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。     

可编程约瑟夫森电压标准低温探杆的设计

由于约瑟夫森电压标准的关键器件——约瑟夫森结需要工作在4.2 K的低温环境中[1],而标准使用的其它仪器则工作在室温环境中,因此需要设计一种沟通低温环境和室温环境的测试探杆,即可以将偏置电流和75 GHz微波传送到约瑟夫森结上,又可以将约瑟夫森结产生的量子电压输出到校准所需的仪器上。本文对可编程约瑟夫森电压标准的低温探杆的绝热设计、精密电测设计和微波传输设计做了介绍。     

用标准电池校准固态电压标准

介绍了用１．０１８Ｖ的标准电池,通过分压器校准１０Ｖ固态电压标准的方法,分析并解决了所遇到的问题,对校准不确定度进行了分析。在校准实验室能力测试中,对核查标准—参加过国际比对且经约瑟夫森电压标准校准的７３２Ｂ固态电压标准进行了校准,其校准结果与约瑟夫森电压标准的校准结果相差２×１０－７,验证了该方法的可靠性和实用性。     

约瑟夫森电压标准的低温系统

主要介绍了采用G-M制冷机作为冷源,可以随时启停的用于约瑟夫森电压标准的低温系统,介绍了系统组成工作原理及技术难点的解决方法并给出了测量结果。结果表明该低温连系统的研制成功并启用,有效的降低了约瑟夫森阵列电压标准的运行费用,提高了经济效益。由于采用了自动化控制技术,实现了运行系统的全自动化运行模式,简化了操作步骤,提高了工作效率。     

一种超低频标准电压和标准相位产生器

该仪器用来产生超低频标准电压和标准相位。它采用数—模变换的方法产生模拟正弦信号,用参考标准直流电压确定输出电压,具有移相输出和参考输出。介绍了仪器的工作原理和所采取的技术措施,进行了误差分折。     

对10V直流电压参考标准校准方法的探讨

介绍３种校准１０Ｖ直流电压参考标准的方法，并对３种校准方法进行了详细的误差分析。第１种方法是由美国ＦＬＵＫＥ公司生产的３３５Ａ型直流标准电压源，７２０Ａ型Ｋ－Ｖ分压器，８４５ＡＲ型零值检测器和０．０００２级控温标准电池构成校准系统，其传递误差小于１×１０￣（－６）。在该方法中用英国ＤＡＴＲＯＮ公司的４０００Ａ型直流标准电压源取代３３５Ａ，其传递误差可降低到０．４×１０￣（－６）。第２种方法是由７２０Ａ型Ｋ－Ｖ分压器，８４５ＡＲ型零值检测器和０．０００２级控温电池构成校准系统，其传递误差小于０．３×１０￣（－６）。第３种方法是由３３５Ａ型直流标准电压源，７２０Ａ型Ｋ－Ｖ分压器、８４５ＡＲ型零值检测器，１５５型零值检测器和０．０００２级控温电池构成校准系统，其传递误差小于０．２×１０￣（－６）。在同样的条件下，对上述３种方法进行了比对（３种方法所用的标准电池为同一１０只组电池），比对结果表明，３种方法之间的误差小于０．３×１０￣（－６）。     

高准确度直流标准电流源的校准与不确定度评定

利用Fluke8508A参考级数字多用表和Guildline9334A直流标准电阻作标准,采用电流电压转换法,实现对高准确度直流标准电流源准确、可靠的校准。通过对其测量不确定度进行准确、详细的评定,证明可圆满地实现误差为±0．003％的高准确度直流标准电流源的校准,从而大大增强了对高准确度直流标准电流源的校准能力。     

HJ405直流电压标准的设计

介绍了高稳定性的直流电压参考标准的研制 ,该标准器可取代 0 .0 0 0 2级以下的标准电池 ,具有较高的应用和推广价值     

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。     

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。     

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。     

不同驱动电压波形对电润湿液体透镜驱动效率的影响

研制了测试电润湿液体透镜在驱动电压作用下变焦过程的装置，详细分析了测试机理，用该装置实验研究了交流电压、交直流混合电压及直流电压三种不同波形驱动电润湿液体透镜的变焦过程，结果表明交流电压的驱动效率最高，交直流混合电压驱动效率次之，直流电压驱动效率最低；并对这一结果作出了合理的解释。     

100 A直流大电流标准及检定系统

介绍了一种新建立的直流大电流标准及检定系统。该系统由直流标准电压源、跨导放大器、零磁通电流互感器、分流器、标准电阻和数字电压表组成 ;直流电流输出范围为 0～10 0A ,不确定度为 5× 10 - 4,直流电流测量范围为 0～ 12 0A ,不确定度为 5× 10 - 5。分析了常用的直流大电流测量方法 ,介绍了系统的硬件设备组成 ,简述了关键设备的基本原理和校准测试方法 ,并给出了测试结果 ,该标准的建立将满足 10 0A以下直流大电流源、直流大电流表。     

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。     

电学量子计量技术的进展与趋势

介绍了电学计量在直流电压、直流电阻量子化溯源的新进展,在交流电压、交流电阻量子化溯源的新突破,以及电学量子三角形闭合互证的新方法,并对电学量子计量技术在质量单位定义和普朗克常数测定中发挥的作用进行了描述。     

0—10V高稳定直流电压基准的研究

介绍一种0～10V可调直流电压基准的设计。该电压基准通过对电压平均技术和双通道脉宽调制分压技术的研究与应用，既可使用内部高稳定直流电压基准，也可外接高稳电压基准实现0V～10V直流电压的连续输出，保障了直流电压基准输出的连续性与稳定性，其10V输出稳定度指标优于2·10^-6／y（恒温条件下），可广泛用于高水平电压标准器的研制。     

直流电压国家计量副基准与德国PTB国家计量基准的比对

介绍了直流电压国家计量副基准与德国国家物理技术研究院的国家计量基准的比对情况。比对采用北京无线电计量测试研究所提供的两只固态电压标准作为传递标准,以间接比对方式进行,其比对的差值分别为1.018V:2.7×10-8,μc=1.1×10-7;10 V:1.6×10-8,μc=5.1×10-8。     

我国超导技术应用的重大科研成果

1992年8月国家技术监督局批准航空航天部二院二○三所研制的超导约瑟夫森效应2e/h测量装置作为国家临时电压自然基准正式启用了。从此,我国采用了自然基准代替电压实物基准,该基准是我国超导技术应用的重大科研成果。目前,二○三所在原有科研成果基础上进行电压量值的保存和电压传递方法的研究,以实现超导电压基准的自动化测量。直流电压是电学和无线电计量中的一个重要参数。70多年来,各国计量科学工作者都采用一组精心挑选和考核的惠斯顿标准电池电动势的平均值来保存本国的电压单位,其准确度为n×10~(-6)。1992年超导约瑟夫森效应被发现后,世界各国应用它把电压测量转换     

100V直流电压精确测量装置

１００Ｖ直流电压精确测量装置主要用于工频电能计量标准中。文中对装置的方案考虑、工作原理、理论计算作了阐述，同时介绍了在装置研制过程中所解决的一些关键技术问题。     

直流电压校准装置

本文译自美国FLUKE公司的“SeminarNotes”。它介绍的先进的直流电压校准装置由5440A直流电压校准仪、732A直流参考标准和752A参考分压器组成。