08.02.2022
Oberseite der DART-Platine (grün) mit Steckverbindern (hellgrau) und Gehäuse (dunkelgrau). Der Messverstärker ist mit einem zusätzlichen Abschirmgehäuse (schwarz) versehen, dessen Deckel zur Verdeutlichung abgenommen wurde. Weitere Komponenten (z.B. Analog/Digital-Wandler und Referenzspannung) sind auf der Unterseite der Platine untergebracht.
Bei der Entwicklung des neuen Rauschthermometers der PTB, dem Dual-mode Auto-calibrating Resistance Thermometer (DART) wurden wichtige Meilensteine erreicht. Das im Oktober 2020 angemeldete Patent wurde kürzlich erteilt und wird in einigen Monaten veröffentlicht. Nachdem im vergangenen Jahr die DART-Grundkomponenten mit einem Josephson Arbitrary Waveform Synthesizer (JAWS) ausführlich untersucht und optimiert wurden, konnten endgültige Kalibrier- und Schaltungskonzepte erarbeitet werden. Basierend auf diesen Konzepten wurde nun eine 15 cm x 5 cm große Platine mit 800 Bauelementen entworfen, die alle sensiblen Teile der Messelektronik enthält. Damit sind alle Komponenten mit Einfluss auf die Messunsicherheit (Messverstärker mit Eingangsmultiplexer, Filter und Analog/Digital-Wandler sowie Referenzspannung und Messstromerzeugung) in einem kompakten Abschirmgehäuse untergebracht. Dies ermöglicht einen anwenderfreundlichen Messaufbau und erlaubt eine zuverlässige industrielle Fertigung des DART.
In der nächsten Phase erfolgt die Entwicklung der Schnittstellenelektronik zur Rechnersteuerung der sensiblen Messelektronik über eine noch zu entwickelnde Messsoftware. Über einen USB-Port des Messrechners werden hierbei sowohl die Spannungsversorgung als auch die Kommunikation mit galvanischer Trennung realisiert. Im Anschluss sind ausführliche Tests eines kompletten DART-Prototyps und ein abschließender Technologietransfer geplant. Hierdurch soll eine weite Verbreitung des DART ermöglicht und dessen innovative Technologie in der Metrologie etabliert werden.
Veröffentlichung:
D. Drung and C. Krause, "Dual-mode auto-calibrating resistance thermometer: a novel approach with Johnson noise thermometry," Rev. Sci. Instrum. 92, 034901 (2021)
DOI: https://doi.org/10.1063/5.0035673
D. Drung, M. Kraus, and C. Krause, "Calibration of the dual-mode auto-calibrating resistance thermometer with few-parts-per-million uncertainty," Meas. Sci. Technol. 33, 015008 (2022)
DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6501/ac2c48
Ansprechpartner:
C. Krause, 7.6, E-Mail: 
Christian.Krause(at)ptb.de