約瑟夫森結陣器件的研究進展

作　　者：郭小瑋[1] 遲宗濤[1] 曹文會[1] 鐘青[2] 賀青[2] 李勁勁[2]
機構地區：[1]青島大學,山東青島266003 [2]中國計量科學研究院,北京100013
摘　　要：介紹了約瑟夫森效應在電壓基準方面的應用，綜述了目前國內外對用于電壓基準的約瑟夫森結陣的研究和發展過程，重點介紹了國內用于電壓基準的Nb／Nb，Si1-x／Nb單結的研究進展

不錯，就是第3頁不清楚

不錯，就是第3頁不清楚
lymex 發表于 2014-4-16 16:43

    大神好久沒發大作了。

大神好久沒發大作了。
上帝 發表于 2014-4-16 17:22

呵呵，最近對高精度大電流感興趣，正在試驗制作一個30A-600A的測量裝置，目標是0.001%。

呵呵，最近對高精度大電流感興趣，正在試驗制作一個30A-600A的測量裝置，目標是0.001%。 ...
lymex 發表于 2014-4-17 08:40

    哇塞，記得發貼哈哈，大電流現在很多計量所也是頭痛的問題

哇塞，記得發貼哈哈，大電流現在很多計量所也是頭痛的問題
上帝 發表于 2014-4-17 08:51

好的，大概還要個把星期可以做完。

回復 4# lymex


    10ppm的精度，大神的自我要求也太高了，不過不知道您是如何跨過標準源和burden voltage這兩道坎的。

回復  lymex


    10ppm的精度，大神的自我要求也太高了，不過不知道您是如何跨過標準源和burden voltage ...
河東居士 發表于 2014-4-25 12:15

是用了LEM的一個磁通門傳感器，就是一個非常精確的1500:1變流器，把0-600A的電流變成了0-400mA，這樣用2.5歐電阻就可以采出0-1V的電壓。至于標準源，我這里有托馬斯1歐電阻，還有4910-1V電壓基準。

回復 8# lymex


    首先我懷疑這種感應式的原理能否做到如此高的精度，我不懷疑這種原理的分辨率，但我懷疑它的重復性和線性度，此外，就算它沒誤差，精確地轉換為小于400mA的電流，后邊測量電路的設計與標定我估計也會是一個巨大的挑戰，我主要是擔心電阻的自熱問題，不過我還是要為大神的勇氣而鼓掌，不要忘了成功的那一天和我們分享快樂，Good luck!

回復  lymex


    首先我懷疑這種感應式的原理能否做到如此高的精度，我不懷疑這種原理的分辨率，但我懷 ...
河東居士 發表于 2014-4-27 15:04

謝謝您的鼓勵！
我主要是給自己定一個高一些的目標，也許夠不著，也許需要跳著腳。
LEM的那個傳感器我已買進7、8個了，各種不同時期的，已經做了很多測試，包括電流背靠背測試（這樣就不依賴后面400mA的分流電阻了），初步結果相當不錯。磁通門其實與DCC的原理是一樣的，只不過有簡化。線性指標是<1ppm的，電流比率穩定性指標是<1ppm/月。國內較大電流的DCC好像做到0.1ppm的也有很多。
這個傳感器我拆了一個，比較復雜，里面的鐵心就有7部分（其中2部分沒在照片上）：
   



有關400mA電流測試的問題，的確同等關鍵。我打算用Vishay的VHP-4做分流電阻，這個也買了一些，屬于金封金屬箔，TO-3的外殼，加散熱片最大允許10W耗散，流過400mA時耗散為0.4W，但也需要大的散熱片和風冷。這個電阻我在1A精密恒流源里面用過，表現很好。溫漂典型值2ppm，實際測試下來大多都滿足，而且有很小的。為了了解其結構，也拆過：





最后，前面提到的大電流標準源的問題，30A和120A的我在做，還有個600A的也在準備，不過看來需要比較長的時間，有個帖子發了一半暫停中。其中的電流傳感器同樣是這個LEM的。

30A-600A是ACA還是DCA？

回復 10# lymex


    太復雜了，很多東西都不知道，沒想到感應式的傳感器可以做到這么高的精度和穩定性，長見識了。
    提一些粗淺的建議，僅供參考，說錯了也別笑話：

    1. 我不清楚LEM的傳感器二次輸出對負載是否敏感，如果您也沒把握的話建議400mA的測量采用有源測量，這樣對傳感器來說負載基本為0，不隨電流變化，也許線性度會好些
    2. 我還是覺得burden voltage選1V有點大了，從電壓測量的角度滿量程在100mV以上應該就可以滿足精度要求了
    3. 另外您似乎是用1V電壓源和1ohm電阻產生1A的基準電流，我擔心1ohm電阻在1W時電阻是否會有不可接受的變化，而且我估計您應該是用兩個跟隨器作功放去帶這個電阻，那么兩個運放的offset voltage將成為問題，我覺得簡單的用斬波運放可能是不行的，因為估計這里會有EMF的問題

    再次祝您成功！

30A-600A是ACA還是DCA？
dsa 發表于 2014-4-29 21:30

都可以。LEM這個傳感器IT 600-S，是交直流兩用的，交流頻響到100kHz，當然我測試或校準的時候是用直流。

回復  lymex


    太復雜了，很多東西都不知道，沒想到感應式的傳感器可以做到這么高的精度和穩定性，長 ...
河東居士 發表于 2014-4-30 12:04

沒問題，回答如下：

1、IT 600-S對輸出負載不敏感，因為輸出和補償線圈是串聯的，輸出多大電流就補償多大電流，是一個大環路負反饋。
LEM的補償式傳感器都是這樣，一個簡圖最能說明問題：



因此，該傳感器對負載沒有敏感性，只要輸出電壓在內部放大器的動態范圍之內。
采用Burden Resistor的方式也是廠家建議的，最簡單，影響也最小。用有源負載的話恐怕有其它變數。


2、選1V也是廠家建議的。
選100mV的話就是熱電動勢占的比例就太大了，微伏級別，恐怕難于滿足不了10ppm級別的要求。另外，低壓的話噪聲的影響也會增大。
另外，100mV的電壓對后續放大器也是考驗，比如8.5位萬用表3458A的放大器，在10V下指標最好，1V檔就有下降，而100mV檔的相對指標又下降了1/10。
君不見，Fluke A40B，Burden電壓一律0.8V，對于100A的那個也是，因此功耗會達到80W之巨，應該也是考慮了相同因素。
高聯的著名100A高精度分流器，也是1V：



另外，1V也是單位電壓，好用。不過，我真的考慮過用0.6V、0.3V、0.25V和0.2V，這些電壓作為保留和備用。

3、電流測量電路沒有基準電流。要求高的就直接用2.5歐Burden電阻輸出1V，另外有個獨立的放大器放大10倍輸出10V電壓信號，但這個就不如原始1V的好。

我說的1A恒流源是另外一個東西，與這個無關，是測量低阻用的，那個地方用的VHP-4的阻值是0.1歐，因此電壓是100mV、功率是0.1W。
那里面是用的零漂運放是ADA4528-1，新出的，性能很好，其噪聲指標不到0.1uVpp，這個是已經包含了可能的EMF。
零漂運放其實在高精度的電壓源里面和表里面一直在用，比如Datron 4910，Solartron 7081。

大電流的這個裝置是否重新開帖？詳細的說說？

下載下來慢慢看！

大電流的這個裝置是否重新開帖？詳細的說說？
斤斤計較 發表于 2014-4-30 17:50

好的，我會發兩個帖子：一個是粗泛的“LEM 高精度電流傳感器IT 600-S及其應用”，內容包括歷史篇、用途篇、測試篇、構造篇、使用篇和仿造篇。
另一個是“高精度30A-600A電流測量裝置”，包括 原理指標、測試驗證、改造組裝、整機測試等內容。