约瑟夫森结阵器件的研究进展

作　　者：郭小玮[1] 迟宗涛[1] 曹文会[1] 钟青[2] 贺青[2] 李劲劲[2]
机构地区：[1]青岛大学,山东青岛266003 [2]中国计量科学研究院,北京100013
摘　　要：介绍了约瑟夫森效应在电压基准方面的应用，综述了目前国内外对用于电压基准的约瑟夫森结阵的研究和发展过程，重点介绍了国内用于电压基准的Nb／Nb，Si1-x／Nb单结的研究进展

不错，就是第3页不清楚

不错，就是第3页不清楚
lymex 发表于 2014-4-16 16:43

    大神好久没发大作了。

大神好久没发大作了。
上帝 发表于 2014-4-16 17:22

呵呵，最近对高精度大电流感兴趣，正在试验制作一个30A-600A的测量装置，目标是0.001%。

呵呵，最近对高精度大电流感兴趣，正在试验制作一个30A-600A的测量装置，目标是0.001%。 ...
lymex 发表于 2014-4-17 08:40

    哇塞，记得发贴哈哈，大电流现在很多计量所也是头痛的问题

哇塞，记得发贴哈哈，大电流现在很多计量所也是头痛的问题
上帝 发表于 2014-4-17 08:51

好的，大概还要个把星期可以做完。

回复 4# lymex


    10ppm的精度，大神的自我要求也太高了，不过不知道您是如何跨过标准源和burden voltage这两道坎的。

回复  lymex


    10ppm的精度，大神的自我要求也太高了，不过不知道您是如何跨过标准源和burden voltage ...
河东居士 发表于 2014-4-25 12:15

是用了LEM的一个磁通门传感器，就是一个非常精确的1500:1变流器，把0-600A的电流变成了0-400mA，这样用2.5欧电阻就可以采出0-1V的电压。至于标准源，我这里有托马斯1欧电阻，还有4910-1V电压基准。

回复 8# lymex


    首先我怀疑这种感应式的原理能否做到如此高的精度，我不怀疑这种原理的分辨率，但我怀疑它的重复性和线性度，此外，就算它没误差，精确地转换为小于400mA的电流，后边测量电路的设计与标定我估计也会是一个巨大的挑战，我主要是担心电阻的自热问题，不过我还是要为大神的勇气而鼓掌，不要忘了成功的那一天和我们分享快乐，Good luck!

回复  lymex


    首先我怀疑这种感应式的原理能否做到如此高的精度，我不怀疑这种原理的分辨率，但我怀 ...
河东居士 发表于 2014-4-27 15:04

谢谢您的鼓励！
我主要是给自己定一个高一些的目标，也许够不着，也许需要跳着脚。
LEM的那个传感器我已买进7、8个了，各种不同时期的，已经做了很多测试，包括电流背靠背测试（这样就不依赖后面400mA的分流电阻了），初步结果相当不错。磁通门其实与DCC的原理是一样的，只不过有简化。线性指标是<1ppm的，电流比率稳定性指标是<1ppm/月。国内较大电流的DCC好像做到0.1ppm的也有很多。
这个传感器我拆了一个，比较复杂，里面的铁心就有7部分（其中2部分没在照片上）：
   



有关400mA电流测试的问题，的确同等关键。我打算用Vishay的VHP-4做分流电阻，这个也买了一些，属于金封金属箔，TO-3的外壳，加散热片最大允许10W耗散，流过400mA时耗散为0.4W，但也需要大的散热片和风冷。这个电阻我在1A精密恒流源里面用过，表现很好。温漂典型值2ppm，实际测试下来大多都满足，而且有很小的。为了了解其结构，也拆过：





最后，前面提到的大电流标准源的问题，30A和120A的我在做，还有个600A的也在准备，不过看来需要比较长的时间，有个帖子发了一半暂停中。其中的电流传感器同样是这个LEM的。

30A-600A是ACA还是DCA？

回复 10# lymex


    太复杂了，很多东西都不知道，没想到感应式的传感器可以做到这么高的精度和稳定性，长见识了。
    提一些粗浅的建议，仅供参考，说错了也别笑话：

    1. 我不清楚LEM的传感器二次输出对负载是否敏感，如果您也没把握的话建议400mA的测量采用有源测量，这样对传感器来说负载基本为0，不随电流变化，也许线性度会好些
    2. 我还是觉得burden voltage选1V有点大了，从电压测量的角度满量程在100mV以上应该就可以满足精度要求了
    3. 另外您似乎是用1V电压源和1ohm电阻产生1A的基准电流，我担心1ohm电阻在1W时电阻是否会有不可接受的变化，而且我估计您应该是用两个跟随器作功放去带这个电阻，那么两个运放的offset voltage将成为问题，我觉得简单的用斩波运放可能是不行的，因为估计这里会有EMF的问题

    再次祝您成功！

30A-600A是ACA还是DCA？
dsa 发表于 2014-4-29 21:30

都可以。LEM这个传感器IT 600-S，是交直流两用的，交流频响到100kHz，当然我测试或校准的时候是用直流。

回复  lymex


    太复杂了，很多东西都不知道，没想到感应式的传感器可以做到这么高的精度和稳定性，长 ...
河东居士 发表于 2014-4-30 12:04

没问题，回答如下：

1、IT 600-S对输出负载不敏感，因为输出和补偿线圈是串联的，输出多大电流就补偿多大电流，是一个大环路负反馈。
LEM的补偿式传感器都是这样，一个简图最能说明问题：



因此，该传感器对负载没有敏感性，只要输出电压在内部放大器的动态范围之内。
采用Burden Resistor的方式也是厂家建议的，最简单，影响也最小。用有源负载的话恐怕有其它变数。


2、选1V也是厂家建议的。
选100mV的话就是热电动势占的比例就太大了，微伏级别，恐怕难于满足不了10ppm级别的要求。另外，低压的话噪声的影响也会增大。
另外，100mV的电压对后续放大器也是考验，比如8.5位万用表3458A的放大器，在10V下指标最好，1V档就有下降，而100mV档的相对指标又下降了1/10。
君不见，Fluke A40B，Burden电压一律0.8V，对于100A的那个也是，因此功耗会达到80W之巨，应该也是考虑了相同因素。
高联的著名100A高精度分流器，也是1V：



另外，1V也是单位电压，好用。不过，我真的考虑过用0.6V、0.3V、0.25V和0.2V，这些电压作为保留和备用。

3、电流测量电路没有基准电流。要求高的就直接用2.5欧Burden电阻输出1V，另外有个独立的放大器放大10倍输出10V电压信号，但这个就不如原始1V的好。

我说的1A恒流源是另外一个东西，与这个无关，是测量低阻用的，那个地方用的VHP-4的阻值是0.1欧，因此电压是100mV、功率是0.1W。
那里面是用的零漂运放是ADA4528-1，新出的，性能很好，其噪声指标不到0.1uVpp，这个是已经包含了可能的EMF。
零漂运放其实在高精度的电压源里面和表里面一直在用，比如Datron 4910，Solartron 7081。

大电流的这个装置是否重新开帖？详细的说说？

下载下来慢慢看！

大电流的这个装置是否重新开帖？详细的说说？
斤斤计较 发表于 2014-4-30 17:50

好的，我会发两个帖子：一个是粗泛的“LEM 高精度电流传感器IT 600-S及其应用”，内容包括历史篇、用途篇、测试篇、构造篇、使用篇和仿造篇。
另一个是“高精度30A-600A电流测量装置”，包括 原理指标、测试验证、改造组装、整机测试等内容。