交流量子化霍尔效应的研究与应用

电阻有频率变差,电阻在交流状态下的溯源是计量领域的难题,以往采用交直流差可计算电阻实现了交流电阻的溯源,但存在稳定性和一致性较差的问题,当前采用交流量子化霍尔效应作为交流电阻标准成为计量领域的研究热点。其中需要解决交流量子化霍尔电阻及其向实物标准电阻传递的准确度问题。本文介绍了采用分裂式屏蔽结构克服交流量子化霍尔电阻频率误差的方法,研制10-8量级高准确度四端对电桥满足交流量子电阻的传递需求,研制完全等电位屏蔽结构的交流电桥校准装置保证四端对电桥的准确度,并介绍了交流量子电阻基准的应用领域。     

基于可编程约瑟夫森直流电压标准的量子直流纳伏电压标准研究

介绍了量子直流纳伏电压标准的基本原理、标准的组成、实现方案以及试验数据等等。量子直流纳伏电压标准基于交流约瑟夫森效应,利用可编程约瑟夫森直流电压标准的差分原理实现直流纳伏电压的产生。提出了量子直流纳伏电压标准的基本方案及改进设计方案,进一步提升了标准的性能。量子直流纳伏电压标准能够提供高准确度纳伏级量子化直流电压信号,不仅为纳伏级直流电压的精密测量提供了新的手段,还可以解决纳伏级直流电压的量值溯源难题。     

基于石墨烯的量子化霍尔电阻研究综述

电阻作为重要的元器件在电气电子及其他非电领域得到了广泛应用,对其阻值进行准确溯源和量值传递至关重要。相较于实物电阻计量标准,量子化霍尔电阻标准稳定性和准确性更高。目前我国国家/国防量子化霍尔电阻计量基准是基于砷化镓-铝砷化镓异质材料制成的,其对环境温度和外磁场要求高,普通计量实验室难以复现。石墨烯材料的出现为新型量子化霍尔电阻基准/标准的研制提供了可能。本文简述了石墨烯材料的制备方法及其量子化霍尔效应,介绍了石墨烯量子化霍尔效应的国外研究现状,分析了基于石墨烯材料的量子化霍尔电阻标准在研制过程中存在的问题,旨在为我国新型量子化霍尔电阻标准的研制提供参考。     

低磁场量子化霍尔电阻样品发展综述

基于量子化霍尔效应建立电阻标准是当今前沿计量技术,是国际上定义电阻单位的最高标准,其核心部件是量子化霍尔电阻样品,传统砷化镓样品通常需要工作在10 T以上的强磁场环境中,磁体研制难度大,成本高,不易推广应用。随着量子电阻标准小型化、低成本化和国产化的发展,研制低磁场量子化霍尔电阻样品是发展趋势。介绍了砷化镓、石墨烯和铁磁拓扑材料三种低磁场量子电阻样品的原理,总结了研究现状和存在的问题,从磁场、温度、测量不确定度和技术成熟度等方面分析了三种方法的优势及不足,旨在为我国发展低磁场量子电阻标准提供理论基础。     

量子电压的发展及应用

本文通过对直流电压国家副基准、可编程约瑟夫森直流电压标准、可编程量子低频电压标准、宽量程量子化电压标准、脉冲驱动型量子电压标准及便携式免液氦量子电压标准的描述，主要介绍了我国量子电压副基准的历史、现状、今后的发展及应用前景。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

电学前沿计量技术在航天型号保障中的应用

针对航天器中电学基准的长期稳定性、多种传感器输出电信号的线性度、电脉冲测量的时延等多个航天电测领域的难题,提出采用电学量子计量技术和计算基准技术的解决方案,可以10^-9量级的不确定度测量航天器中电阻基准短期变化量,从而推算出长期变化量,对航天器的稳定控制具有重要作用;可以极小的不确定度校准多种传感器输出的毫伏、微伏量级电压的线性度,对航天传感器测量准确度具有重要意义;可在10^-9秒量级确定电脉冲测量中电阻引入的时延,对航天器电推进系统的控制具有重要作用。     

直流高电压标准分压器周期校准方法的研究

建立直流高电压计量标准的关键是解决主要溯源设备的直流高电压标准分压器的高准确度校准问题。介绍了一种对额定工作电压高达100 kV的直流高电压标准分压器进行周期校准的方法,给出了具体的校准步骤并进行了不确定度的分析。该校准方法可以达到10-6量级的校准不确定度,已经在实际工作中得到应用,结果表明:直流高电压标准分压器新的校准方法是正确可行的,可用于高电压标准分压器的周期校准。     

PTB关于实现量子计量三角的研究

PTB量子计量三角的组成部分为量子霍尔电阻标准、约瑟夫森电压标准和一个电子计数电容标准(ECCS),而电容的校准能力在量子计量三角的建立过程中起了很重要的作用。为了计算电子个数,采用了一个被称为r电子泵的低温真空电容,其电容值为1pF的十进制整数值。目前整个设备尚未正式运行,某些部件还处于研制阶段。虽然低温电容值在循环后的重复性好于10-6,但是要使量子计量三角型的不确定度达到预期的10-7以内,30 s的电子测量的停留时间还是相对较短。此外,计算电容的校准能力和量子霍尔电阻均有所改进。     

一种1MHz高准确度交流电阻分压器的设计研究

本文主要探讨一种高准确度、多量程交流电阻分压器的原理、设计与校准,研究电压范围0.5V～600V、频率高达1MHz的交流电阻分压器,实现在现有技术基础上交流电压比例计量量程的扩展与应用.并通过宽频交流电压信号采样测量技术与同步采样触发技术,将分压器后端阻抗匹配增益缓冲放大器,实现对该高准确度交流分压器的校准测试.经测试...     

基于约瑟夫森效应的交流电压标准研究

叙述了基于约瑟夫森效应的交流电压标准的原理、实现方法以及主要不确定度来源,并对波形合成法和脉冲调制法两种实现方法所得到的交流电压标准性能进行比较。波形合成法适用于建立低频计量标准,脉冲调制法适用于高频计量标准。     

交直流电压转换标准的研制

介绍了实现交直流电压有效值测量的多种方式,分析了多元热电变换器产生交直流转换差的多种原因,说明了能够输出100mV热电势的多元热电变换器的研制方法,解决了其中一系列的关键问题。其中采用热偶过渡结构降低了端部效应的影响;采用回线加热结构及适当增加热偶对数和输入电流,使输出电压得到大幅提高,降低了灵敏度引入的不确定度;将计算机作为测试过程的控制和运算的中心,进一步提高了多元热电变换器的测量准确度。比对实验的结果表明：所研制的多元热电变换器的测量不确定度在10^-6量级（k=2）。     

交流电子负载校准技术研究

介绍了交流电子负载的校准方法、校准设备和校准原理等。交流电子负载是对是各种交流电源、UPS电源测试和老化试验的主要设备之一,其各项参数指标的优劣对被测设备的检测及故障分析具有重要意义。研究了交流负载的恒定电压、恒定电流、恒定电阻和恒定功率等功能的校准方法和指标,并通过实际测试、校准进行了验证,对校准结果的不确定度进行了评定,校准结果表明本文的校准方法能够满足仪器的技术要求。     

利用约瑟夫森电压标准装置测量直流电阻分压箱

提出了一种测量直流电阻分压箱比例的方法,利用可程控约瑟夫森电压标准装置(JVS)直接测量两个电压,计算其比例,具有测量周期短、准确度高、可靠性好的特点。还介绍了JVS和直流电阻分压箱的结构原理,以及测量分压比的技术。JVS能够短时间内连续多次测量10 V和1 V电压信号,几乎"同时"测量,通过合理设计测试方法和步骤,消除了以往测量方法中引线和其他测试设备以及电阻温度漂移的干扰,能够更加准确地测量出分压箱的分压比和线性度等指标,当测量分压箱比率为10∶1和100∶1时,测量的不确定度可分别达到1×10-7和3×10-7。     

火工品电参数测试技术研究

介绍了火工品电参数测试方法，搭建了火工品电参数测试系统。设计了火工品电容放电式点火电路，阐述了电容充放电原理和充放电电路的参数计算方法，实现了点火回路电流的测试。采用“四线”制测试方法实现对火工品桥路直流阻值瞬态变化特性的测试，通过点火回路电压值的变化进行了火工品桥丝熔断时间的测试，证明了采用本测试系统进行火工品电参数测试的可靠性和正确性，为火工品电参数测试的研究提供了有效的测试方法。     

火工品电参数测试技术研究

介绍了火工品电参数测试方法，搭建了火工品电参数测试系统。设计了火工品电容放电式点火电路，阐述了电容充放电原理和充放电电路的参数计算方法，实现了点火回路电流的测试。采用“四线”制测试方法实现对火工品桥路直流阻值瞬态变化特性的测试，通过点火回路电压值的变化进行了火工品桥丝熔断时间的测试，证明了采用本测试系统进行火工品电参数测试的可靠性和正确性，为火工品电参数测试的研究提供了有效的测试方法。     

数字仪器标准装置期间核查的实施

介绍了对数字仪器标准装置实施期间核查的时机、核查方案的策划、核查的频次、核查的方法、核查的记录方式和核查结果的处理。运用同量级比对的核查方法,通过对数字仪器标准装置的直流电压、交流电压、交流电流三个参数期间核查过程数据的分析,建立控制图,取得了对测量标准实施期间核查的成果。