科技计划成果中陶科技成果＼２０１１年＼绍０９期＼编辑＼崔英俊＼Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｙｊ＠ｃｓｔａ．ｏｒｇ．ｃｎＣＨＩＮＡＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＣＨｌＥＶＥＭＥＮＴＳ可编程约瑟夫森量子电压基准研究课题负责人：高原课题参加人：李红晖王曾敏王磊钟青钟源完成单位：中国计量科学研究院ＤＯＩ：１Ｏ．５７７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—５６５９．２０１１．０９．００８（４）自主设计制作自动换向开关，其不可消除的热电势小于１ｎＶ，为课题指标达到３×１０－９不确定度提供了保证。（５）合成的工频方波周期信号与交流基波测量法之该课题研究的主要目的是以可编程约瑟夫森结阵为基础建立一套可编程约瑟夫森量子电压基准装置（ＰＪＶＳ），课题的主要目标是将我国直流１伏电压量值传递的不确定度技术指标从ｌ×１０－８提高到５×１０－９的量级，改变落后局面，使我国在量子电压领域重新回到国际先进行列；并且在合成动态量子电压信号方面做出尝试，间的差在ｌ×１０１的量级，比对结果达到先进水平。（６）利用ＰＪＶＳ生成的伏秒磁通的复现不确定度２×１０一。建立伏秒基准后，有望将磁通测量的不确定度提高２到３个数量级。此项技术属于创新型科研成果。为建立交流量子电压基准奠定基础。课题于２０１０年８月通过验收。３研究意义课题完成后，我国直流１伏量值传递能力大幅提升，１伏电压量值传递的技术水平重新回到国际先进行列，提高了国际话语权。ｌ取得的科研成果课题完成了可编程约瑟夫森量子电压基准的建立工作，并超额完成课题任务书中规定的２项重要技术指标１伏直流电压量值传递的不确定度达到１．９×１０～，优于课题原定指标５×１０一％动态信号的合成取得突破性进展，在国内率先合成峰值ｌＶ、６０Ｈｚ正弦信号，复现不确定质量单位千克是７个国际单位制基本单位之一，也是用实物复现的基本单位，目前各国科学家正围绕着实现质量自然基准开展大量研究工作，建立质量自然基准势在必行。由于电压测量的不确定度会对质量自然基准的测量度达到３．１×１０－６，优于课题预定５×１０－６的技术指标，与国家交直流转换标准的间接比对在２“Ｖ以内。不确定度产生２倍影响，因此，直流１Ｖ量值传递水平的提高同时还能够为我国质量自然基准的研究项目提供重要支持，具有重要意义。课题完成的直流电压测量不确定度小于２×１０＿９，保证了电压对质量测量的影响在１０＿ｓ量级。目前国内交流电压基准仍然使用实物基准，由于实物基准稳定性不高，随着时间的推移，量值难免发生微小的变化，交流量子电压的成功合成为进一步用自然基准取代实物基准奠定了基础。课题自主研发的交流量子电压合成装置能够成功合成频率２００Ｈｚ以下，峰值ｌＶ的交流量子电压，技术指标进入该研究领域的先进行列，２关键技术及创新点（１）用自主研制的微波源与反馈驱动电路组建微波锁相环路，成功将微波频率锁定在±ＩＨｚ以内。目前，美国国家标准技术研究院（ＮＩＳＴ）、德国联邦物理技术研究院（ＰＴＢ）所达到的锁定水平也是士ｌＨｚ。微波频率的锁定范围是评定约瑟夫森电压基准复现量子电压精度的重要指标，士ｌＨｚ频率锁定技术为保证量子电压的复现精度达到ｌ×ｌＯ叫１量级奠定了基础。（２）自主制作的低温波导杆，微波能量损耗ｌｄＢ／ｍ，保证了结阵器件对微波功率的需求。（３）设计制作任意波形合成器，其中的关键设备“多通路高速电流源驱动电路”为课题组自主研制，可以真正合成幅值连续可调的方波、三角波、锯齿波等各种周期函数。大大拓展了动态合成信号的应用领域，属于自主创新技术。我们的创新工作还体现在如下优点：合成信号的幅值可连续调节、操作简单、软件编程方便、造价低廉。・为进一步建立我国交流电压自然基准奠定了良好基础，并有望今后进一步开展将交流约瑟夫森电压的应用扩展到建立功率基准、校准热电偶等领域，为我国电学计量工作的进步开展更丰富的研究工作。可编程约瑟夫森量子电压基准的建立极大拓展了量子电压的应用领域，同时进一步提高了国内整体直流电压测量和检定的测量精度，为我国的高科技领域如国防工业、航天航空以及精密仪器事业的发展提供了关键技术保障。嘲国家科技支撑计划课题（２００６ＢＡＦ０６８０２）。万方数据可编程约瑟夫森量子电压基准研究
刊名：英文刊名：年，卷(期)：
中国科技成果
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY ACHIEVEMENTS2011(9)
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