、Δτ_ch、clock_state）、observations.parquet。
• 报告：check_dim_report.json、quality_report.json、noise.json、audit.jsonl。
• 清单：manifest.yaml（version、see[]、references[]、checksum）、schema.json。
• 图板：PSF/MTF 曲线、畸变网格、延时与通道对齐趋势、色散表/带间配准图。

VI. 引用与版本（Citations & Versioning）

• 固定写法：见《<卷名> vX.Y》<章节> <锚点>；优先 P/S/M/I 锚点。
• 规范锚点：EFT.WP.Metrology.Instrument v1.0、EFT.WP.Metrology.Sync v1.0、EFT.WP.Metrology.TimeBase v1.0、EFT.WP.Metrology.PathCorrection v1.0、EFT.WP.Core.Metrology v1.0:check_dim、EFT.WP.Core.Equations v1.1:S20-1/S21-2。
• 公布仅用 v1.*；若引用 v0.*，显著标注“草案/非承诺”。

VII. 执行勾选清单（Checklist）

• instrument.id/mode/firmware 与 channels[] 已登记；关键规格（δt_clk, σ_ro, g, N_bits, DR, PSF, τ_sys, Δτ_ch）齐全。
• θ 与 u(θ) 已更新并写入 calib.version/timestamp；clock_state=locked。
• 若宽带：已提供 n_eff(λ)/色散参数并完成带内分段。
• 文中显式 gamma(ell)、d ell，数据层记录 delta_form；check_dim_report.json 通过。
• manifest.yaml / schema.json / quality_report.json / audit.jsonl / noise.json 就绪；图板包含 PSF/畸变/延时/对齐/色散。
• see[]/references[] 合规且直指率 ≥ 90%；对外发布版本锁定。