JJG
中华人民共和国国家计量检定规程
JJG1068—2011
固态电压标准
DC Reference Standard
2011-09-14实施
2011-06-14发布
国家质量监督检验检疫总局发布 JJG1068—2011
固态电压标准检定规程
JJG1068—2011
VerificationRegulationofDCReferenceStandard
本规程经国家质量监督检验检疫总局于2011年6月14日批准，并自
2011年9月14日起施行。
归口单位：全国电磁计量技术委员会
起草单位：中国航天科工集团二院203所
中国航天科技集团五院514所
本规程委托全国电磁计量技术委员会负责解释 JJG1068—2011
本规程主要起草人：
王 路（中国航天科工集团二院203所）康焱（中国航天科工集团二院203所）赵 治（中国航天科技集团五院514所）
参加起草人：
胡毅飞（中国航天科工集团二院203所）黄小钉（中国航天科技集团五院514所） JJG1068—2011
目 录
1 范围· 2 术语.. 3 概述·
1) (1) (1) (1) (1) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (3) (8) (8) (9) (11)
计量性能要求 41输出电压的稳定性 42常用量程输出电压的允许范围 5通用技术要求 51外观及附件： 52工作正常性检查 6计量器具控制· 61检定条件. 62检定项目及检定方法... 63检定结果的处理 64检定周期.. 附录A检定证书和检定结果通知书（内面）格式附录B分压器及指零仪的校准方法
N JJG1068—2011
固态电压标准检定规程
1 范围
本规程适用于输出直流电压值为1V，1018V，10V固态电压标准的首次检定、 后续检定和使用中检查。
2术语
日漂移率driftrate 一段时期内输出电压的变化除以这段时期所包含的天数。
3概述
固态电压标准作为直流电压标准，用于检定/校准高准确度的数字电压表和多功能校准器等，也可以日常保存直流电压量值。
固态电压标准的核心元件是齐纳二极管，主要分为分立齐纳二极管型固态电压标准和参考放大器型固态电压标准。
一般情况下固态电压标准的输出电压都设计成10V，其1018V和1V输出则是通过对10V参考电压分压得到的，原理如图1所示。
R:
10V
R
R
1.018V
V
R
O
图1固态电压标准原理图 V.一温补齐纳二极管；N一集成运放
4计量性能要求
41 输出电压的稳定性
固态电压标准输出电压的稳定性见表1。 JJG1068—2011
表1固态电压标准输出电压的稳定性
10V（年稳定性） ±（3×10-6~03×10-)
1V/1018V（月稳定性） ±(15×10-6~03×10-6)
42常用量程输出电压的允许范围
固态电压标准常用量程输出电压值的允许范围见表2，对固态电压标准常用量程输出电压值的调整参见相关厂家的技术说明书。
表2固态电压标准常用量程输出电压值的允许范围
1 018 V 1018V±0001V
1 V
10 V
10000V±0001V
1000V±0001V
5通用技术要求 51外观及附件
被检固态电压标准的外观应完好，无影响正常工作的机械损伤；附件应齐全，非首次检定时应有前次的检定证书。被检固态电压标准的开关、接线柱、输入输出端口应有明确识别标志。 52工作正常性检查
被检固态电压标准的供电电源输入方式应符合制造商相应的技术要求。通电后，仪器前面板各指示灯应指示正常。当断开外部电源时，仪器校准指示灯应显示正常。
6计量器具控制 61检定条件 611检定用设备 6111约瑟夫森电压标准
约瑟夫森结输出电压：>10V；约瑟夫森结超导临界电流：>60μA；测量不确定度：1×10-7，k=2。
6112工作标准组
由连续四年以上经约瑟夫森电压标准检定的多只固态电压标准组成。工作标准组平均值的年稳定性应优于士3×10-7。 6113数字电压表
约瑟夫森电压标准法和工作标准组法中的差值法对数字电压表的量程和允许误差的要求如表3所示。
表3差值法对数字电压表的量程及允许误差的要求量 程
允许误差 ±6×10-6 ±6×10-5
100 mV 10 mV
工作标准组法中的替代法对数字电压表的量程和短期稳定性的要求如表4所示。
2 JJG1068—2011
表4替代法对数字电压表的量程及短期稳定性的要求量程
短期稳定性 ±3×10-7
10V、1V
6114指零仪（标准电池法）
量程：10mV~200mV；测量10V差值引入的不确定度：5×10-7，k=2。
6115低热电势换向开关
热电势：≤50nV。 6116电池工作基准组
年稳定性：士2×10-7。
6117分压器
比例不确定度：1×10-7，k=2。
6118辅助电压源
稳定性：±1×10-7/h。 612检定环境条件
温度：（20士1）℃；相对湿度：30%～~65%；供电电源：电压（220士10）V，频率（50士1）Hz；周围无影响检定系统正常工作的电磁于扰和机械振动。
62检定项目及检定方法
检定项目见表5。
表5检定项目一览表
项目名称
首次检定
后续检定
使用中检查
固态电压标准输出电压固态电压标准输出电压稳定性注：1.“十”为应检项目，“一”为可不检项目；
+ +
+ +
+
2.修理后检定项目与首次检定项目相同； 3，检定时以被检固态电压标准说明书的技术要求为准，
621外观及工作正常性检查 6211外观及附件
用目视法检查被检固态电压标准的外观，其结果应符合51的规定。
6212工作正常性检查
所有检定用设备均需按各自技术说明书规定的时间预热。将被检固态电压标准接人供电电源，通电后各指示灯应显示正常，并至少在检定条件下放置24h。若校准状态指示灯熄灭，应按仪器使用说明书要求恢复校准状态后进行检定。 622输出电压和输出电压稳定性的检定 6221约瑟夫森电压标准法
a）输出电压
3 JJG1068—2011
约瑟夫森电压标准的基本原理是基于交流约瑟夫森效应，即输出的量子化台阶电压 U，与辐照在约瑟夫森结上的微波频率f的关系满足公式（1）：
U, : KJ-90 njf
(1)
式中：U,一一台阶标号为n的量子电压，V；
F 辐照在阵列结上的微波频率，GHz；
量子化台阶数；
nj K,90 约瑟夫森常数，其值为4835979GHz/V。 用约瑟夫森电压标准装置检定固态电压标准时，采用差值法进行测量，即将固态电
压标准的输出电压与阵列结的量子电压输出端按图2连接。从输出端到其他仪器的连接应使用低热电势屏蔽引线。当仪器和电源地间有电位时或者在使用长引线连接一个高阻抗负载时，以及在高阻抗环境中操作时，要使用保护（guard）接线。
低热电势换向开关
被检固态电压标准
约瑟夫森电压
标准
数字电压表
图2用约瑟夫森电压标准装置进行检定的原理框图
通过一台数字电压表读取被检固态电压标准的输出电压与阵列结的量子电压输出端之间的差值并按公式（2）计算出被检固态电压标准的输出电压：
U=U,-AU
(2)
式中：U被检固态电压标准的输出电压计算值，V；
U 量子电压，V； AU—数字电压表测量的量子电压与被检固态电压标准输出电压的差值在测量过程中，应采取必要措施如换向法①、最小二乘法以及通过设定最佳采样次
数和采样时间等措施，以减小固有热电势、漂移热电势、噪声等因素对测量结果的影响，设定的采样次数应能够满足检定要求。
约瑟夫森电压标准装置（包括测量电路）应具有良好的屏蔽保护和接地措施，并远离强电、磁场，以避免外界电磁场干扰和静电感应等影响。
检定步骤如下： ①按照图2连接好各测试设备，仪器按规定时间预热； ②约瑟夫森结装人低温测试探杆后：将低温测试探杆缓慢插入已灌注液氢的杜瓦
瓶中，液氨的液面应能将其淹没；
③确认约瑟夫森结无冻结磁通现象，其超导临界电流应能满足约瑟夫森结稳定工
①换向法：在测量直流小电压时，为了消除热电势的影响，可以将测量回路换向，进行正、反向两次测量，取
平均值，即可消除热电势中的固定项。
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