可编程约瑟夫森结阵电压输出算法比较

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作者 乔瓛 曹文会 +2 位作者 李劲劲 万军 佘冠华 《计量学报》 北大核心 2025年第3期412-418,共7页

介绍了用于可编程约瑟夫森结阵电压输出的平衡三进制算法和非整数进制算法的原理。通过1个实际可编程约瑟夫森结阵的案例,从算法的执行流程、时间复杂度、结数偏移量、区段选取情况等方面对这2种算法进行了全面的比较分析。发现非整数... 介绍了用于可编程约瑟夫森结阵电压输出的平衡三进制算法和非整数进制算法的原理。通过1个实际可编程约瑟夫森结阵的案例,从算法的执行流程、时间复杂度、结数偏移量、区段选取情况等方面对这2种算法进行了全面的比较分析。发现非整数进制算法拥有更简洁的执行流程,更高的运算速度,可以选择更少子结阵输出相同的电压。而在绝对结数的偏移量方面,2种算法的结果几乎是一致的。另外,非整数进制算法既可以用于二进制和三进制序列表达整数计算,也可以用于非整数制序列整数表达计算,这种性质充分表明了其具有非常高的优越性。 展开更多

关键词 电学计量 量子电压标准 可编程约瑟夫森结阵 平衡三进制 非整数进制 时间复杂度

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10 V可编程约瑟夫森结阵特性与激励系统研究

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作者 王曾敏 李红晖 +4 位作者 段梅梅 吴然 王思云 廖福剑 王磊 《计量学报》 北大核心 2025年第1期99-105,共7页

研究了10 V可编程约瑟夫森结阵的结构和低温超导特性,分析了10 V可编程结阵的激励算法和激励系统结构,提出了数字多用表的结阵超导特性扫描方法,与传统基于示波器的观测方法相比,大幅提升了结阵超导特性扫描和评估的准确性。实验结果表... 研究了10 V可编程约瑟夫森结阵的结构和低温超导特性,分析了10 V可编程结阵的激励算法和激励系统结构,提出了数字多用表的结阵超导特性扫描方法,与传统基于示波器的观测方法相比,大幅提升了结阵超导特性扫描和评估的准确性。实验结果表明,各子阵列的临界电流均大于4 mA,在注入微波后,各子阵列正向和负向量子电压台阶宽度均大于1.5 mA,设计和研制的10 V可编程结阵激励和超导特性扫描系统,能够较好地为10 V约瑟夫森结阵提供激励,为开展无液氦10 V量子电压系统的研究奠定了基础。 展开更多

关键词 电学计量 量子电压标准 10 V可编程约瑟夫森结阵 结阵激励系统 结阵超导特性

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脉冲驱动型与可编程型交流量子电压的直接比对

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作者 贾依辰 施杨 +3 位作者 钱璐帅 周琨荔 赵建亭 屈继峰 《电测与仪表》 北大核心 2025年第1期44-50,共7页

脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵,具有频谱纯净、频带宽等优点。可编程约瑟夫森电压标准通过偏置电流驱动约瑟夫森结阵,输出幅值大,但合成频率低且含有高次谐波分量。文章基于差分采样技术开展了两套... 脉冲驱动型交流约瑟夫森电压标准通过高速脉冲序列驱动约瑟夫森结阵,具有频谱纯净、频带宽等优点。可编程约瑟夫森电压标准通过偏置电流驱动约瑟夫森结阵,输出幅值大,但合成频率低且含有高次谐波分量。文章基于差分采样技术开展了两套交流量子电压系统的比对验证。实验验证了频率为50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值为0.75 V的交流量子电压一致性,并评估了采样器增益、采样器频率响应、传输线修正以及感应电压与串扰对差分采样结果的影响。比对结果表明两套量子电压系统在频率50 Hz、62.5 Hz、100 Hz,有效值0.75 V条件下的一致性分别为(0.025±0.320)μV/V、(0.005±0.124)μV/V、(0.150±0.215)μV/V。文章的研究工作可以为国际计量局建议的BIPM.EM-K10比对提供技术基础。 展开更多

关键词 差分采样 直接比对 可编程型约瑟夫森电压标准 脉冲驱动型交流量子电压标准

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可编程约瑟夫森结阵偏置组合算法研究 被引量：1

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作者 梁潘 钱璐帅 +4 位作者 任伟 孙迎丽 崔超奕 赵建亭 张丹丹 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期575-581,共7页

在可编程约瑟夫森量子电压标准系统中,快速并准确地计算各约瑟夫森子结阵的偏置状态是实现量子电压精准输出的前提。传统的枚举-索引算法通过遍历所有可能的偏置组合以寻找最优解,因此计算效率较低,难以适应量子电压非周期性连续变换输... 在可编程约瑟夫森量子电压标准系统中,快速并准确地计算各约瑟夫森子结阵的偏置状态是实现量子电压精准输出的前提。传统的枚举-索引算法通过遍历所有可能的偏置组合以寻找最优解,因此计算效率较低,难以适应量子电压非周期性连续变换输出等特殊应用场景。基于此,提出了一种面向三进制可编程约瑟夫森结阵的偏置组合算法。首先根据各子结阵中包含的约瑟夫森单结数量特征对子结阵进行自适应分组,并据此快速计算预偏置组合;进一步地,结合近似计算方法和量化误差补偿方法,克服预偏置组合中可能存在的子结阵失效、亚分辨率设计等特殊问题。实验结果表明,该算法在多种条件下均能找到最优偏置组合,并且计算效率明显优于传统的枚举-索引算法。 展开更多

关键词 计量学 量子电压标准 可编程约瑟夫森结阵 偏置组合计算

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基于约瑟夫森量子电压的交流功率测量系统及方法研究 被引量：18

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作者 贾正森 王磊 +4 位作者 徐熙彤 周天地 潘仙林 石照民 张江涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期469-474,共6页

基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较... 基于约瑟夫森量子电压标准设计了交流功率差分测量系统。通过分析差分采样系统的误差分布及误差传递函数,提出换向差分测量方法,减小了差分采样系统的增益误差,提高了电压幅值测量准确度;通过分析衰减系数η,证明了采用换向差分测量较容易实现10-7量级电压幅值测量。通过评估差分采样系统零相位,结果证明了差分采样系统具有较好的相位测量稳定性。分析了交流功率差分测量系统的不确定度分量,评估了功率因数为1.0,0.5 L和0.5 C时的功率测量不确定度,通过与国家交流功率基准装置进行实验比对,证明了基于约瑟夫森量子电压交流功率测量系统不确定度评估的合理性。 展开更多

关键词 计量学 可编程约瑟夫森电压标准 换向差分 交流功率测量

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建立新一代约瑟夫森电压基准——正弦量子电压信号的合成 被引量：27

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作者 王曾敏 高原 李红晖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1965-1971,共7页

利用SINIS型约瑟夫森结阵建立的新一代约瑟夫森电压基准可以合成动态电压信号,论文研究了交流量子电压的合成方法,研制了用于合成交流量子电压的SINIS结高速驱动装置,深入分析了合成交流量子电压的误差及测量不确定度。实验结果表明,目... 利用SINIS型约瑟夫森结阵建立的新一代约瑟夫森电压基准可以合成动态电压信号,论文研究了交流量子电压的合成方法,研制了用于合成交流量子电压的SINIS结高速驱动装置,深入分析了合成交流量子电压的误差及测量不确定度。实验结果表明,目前合成1 V峰值60 Hz频率的交流电压,其有效值的测量不确定度优于2×10-6量级。用SINIS结高速驱动装置合成的交流量子电压具有很好的稳定性和良好的不确定度指标。交流量子电压的成功合成填补了国内该研究领域的空白,为进一步建立我国首个交流量子电压基准奠定了良好基础。 展开更多

关键词 量子电压基准 交流量子电压 SINIS型可编程约瑟夫森结阵

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量子电压标准综述:研究现状、应用及发展趋势

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作者 王保帅 麻滨麒 +5 位作者 肖勇 胡珊珊 宋宏天 刘小虎 赵伟 李世松 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第1期408-422,I0034,共16页

不同于传统的实物电压标准,量子电压标准与基本物理常数直接关联,因此具有准确度高、稳定性好等优势。该文回顾发现约瑟夫森效应以及直流量子电压标准建立的过程,重点梳理可编程约瑟夫森交流电压标准和脉冲驱动型约瑟夫森交流电压标准... 不同于传统的实物电压标准,量子电压标准与基本物理常数直接关联,因此具有准确度高、稳定性好等优势。该文回顾发现约瑟夫森效应以及直流量子电压标准建立的过程,重点梳理可编程约瑟夫森交流电压标准和脉冲驱动型约瑟夫森交流电压标准的基本原理、存在的问题和应用现状,并对这两种交流量子电压标准的性能和适用范围进行比较。鉴于准确计量电能的重要性,特别介绍目前国际上基于交流量子电压标准构建的两种交流功率标准。最后,对量子电压标准的未来发展方向和应用前景进行展望。 展开更多

关键词 量子电压标准 可编程约瑟夫森电压标准 约瑟夫森效应 交流电压标准

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溯源至脉冲驱动型交流量子电压的功率测量系统 被引量：1

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作者 卢奇亮 周琨荔 +8 位作者 韩琪娜 施杨 赵建亭 杨雁 徐磊 鲁云峰 黄璐 翟昌伟 屈继峰 《计量学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1585-1592,共8页

搭建了基于脉冲驱动型约瑟夫森电压标准的交流功率测量系统。通过精密感应分压器和双级电流互感器、采样电阻将交流功率的电压和电流信号转换为两路1 V以内的交流电压,采用切换开关的方式实现两路交流电压至两套交流量子电压标准的溯源... 搭建了基于脉冲驱动型约瑟夫森电压标准的交流功率测量系统。通过精密感应分压器和双级电流互感器、采样电阻将交流功率的电压和电流信号转换为两路1 V以内的交流电压,采用切换开关的方式实现两路交流电压至两套交流量子电压标准的溯源。通过计算复数比值得到两路被校准交流电压之间的相位差,经角差修正后得到交流功率源中电压和电流的相位差。系统只需要一套电压比较模块,省去了专用相位测量模块,其相比于现有技术方案具有结构简单的优点。在电压220 V、电流1 A、频率60 Hz、功率因数1.0的测试条件下,测量不确定度为5.6μW/VA(k=2)。所研制系统的测量结果与基于标准功率表的测量结果具有较好的一致性。相关研究工作可以为建立新一代溯源至宽频量子电压的交流功率基准提供参考。 展开更多

关键词 电学计量 交流功率测量 脉冲驱动型约瑟夫森电压标准 切换开关 复数比值

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交流量子电压标准研究综述 被引量：22

9

作者 周琨荔 屈继峰 +1 位作者 张钟华 赵伟 《计量学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期486-491,共6页

相比于传统的实物电压标准,基于约瑟夫森效应建立的交流量子电压标准,具有复现性好、稳定性高和不确定度低等优点。从物理原理、存在问题以及应用价值等角度出发,梳理、归纳先后发展起来的可编程约瑟夫森电压标准和脉冲驱动的交流约瑟... 相比于传统的实物电压标准,基于约瑟夫森效应建立的交流量子电压标准,具有复现性好、稳定性高和不确定度低等优点。从物理原理、存在问题以及应用价值等角度出发,梳理、归纳先后发展起来的可编程约瑟夫森电压标准和脉冲驱动的交流约瑟夫森电压标准,并比较这两种量子电压标准的计量性能,介绍我国构建交流量子电压标准的现状及进展。 展开更多

关键词 计量学 交流电压标准 可编程约瑟夫森电压标准 交流约瑟夫森电压标准

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基于量子电压和数字采样技术的信号初始相位抖动补偿方法

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作者 常周 石照民 +2 位作者 王磊 陆祖良 许素安 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期129-136,共8页

基于可编程约瑟夫森量子电压标准和差分采样技术进行交流电压精密测量时,由于交流电压源锁相不稳定以及时钟不完全同步导致正弦信号在多周期平均处理后产生幅值误差的问题。提出了一种基于蒙特卡洛法的误差定量评估方法,对初始相位在Δ... 基于可编程约瑟夫森量子电压标准和差分采样技术进行交流电压精密测量时,由于交流电压源锁相不稳定以及时钟不完全同步导致正弦信号在多周期平均处理后产生幅值误差的问题。提出了一种基于蒙特卡洛法的误差定量评估方法,对初始相位在Δφ范围内随机抖动引入的幅值误差分布进行定量评估。结果表明幅值误差主要由相位抖动范围决定,受平均周期数的影响较小。当抖动范围为5 mrad时,幅值误差可达10^(-6)量级。进一步提出一种基于相位抖动范围的幅值误差补偿方法,通过计算补偿系数并进行修正,有效降低相位抖动引入的幅值误差。在抖动范围确定的情况下,补偿效果随平均周期数的增加而提升。设计验证实验对补偿方法进行验证,抖动范围为50 mrad,经过多周期平均处理后幅值误差超过1×10^(-4)V/V,补偿后幅值测量误差降低至10^(-6)量级,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 相位抖动 幅值误差补偿 可编程约瑟夫森电压标准 蒙特卡洛法

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交流功率标准构建原理及发展趋势综述 被引量：4

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作者 白静芬 孟静 +2 位作者 赵东芳 李世松 段梅梅 《计量学报》 CSCD 北大核心 2022年第12期1533-1537,共5页

交流功率标准作为电能计量最重要的溯源源头,对确保电能贸易结算的公平公正具有基础支撑作用。对目前构建高精度交流功率标准的常用方法以及功率量值溯源的链路进行了阐述。通过分析基于交流功率标准的电能表校准过程的误差来源,确立了... 交流功率标准作为电能计量最重要的溯源源头,对确保电能贸易结算的公平公正具有基础支撑作用。对目前构建高精度交流功率标准的常用方法以及功率量值溯源的链路进行了阐述。通过分析基于交流功率标准的电能表校准过程的误差来源,确立了主要的测量不确定度分量。针对现有交流功率标准存在的局限性,以及新型电力系统对电能计量提出的新需求,展望了电能计量标准未来的发展趋势。 展开更多

关键词 计量学 交流功率标准 热电变换器 可编程约瑟夫森电压标准 脉冲驱动的约瑟夫森电压标准 标准电能表

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应用于谐波测量的二次加权傅里叶变换关键参数分析 被引量：1

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作者 常周 王磊 +3 位作者 石照民 姜磊 王致君 许素安 《现代电子技术》 北大核心 2024年第22期153-159,共7页

基于准同步采样的二次加权傅里叶变换方法(下称二次加权傅里叶变换方法)解决了可编程约瑟夫森电压标准(PJVS)应用于谐波电压测量中的过渡过程和非同步采样问题,极大地提升了谐波电压测量的准确度。为使二次加权傅里叶变换方法在实际应... 基于准同步采样的二次加权傅里叶变换方法(下称二次加权傅里叶变换方法)解决了可编程约瑟夫森电压标准(PJVS)应用于谐波电压测量中的过渡过程和非同步采样问题,极大地提升了谐波电压测量的准确度。为使二次加权傅里叶变换方法在实际应用中更加系统和完善,针对二次加权傅里叶变换的几个关键参数进行了研究,包括频率同步误差、谐波复杂程度以及阶梯电压的台阶数和采样点数,并对测量结果的影响展开讨论和分析,提供了测量参数设定的参考指标,给出了测量误差评估方法及示例,为二次加权傅里叶变换方法在实际测量中的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 二次加权傅里叶变换方法 可编程约瑟夫森电压标准 谐波测量 非同步采样 关键参数 误差评估

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