量子电压标定的叠加型噪声温度计研究

发布时间：2021-06-24 16:21

　　针对传统开关切换型噪声温度计存在测量时间长且需要匹配传输线的问题,搭建了一种量子电压标定的叠加型噪声温度计,从而消除切换开关。该方案一方面不需要匹配传输线,另一方面允许增加传感器电阻阻值从而提高测量的信噪比。系统主要包括量子电压赝噪声源、低噪声放大滤波电路和高精度数据采集电路等模块。采用四阶拟合外推到直流以消除传输线效应的影响,从而得到正确的热力学温度值。恒温实验室的验证性实验表明,经过100 s测量得到的结果与名义温度值的相对偏差为0. 027%、不确定度为0. 16%,说明了所提出方案的可行性。 

【文章来源】：计量学报. 2020,41(01)北大核心CSCD

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【部分图文】：

互相关功率谱示意图

脉冲驱动的量子电压合成系统主要由约瑟夫森结阵芯片、微波驱动模块、低频驱动模块和电压测量模块组成[12～15]，如图3所示。其中，含有两个阵列、每个阵列含6 400个结的约瑟夫森结阵芯片放置在低温液氦杜瓦中。首先采用电流-电压扫描源连接至约瑟夫森结阵的输入端口，通过模拟示波器Tek.7603观察约瑟夫森结阵的输出波形;调整脉冲码型发生器ABG2的驱动参数，以驱动约瑟夫森结阵合成奇分布的参考电压噪声信号;最后通过数据采集卡NI PXI5922观察参考电压噪声信号的频谱。3.2 前置放大与滤波电路

模数转换电路采用高精度、高采样率的16位模数转换芯片AD7626实现对参考电压噪声信号和热噪声信号的采集。时序电路主要包含三路触发信号(两路触发信号用于模数转换电路，一路触发信号用于数据处理电路)和一路时钟信号。数据处理电路通过现场可编程门阵列(FPGA)实现数据的串并转换，并采用数据采集卡PCI 6541实现上位机与电路的数据通信。最后，采用LabVIEW和Matlab进行数据记录和热力学温度的计算。3.4 热噪声探杆

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于噪声温度计的铟凝固点热力学温度研究[J]. 周贞宇,屈继峰,周琨荔,姚燕,蔡晋辉,曾九孙,许勋.  计量学报. 2019(05)
[2]一种适用于现场原位校准的双输入激励方法[J]. 梁志国,吕国义,尹肖,孙浩琳,张大治.  计量学报. 2019(01)
[3]交流量子电压标准研究综述[J]. 周琨荔,屈继峰,张钟华,赵伟.  计量学报. 2017(04)
[4]退火对标准铂电阻温度计性能影响的研究[J]. 邓小龙,孙建平,乐恺,李杰,武鑫财.  计量学报. 2015 (01)
[5]噪声温度计中新型数字相关器设计[J]. 付云丰,屈继峰,张建强,周琨荔.  计量学报. 2014 (04)
[6]量子电压标定的噪声温度计系统设计[J]. 张建强,屈继峰,付云丰,姚燕.  传感器与微系统. 2012(09)
[7]交流约瑟夫森电压合成装置的研究[J]. 王曾敏,高原,李红晖.  计量学报. 2012 (02)

硕士论文
[1]四通道噪声温度计系统设计[D]. 付云丰.中国计量科学研究院 2013



本文编号：3247430