直流电压标准及工作特点

作者:老电工2020年01月19日 08:02

有关直流电压标准及工作特点,电压和电阻是电磁学中的两个基本量,电压标准有标准电池、齐纳管电压标准、约瑟夫森量子电压基准等,电阻标准有精密线绕电阻与霍尔电阻基准等。

直流电压标准及特点

电压和电阻是电磁学中的两个基本量。电压基准和电阻基准——〉其他电磁量基准。 

1、电压标准 

标准电池(实物基准, 10-6); 

齐纳管电压标准 (固态标准, 10-6); 

约瑟夫森量子电压基准 (量子化自然基准,10-10)。

2、电阻标准 

精密线绕电阻(实物标准); 

霍尔电阻基准(量子化自然基准,10-9)。

3、直流电压标准

1. 标准电池

原理:利用化学反应产生稳定可靠的电动势 (1.01860V)。有饱和型和不饱和型两种类型。

饱和型特点:电动势非常稳定(年稳定性可小于0.5μV,相当于5×10-7),但温度系数较大(约-40μV/℃)。用于计量部门恒温条件下的电压标准器。 

不饱和型特点:温度系数很小(约-4μV/℃),但稳定性较差。用于一般工作量具,如实验室中常用的便携式电位差计。

使用中应注意: 1)不能倾倒;不能震动、冲击(不易运输)。 2)温度修正(特别是对饱和型)。 3)标准电池存在内阻,仪表输入电阻应较大。

2. 齐纳管电压标准原理

利用齐纳二极管的稳压特性制作的电子式电压标准(也称为固态电压标准)。 

齐纳管的稳压特性仍然存在受温度漂移的影响,采用高稳定电源和内部恒温控制电路可使其温度系数非常小。

将齐纳管与恒温控制电路集成在一起的精密电压基准源,如LM199/299/399、REF系列。

3. 约瑟夫森量子电压基准原理

基于约瑟夫森(Josephson)效应的量子电压基准 约瑟夫森效应约瑟夫森隧道结:在两块相互隔开(约10埃的绝缘层)的超导体之间,由于量子隧道效应,超导电流(约mA量级)可以穿透该绝缘层,使两块超导体之间存在微弱耦合,这种超导体-绝缘体-超导体(SIS)结构称为约瑟夫森隧道结。

约瑟夫森效应:当在约瑟夫森结两边加上电压V时,将得到穿透绝缘层的超导电流,这是一种交变电流,这种现象称为交流约瑟夫森效应。

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