24.11.2015
Das schwedische Metrologieinstitut SP und die PTB haben ihre neu entwickelten Impedanzmessbrücken, die auf Josephson Schaltungen basieren, miteinander verglichen.
SP und PTB sind zurzeit die einzigen Metrologieinstitute, die über Josephson Impedanzmessbrücken verfügen. Die Zuverlässigkeit der Brücken wurde bislang nur durch Vergleich mit herkömmlichen Brücken bestätigt. Im Rahmen des europäischen Projekts "Aim-QuTe" wurde im Juni dieses Jahres eine gemeinsame Messkampagne in der PTB durchgeführt, deren Ziel ein Vergleich bei Kapazitätsverhältnissen von 1:1 und 1:10 war.
Als Transfernormale wurden zwei temperaturstabilisierte Kondensatoren des Herstellers Andeen Hagerling mit Nennwert 100 pF sowie jeweils zwei 1 nF und 10 nF Kondensatoren des Herstellers General Radio verwendet. Bei letzteren Kondensatoren wurde die Temperatur überwacht und in der Berechnung berücksichtigt.
Der wesentliche Unterschied zwischen den Messbrücken von SP und PTB liegt im Grad der Annäherung an ein ideales Sinussignal. Die PTB verwendet Rechtecksignale und kann dank der nur zwei Spannungstransienten pro Periode die Brücke bis zu einer Frequenz von 20 kHz verwenden. Die SP Brücke simuliert ein Sinussignal mit bis zu 256 Transienten. Dies ermöglicht den Betrieb mit höheren Kapazitätswerten, bedingt aber Ungenauigkeiten im Audiofrequenzbereich.
Im Vergleich ergab sich eine Übereinstimmung der Messbrücken von bis zu 1×10-8 bei 100 pF und 1 kHz.