Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Josephson Voltage Metrology for Watt Balance Experiments at NIST

Tang Y.-H.

Measurement Automation Monitoring

|

2016

|

Vol. 62, No. 2

42--45

EN

The Planck constant, h, is one of the seven fundamental constants proposed to redefine the SI. It has been measured by the watt balance experiments since the 1980s. In its early days, the watt balance experiment played a vital role in determining the Josephson constant KJ-90 which was adopted internationally on January 1, 1990. The development of Josephson technology, especially the implementation of the Programmable Josephson Voltage Standard (PJVS) in voltage metrology has improved the uncertainty of voltage measurement in the watt balance experiment by more than two orders of magnitude. The Josephson voltage measurement in the watt balance experiment plays an important role in the proposed SI redefinition based on a set of fundamental constants. This paper will describe a brief history from the original NIST-1 watt balance in 1980s up to the most recent development of the NIST-4 watt balance. We will also discuss the role of voltage metrology in the watt balance experiments and the impact of the SI redefinition to the voltage metrology in the future.

2

Scanner configuration suitable for both Zener reference standards comparisons and JVS measurements

Šira M., Novákowá Zachovalová V., Streit J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 6

55-57

EN

In this paper configurations of national standards of DC voltage often used in National metrological institutes are discussed. The typical configurations of scanner used for comparing voltages of bank of Zener reference standards and for Josephson voltage systems are described. Both systems are often used in laboratories of national rnetrological institutes. This leads to duplication of nanovoltmeters in a laboratory or often change of connecting wires. New scanner configuration used for the connection of the bank of Zener reference standards and Josephson voltage system together is presented. The advantage is the necessity of only one nanovoltmeter and the fixed configuration without the need of changing the wires for the current ongoing measurement. The drawback is that offsets of the scanner influence the Josephson voltage system measurements. This configuration was already tested in Czech Metrology Institute. Scanner offsets have been measured by means of two methods: by replacing the Zener reference standard with short and by using Zener reference standard as a test device. Results showed that the offsets were small enough compared to the noise of the Zener reference standard. Also stability of offsets was measured and was found sufficient. Therefore the new configuration is suitable for everyday measurements at national standard of DC voltage.

PL

W pracy są dyskutowane konfiguracje państwowych wzorców napięcia DC często stosowanych w narodowych instytutach metrologicznych. Omówione są typowe konfiguracje skanera używanego dla porównania napięcia wzorców Zenera i napięcia wzorców Josephsona. Oba systemy są często używane w laboratoriach instytutów metrologicznych. Prowadzi to do podwojenia liczby nanowoltomierzy w laboratoriach i do częstej zamiany przewodów łączących. W pracy przedstawiono nową konfigurację skanera wykorzystywaną do pomiarów łączonych dwóch wzorców: Zenera wzorców napięcia i wzorców Josephsona. Zaletą tego sposobu jest stosowanie tylko jednego nanowoltomierza i brak potrzeby zmieniania przewodów łączących. Wadą jest wpływ napięcia offestu skanera na pomiary wzorca Josephsona. Przedstawiana konfiguracja skanera była już testowana w Czeskim Instytucie Metrologii. Offset skanera był mierzony dwoma metodami: przez zastępowanie wzorca Zenera zwarciem na wejściu skanera i przez wykorzystanie Zenera wzorca napięcia jako układu testowego. Wyniki pokazały, że napięcie offsetu skanera jest małe, porównywalne z szumem diod Zenera. Mierzona była także stałość napięcia offsetu i stwierdzono, że jest zadowalająca. Nowa konfiguracja skanera jest zatem odpowiednia dla codziennych pomiarów państwowego wzorca napięcia DC.

3

Operation and accuracy of an automated cryocooler-based 10 Volt Josephson Voltage standard system

Starkloff M., Wende G., Anders S., Schubert M., Meyer M., Meyer H. G.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 6

57-60

EN

A commercially available complete microprocessor controlled, fully automated 10 Volt Josephson voltage standard system operated with a cryocooler was developed in cooperation between IPHT and Supracon. The system operates with an array of altogether 19,700 SIS Josephson tunnel junctions. A direct comparison to a helium based system showed an agreement of 1.3 nV at a relative uncertainty of 2 × 10⁻¹⁰.

PL

Dostępny komercyjnie sterowany mikroprocesorowo i w pełni zautomatyzowany system wzorca napięcia 10 V ze złączami Josephsona pracujący z chłodziarką został opracowany w ramach współpracy między IPHT oraz Supracon. System ten pracuje z matrycą złożoną z 19 700 złączy Josephsona SIS. Bezpośrednie porównanie tego systemu z systemem chłodzonym ciekłym helem wykazało różnicę napięcia wzorcowego 1,3 nV przy niepewności względnej wynoszącej 2 × 10⁻¹⁰.

4

Josephson voltage standard comparison automation

Tang Y. H.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 6

60-61

EN

To ensure the uniformity of the representation of the volt based on K (sub)J-90', a series of key comparisons have been carried out by the Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) under the auspices of the Consultative Committee for Electricity and Magnetism (CCEM) using the BIPM. EM.K10 Technical Protocols Option A and Option B for the Josephson Voltage Standards (JVS) operated by National Metrology Institutes (NMI) around the world. These JVS comparisons are manually operated. Comparisons of this type can also be performed using the automatic protocol that was developed recently. The automatic protocol improves the comparison through the modification of the bias electronics and automation. This paper will present the principal for the automation and its practical realization. Examples detailing the actual usage of the automatic protocol by the Key Comparison, Regional Metrology Organization (RMO), and the National Conference of Standards Laboratories International (NCSLI] will also be presented. The uncertainty of the JVS comparison using the automatic protocol is comparable with that listed in the Key Comparison Data Base (KCDB).

PL

W celu zapewnienia jednakowego odwzorowanie jednostki V odtwarzanej za pomocą wzorca typu K (sub)J-90' przeprowadzono serię kluczowych porównań kwantowych wzorców napięcia Josephson (JVS) przez Międzynarodowe Biuro Miar i Wag (BIPM) pod auspicjami Komitetu Konsultacyjnego ds. Elektryczności i Magnetyzmu (CCEM) za pomocą protokołu technicznego BIPM.EM.K10 w wersji A i wersji B. Komparacje (porównania) zostały przeprowadzone przez państwowe instytuty metrologiczne (NMI) na całyrn świecie. Porównania wzorców JVS są wykonywane ręcznie. Porównania tego typu można również wykonać przy użyciu ostatnio opracowanego protokołu komparacji automatycznej. Protokół komparacji automatycznej ulepsza porównanie przez ograniczenie błędów systematycznych pochodzących od układów elektroniki i automatyki. W artykule zostaną przedstawione zasadnicze informacje o automatyce komparacji i jej praktycznej realizacji. Zostaną zaprezentowane przykłady rzeczywistego wykorzystania protokołu komparacji automatycznej w czasie porównań kluczowych, w porównaniach prowadzonych przez Regionalnych Ośrodków Metrologicznych (RMO] oraz przez Krajową Konferencją Laboratoriów Standardów Międzynarodowych (NCSLI). Niepewność tych porównań JVS, w których wykorzystano protokołu komparacji automatycznej jest porównywalna z wymienionymi w Bazie Danych Kluczowych Porównań (KCDB).