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Ein Quantenvoltmeter für präzise Wechselspannungsmessungen

25.11.2014

Bisher waren Messunsicherheiten für Wechselspannungskalibrierungen durch die zur Verfügung stehenden Quellen, wie zum Beispiel Kalibratoren, typischerweise auf etwa 1 µV/V beschränkt. In Kooperation mit dem finnischen Metrologieinstitut MIKES konnte jetzt gezeigt werden, dass noch deutlich geringere Messunsicherheiten von 0,02 µV/V für Amplituden von 2,5 VRMS bei 500 Hz innerhalb 1 Minute Messzeit möglich sind. Bei der Kalibrierung einer von MIKES neu entwickelten und äußerst stabilen Wechselspannungsquelle konnte das Quantenvoltmeter der PTB nun erstmals diese überragenden Eigenschaften demonstrieren. Eine schnelle Verschiebung der quantisierten Josephson-Referenzspannungen erlaubte dabei die Erfassung der vollen Wellenformperiode des Quellsignals. Dadurch konnte mit dem Quantenvoltmeter neben der Stabilität und Temperaturabhängigkeit auch der Einfluss von Störimpulsen (Glitches) der Quelle untersucht werden.

 

 Bild 1: Messung der generierten Wechselspannung (2,5 VRMS, 500 Hz). Die RMS-Spannungen werden aus den Spannungswerten einer vollen Wellenformperiode berechnet, die in aufeinanderfolgenden und gleich langen Zeitfenstern gemessen wurden. Durch die hervorragende Messunsicherheit wird auch das geringe Einlaufverhalten der Quelle während der ersten 20 Minuten sichtbar.

 

 

 

Ansprechpartner: J. Lee
Fachbereich 2.6: Elektrische Quantenmetrologie