電壓和電阻是電磁學中的兩個基本量。電壓基準和電阻基準——〉其他電磁量基準。
1、電壓標準
標準電池(實物基準,10-6);
齊納管電壓標準(固態(tài)標準,10-6);
約瑟夫森量子電壓基準(量子化自然基準,10-10)。
2、電阻標準
精密線繞電阻(實物標準);
霍爾電阻基準(量子化自然基準,10-9)。
3、直流電壓標準
1.標準電池
原理:利用化學反應產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的電動勢(1.01860V)。有飽和型和不飽和型兩種類型。
飽和型特點:電動勢非常穩(wěn)定(年穩(wěn)定性可小于0.5μV,相當于5×10-7),但溫度系數(shù)較大(約-40μV/℃)。用于計量部門恒溫條件下的電壓標準器。
不飽和型特點:溫度系數(shù)很?。s-4μV/℃),但穩(wěn)定性較差。用于一般工作量具,如實驗室中常用的便攜式電位差計。
使用中應注意:1)不能傾倒;不能震動、沖擊(不易運輸)。2)溫度修正(特別是對飽和型)。3)標準電池存在內(nèi)阻,儀表輸入電阻應較大。
2.齊納管電壓標準原理
利用齊納二極管的穩(wěn)壓特性制作的電子式電壓標準(也稱為固態(tài)電壓標準)。
齊納管的穩(wěn)壓特性仍然存在受溫度漂移的影響,采用高穩(wěn)定電源和內(nèi)部恒溫控制電路可使其溫度系數(shù)非常小。
將齊納管與恒溫控制電路集成在一起的精密電壓基準源,如LM199/299/399、REF系列。
3.約瑟夫森量子電壓基準原理
基于約瑟夫森(Josephson)效應的量子電壓基準約瑟夫森效應約瑟夫森隧道結(jié):在兩塊相互隔開(約10埃的絕緣層)的超導體之間,由于量子隧道效應,超導電流(約mA量級)可以穿透該絕緣層,使兩塊超導體之間存在微弱耦合,這種超導體-絕緣體-超導體(SIS)結(jié)構(gòu)稱為約瑟夫森隧道結(jié)。
約瑟夫森效應:當在約瑟夫森結(jié)兩邊加上電壓V時,將得到穿透絕緣層的超導電流,這是一種交變電流,這種現(xiàn)象稱為交流約瑟夫森效應。
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