JPH07229929A - 熱電型交直流変換器の出力電圧測定方法 - Google Patents
熱電型交直流変換器の出力電圧測定方法Info
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- JPH07229929A JPH07229929A JP6045289A JP4528994A JPH07229929A JP H07229929 A JPH07229929 A JP H07229929A JP 6045289 A JP6045289 A JP 6045289A JP 4528994 A JP4528994 A JP 4528994A JP H07229929 A JPH07229929 A JP H07229929A
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- Japan
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Abstract
(57)【要約】
【構成】２個の熱電型交直流変換器の交直差の比較測定
回路に接続された熱電型交直流変換器より電圧を出力す
る工程１と、リード線の熱ＥＭＦゆらぎを除去する工程
２と、上記熱電型交直流変換器の出力電圧を電流に変換
する工程３と、これをその接合部に均一な磁束を印加し
て内部に磁束量子を生成させたストリップライン型ジョ
セフソン接合素子の入力端子に印加して上記磁束量子を
印加電流に応じて移動させる工程４と、出力端子で、こ
の磁束量子の数を計数する工程５からなる熱電型交直流
変換器の出力電圧測定方法。 【効果】磁束量子の数を計数して出力電圧を測定するた
め、従来法で使用した高価なデジタル計測器より安価な
計測器を使用して、より精密な測定ができる。
回路に接続された熱電型交直流変換器より電圧を出力す
る工程１と、リード線の熱ＥＭＦゆらぎを除去する工程
２と、上記熱電型交直流変換器の出力電圧を電流に変換
する工程３と、これをその接合部に均一な磁束を印加し
て内部に磁束量子を生成させたストリップライン型ジョ
セフソン接合素子の入力端子に印加して上記磁束量子を
印加電流に応じて移動させる工程４と、出力端子で、こ
の磁束量子の数を計数する工程５からなる熱電型交直流
変換器の出力電圧測定方法。 【効果】磁束量子の数を計数して出力電圧を測定するた
め、従来法で使用した高価なデジタル計測器より安価な
計測器を使用して、より精密な測定ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、交流電圧及び交流電
流等の精密測定を行う際に用いられる熱電型交直流変換
器の出力電圧測定方法に関するものである。
流等の精密測定を行う際に用いられる熱電型交直流変換
器の出力電圧測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】低周波交流電圧（電流）を精密に測定す
るには、低周波交流電圧（電流）を直流電圧（電流）と
比較する必要がある。
るには、低周波交流電圧（電流）を直流電圧（電流）と
比較する必要がある。
【０００３】従来、この比較のために、抵抗線（ヒー
タ）に電流を流し、その温度上昇を熱電対で検出する、
所謂熱電型交直流変換器が用いられている。この熱電型
交直流変換器は使用する熱電対の数によって単一熱電式
熱電型交直流変換器と多数熱電対式熱電型交直流変換器
に分類されるが、何れも変換器に交流電圧（電流）を印
加し、その出力である熱起電力が同じとなる直流電圧
（電流）と比較することによって、交流電圧（電流）の
実効値を得るものである。
タ）に電流を流し、その温度上昇を熱電対で検出する、
所謂熱電型交直流変換器が用いられている。この熱電型
交直流変換器は使用する熱電対の数によって単一熱電式
熱電型交直流変換器と多数熱電対式熱電型交直流変換器
に分類されるが、何れも変換器に交流電圧（電流）を印
加し、その出力である熱起電力が同じとなる直流電圧
（電流）と比較することによって、交流電圧（電流）の
実効値を得るものである。
【０００４】この比較時に、交流電圧と直流電圧に少し
の違いが生ずるが、これを変換器の交直差と称されてい
るが、この交直差が小さいほど精密な測定ができる。
の違いが生ずるが、これを変換器の交直差と称されてい
るが、この交直差が小さいほど精密な測定ができる。
【０００５】この交直差を計測することにより、低周波
交流電圧（電流）を測定するが、この場合の低周波交流
電圧測定には熱電型交直流変換器と直列抵抗器を組み合
わせたもの、低周波交流電流測定には熱電型交直流変換
器のみが使用され、これらは低周波交流電圧乃至電流測
定用の標準器といわれている。
交流電圧（電流）を測定するが、この場合の低周波交流
電圧測定には熱電型交直流変換器と直列抵抗器を組み合
わせたもの、低周波交流電流測定には熱電型交直流変換
器のみが使用され、これらは低周波交流電圧乃至電流測
定用の標準器といわれている。
【０００６】標準器の交直差は出来るだけ小さな値のも
のを選択することが低周波交流電圧（電流）の精密測定
の精度向上に必要であるが、標準器の交直差は測定雰囲
気等により微妙に異なり、一定の値が得られず、したが
って低周波交流電圧（電流）の精密測定に際しては複数
個（Ｎ個）の標準器を並列に接続した測定回路からなる
比較測定装置を用い、この装置の中から任意の２組の標
準器を選び出し、これを精密電源を接続してこの２組の
標準器の交直差の差を測定し、この操作を全ての標準器
について行うことにより、交流電圧（電流）の標準を維
持している。
のを選択することが低周波交流電圧（電流）の精密測定
の精度向上に必要であるが、標準器の交直差は測定雰囲
気等により微妙に異なり、一定の値が得られず、したが
って低周波交流電圧（電流）の精密測定に際しては複数
個（Ｎ個）の標準器を並列に接続した測定回路からなる
比較測定装置を用い、この装置の中から任意の２組の標
準器を選び出し、これを精密電源を接続してこの２組の
標準器の交直差の差を測定し、この操作を全ての標準器
について行うことにより、交流電圧（電流）の標準を維
持している。
【０００７】図４に従来の低周波交流電圧の精密測定用
交直差比較測定装置を示す。熱電型交直流変換器と直列
抵抗器を接続した標準器をTVC1とTVC2で表す。標準器TV
C1とTVC2を直列接続した測定回路には精密交流電源（Ｖ
a ）、精密直流電源（Ｖd ）より、Ｖa 、Ｖd +、Ｖd -、
Ｖa と切り替えスイッチで印加され、また両標準器の熱
起電力を精密デジタル電圧計DVM1、DVM2 で測定する。こ
のときの電源切替並びにデータの取り組み、交直差の差
の計算処理はコントローラで行う。
交直差比較測定装置を示す。熱電型交直流変換器と直列
抵抗器を接続した標準器をTVC1とTVC2で表す。標準器TV
C1とTVC2を直列接続した測定回路には精密交流電源（Ｖ
a ）、精密直流電源（Ｖd ）より、Ｖa 、Ｖd +、Ｖd -、
Ｖa と切り替えスイッチで印加され、また両標準器の熱
起電力を精密デジタル電圧計DVM1、DVM2 で測定する。こ
のときの電源切替並びにデータの取り組み、交直差の差
の計算処理はコントローラで行う。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の比
較測定装置において標準器TVC1とTVC2の熱起電力は環境
制御された高価なナノデジタル電圧計DVM1、DVM2 で測定
して、交直差の差を計測していた。
較測定装置において標準器TVC1とTVC2の熱起電力は環境
制御された高価なナノデジタル電圧計DVM1、DVM2 で測定
して、交直差の差を計測していた。
【０００９】しかし、測定に際しては標準器TVC1で発生
する熱起電力が等しくなるように、交流電流と直流電流
を交互に流すが、精密交流電源（Ｖa ）の短期安定度は
10分間で0.007%程度であるので、この操作は極めて困難
である。
する熱起電力が等しくなるように、交流電流と直流電流
を交互に流すが、精密交流電源（Ｖa ）の短期安定度は
10分間で0.007%程度であるので、この操作は極めて困難
である。
【００１０】また、標準器の熱時定数は数秒であり、標
準器に電流（電圧）を流して熱起電力が安定するまでの
30秒以上経過した後、熱起電力を測定するが、交直差の
差の安定はppm(parts per million)程度で行われるか
ら、それと同程度に熱起電力を一致させることは極めて
困難である。
準器に電流（電圧）を流して熱起電力が安定するまでの
30秒以上経過した後、熱起電力を測定するが、交直差の
差の安定はppm(parts per million)程度で行われるか
ら、それと同程度に熱起電力を一致させることは極めて
困難である。
【００１１】更に、実際にはデジタル電圧計DVM1、DVM2
にも揺らぎがあり、このような理由から高価で、精密な
デジタル電圧計DVM1、DVM2 を使用しても、測定精度に限
界がる。
にも揺らぎがあり、このような理由から高価で、精密な
デジタル電圧計DVM1、DVM2 を使用しても、測定精度に限
界がる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、この発明では２個の熱電型交直流変換器の交直差の
比較測定回路に接続された熱電型交直流変換器の出力電
圧測定方法において、リード線の熱ＥＭＦゆらぎを除去
した後、上記熱電型交直流変換器の出力電圧を電流に変
換し、該変換電流をその接合部に均一な磁束を印加して
内部に磁束量子を生成させたストリップライン型ジョセ
フソン接合素子（以下、ＪＪ素子と記す）の入力端子に
印加して上記磁束量子を印加電流に応じて移動させ、出
力端子で該磁束量子の数を計数して上記熱電型交直流変
換器の出力電圧を測定するようにした熱電型交直流変換
器の出力電圧測定方法を提案するものである。
め、この発明では２個の熱電型交直流変換器の交直差の
比較測定回路に接続された熱電型交直流変換器の出力電
圧測定方法において、リード線の熱ＥＭＦゆらぎを除去
した後、上記熱電型交直流変換器の出力電圧を電流に変
換し、該変換電流をその接合部に均一な磁束を印加して
内部に磁束量子を生成させたストリップライン型ジョセ
フソン接合素子（以下、ＪＪ素子と記す）の入力端子に
印加して上記磁束量子を印加電流に応じて移動させ、出
力端子で該磁束量子の数を計数して上記熱電型交直流変
換器の出力電圧を測定するようにした熱電型交直流変換
器の出力電圧測定方法を提案するものである。
【００１３】
【作用】ＪＪ素子８は図３に示すように、２枚の超伝導
電極９，９で絶縁層10を挟んだ構造であり、このＪＪ素
子にはインライン型とオーバーラップ型があるが、両者
とも均一直流磁界Ｈo を外部から絶縁層10に印加する
と、一次元の磁束量子Φ0が生成し、超伝導電極９，９
の間の入力端子に外部から電流Ｉを流すとローレンツ力
により、この電流Ｉに比例した数の磁束量子Φ0 が移動
し、出力端子で、その数を計数する。
電極９，９で絶縁層10を挟んだ構造であり、このＪＪ素
子にはインライン型とオーバーラップ型があるが、両者
とも均一直流磁界Ｈo を外部から絶縁層10に印加する
と、一次元の磁束量子Φ0が生成し、超伝導電極９，９
の間の入力端子に外部から電流Ｉを流すとローレンツ力
により、この電流Ｉに比例した数の磁束量子Φ0 が移動
し、出力端子で、その数を計数する。
【００１４】そこで、この発明ではＪＪ素子の接合部に
均一な磁束を印加し磁束量子を生成せしめると共に、熱
電型交直流変換器の出力電圧を電流に変換し、更にリー
ド線の熱ＥＭＦゆらぎを除去した後、上記ジョセフソン
接合素子に印加して上記のように生成した磁束量子を移
動させて、出力端子で、その磁束量子の数を計数し、こ
れより熱電型交直流変換器の出力電圧を測定するもので
あり、したがって計測装置が簡単となり、精密な測定が
可能となる。
均一な磁束を印加し磁束量子を生成せしめると共に、熱
電型交直流変換器の出力電圧を電流に変換し、更にリー
ド線の熱ＥＭＦゆらぎを除去した後、上記ジョセフソン
接合素子に印加して上記のように生成した磁束量子を移
動させて、出力端子で、その磁束量子の数を計数し、こ
れより熱電型交直流変換器の出力電圧を測定するもので
あり、したがって計測装置が簡単となり、精密な測定が
可能となる。
【００１５】均一な磁界は例えば、精密な巻線コイルに
よって作ることができ、図２に示すようにこの巻線コイ
ル中にＪＪ素子を挿入することによりＪＪ素子の接合部
に均一な磁束を印加することができる。また、巻線コイ
ルとして超伝導巻線コイルを用い、これに熱スイッチを
用いて永久電流を流すようにしてもよい。
よって作ることができ、図２に示すようにこの巻線コイ
ル中にＪＪ素子を挿入することによりＪＪ素子の接合部
に均一な磁束を印加することができる。また、巻線コイ
ルとして超伝導巻線コイルを用い、これに熱スイッチを
用いて永久電流を流すようにしてもよい。
【００１６】磁束量子の移動数の計測器としては、ＪＪ
素子とインピーダンス整合したＩＣ回路或は周波数カウ
ントができるＳＱＵＩＤ(Superconducting Quantum Int
erference Device: 超伝導量子干渉デバイス）でもよ
い。
素子とインピーダンス整合したＩＣ回路或は周波数カウ
ントができるＳＱＵＩＤ(Superconducting Quantum Int
erference Device: 超伝導量子干渉デバイス）でもよ
い。
【００１７】
【実施例】以下、この発明を図示の実施例に基づいて説
明すると、図１はこの発明に係る測定方法の工程を示す
ものであり、１は図４に示すような交直差の比較測定回
路に接続された一対の熱電型交直流変換器による電圧出
力工程、２はリード線の熱ＥＭＦゆらぎ除去工程、３は
出力電圧を電流に変換する工程、４は均一な磁束を印加
して磁束量子Φ0 …を生成させたＪＪ素子の入力端子に
変換した電流を印加する工程、５は電流印加によって移
動し、出力端子で磁束量子の数を計数する工程、６はそ
の計算結果を表示工程である。
明すると、図１はこの発明に係る測定方法の工程を示す
ものであり、１は図４に示すような交直差の比較測定回
路に接続された一対の熱電型交直流変換器による電圧出
力工程、２はリード線の熱ＥＭＦゆらぎ除去工程、３は
出力電圧を電流に変換する工程、４は均一な磁束を印加
して磁束量子Φ0 …を生成させたＪＪ素子の入力端子に
変換した電流を印加する工程、５は電流印加によって移
動し、出力端子で磁束量子の数を計数する工程、６はそ
の計算結果を表示工程である。
【００１８】ここで、電圧出力工程１において熱電型交
直流変換器としては単一熱電対式熱電型交直流変換器乃
至多数熱電対式熱電型交直流変換器の何れでも使用する
ことができる。
直流変換器としては単一熱電対式熱電型交直流変換器乃
至多数熱電対式熱電型交直流変換器の何れでも使用する
ことができる。
【００１９】また熱電型交直流変換器には、例えば少し
長い時間の直流電圧（正、逆）を与えた後、その直流電
圧と同じ大きさ（正、逆）のパルスの矩形波を与えて、
出力電圧を得るようにし、変換器の交直差の絶対値を測
定してもよい。
長い時間の直流電圧（正、逆）を与えた後、その直流電
圧と同じ大きさ（正、逆）のパルスの矩形波を与えて、
出力電圧を得るようにし、変換器の交直差の絶対値を測
定してもよい。
【００２０】熱電型交直流変換器で得られた出力電圧は
電圧電流変換器により電流に変換してＪＪ素子に印加さ
れるが、この場合ＪＪ素子は適正な発振動作を行わせる
ために、液体ヘリウムなどを用いて超低温下に置かれて
いることから、このＪＪ素子と室温下に置かれる熱電型
交直流変換器を結ぶリード線内には熱起電力（熱ＥＭ
Ｆ）のゆらぎが発生する。
電圧電流変換器により電流に変換してＪＪ素子に印加さ
れるが、この場合ＪＪ素子は適正な発振動作を行わせる
ために、液体ヘリウムなどを用いて超低温下に置かれて
いることから、このＪＪ素子と室温下に置かれる熱電型
交直流変換器を結ぶリード線内には熱起電力（熱ＥＭ
Ｆ）のゆらぎが発生する。
【００２１】そこで、この発明ではリード線内での熱Ｅ
ＭＦのゆらぎを除去するために熱電型交直流変換器と電
圧電流変換器との間に例えば真空系等で構成される熱Ｅ
ＭＦゆらぎ除去器を設けて変換電流をＪＪ素子に印加す
る前に熱ＥＭＦゆらぎを除去するものである。
ＭＦのゆらぎを除去するために熱電型交直流変換器と電
圧電流変換器との間に例えば真空系等で構成される熱Ｅ
ＭＦゆらぎ除去器を設けて変換電流をＪＪ素子に印加す
る前に熱ＥＭＦゆらぎを除去するものである。
【００２２】一方、工程４においてＪＪ素子に均一な磁
束を印加して磁束量子Φ0 …を生成させるためには、例
えば図２に示すように巻線コイル７中にＪＪ素子を挿入
する方法を採用することができる。また、巻線コイルと
して超伝導巻線コイルを用い、これに熱スイッチを用い
て永久電流を流すようにしてもよい。
束を印加して磁束量子Φ0 …を生成させるためには、例
えば図２に示すように巻線コイル７中にＪＪ素子を挿入
する方法を採用することができる。また、巻線コイルと
して超伝導巻線コイルを用い、これに熱スイッチを用い
て永久電流を流すようにしてもよい。
【００２３】このように磁束量子Φ0 …の生成したＪＪ
素子の電極間に電圧電流変換器により出力電圧を変換し
た電流を印加すると、ローレンツ力により電流値に比例
した数だけ磁束量子Φ0 …が移動し、出力端子にでる。
素子の電極間に電圧電流変換器により出力電圧を変換し
た電流を印加すると、ローレンツ力により電流値に比例
した数だけ磁束量子Φ0 …が移動し、出力端子にでる。
【００２４】そこで、この磁束量子Φ0 …の移動し、出
力端子に出た数を計数し、更にこれを表示させることに
より、交直流変換器の出力電圧の交直差を正確に測定が
できる。
力端子に出た数を計数し、更にこれを表示させることに
より、交直流変換器の出力電圧の交直差を正確に測定が
できる。
【００２５】なお、ＪＪ素子の周波数の半値幅はサブPP
M であるので、波形処理すれば、より精密な計測がで
き、従来の高価なデジタル計測器より安価で、より精密
な計測ができる。
M であるので、波形処理すれば、より精密な計測がで
き、従来の高価なデジタル計測器より安価で、より精密
な計測ができる。
【００２６】また、２個の交直流変換器を比較するに
は、一系統で精密スイッチで切り換えて一系統の測定回
路で測定するようにしてもよいが、２個の熱電型交直流
変換器の出力電圧による磁束量子の数を二系統の測定回
路で測定し、得られた測定値よりコントローラにより交
直差の差を計算するようにしてもよい。
は、一系統で精密スイッチで切り換えて一系統の測定回
路で測定するようにしてもよいが、２個の熱電型交直流
変換器の出力電圧による磁束量子の数を二系統の測定回
路で測定し、得られた測定値よりコントローラにより交
直差の差を計算するようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上要するに、この発明によれば交直差
の比較測定回路に接続された熱電型交直流変換器の出力
電圧を電流に変換し、これを均一な磁束を印加して磁束
量子を生成させたＪＪ素子の入力端子に印加して磁束量
子を移動させ、出力端子で、この数を計数して出力電圧
を測定するため、従来法で使用した高価なデジタル計測
器より安価な計測器を使用して、より精密な測定ができ
る。
の比較測定回路に接続された熱電型交直流変換器の出力
電圧を電流に変換し、これを均一な磁束を印加して磁束
量子を生成させたＪＪ素子の入力端子に印加して磁束量
子を移動させ、出力端子で、この数を計数して出力電圧
を測定するため、従来法で使用した高価なデジタル計測
器より安価な計測器を使用して、より精密な測定ができ
る。
【図１】この発明に係る測定方法の工程図
【図２】ＪＪ素子の接合部に均一な磁束を印加する方法
を示す図
を示す図
【図３】ＪＪ素子内に生成した磁束量子のフロー状態を
示す図
示す図
【図４】従来の熱電型交直流変換器の交直差比較回路図
TVC1、TVC2 標準器（熱電型交直流変換器） Ｖa 精密交流電源 Ｖd 精密直流電源 DVM1、DVM2 精密デジタル電圧計 １ 熱電型交直流変換器による電圧出力工程 ２ リード線の熱ＥＭＦゆらぎ除去工程 ３ 出力電圧を電流に変換する工程 ４ ＪＪ素子に電流を印加する工程 ５ 磁束量子の数を計数する工程 ６ その表示工程 ７ 巻線コイル ８ ＪＪ素子 ９ 超伝導電極 10 絶縁層 Ｈ0 均一直流磁界 Φ0 磁束量子 Ｉ 外部電流
Claims (3)
- 【請求項１】 ２個の熱電型交直流変換器の交直差の比
較測定回路に接続された熱電型交直流変換器の出力電圧
測定方法において、リード線の熱ＥＭＦゆらぎを除去し
た後、上記熱電型交直流変換器の出力電圧を電流に変換
し、該変換電流をその接合部に均一な磁束を印加して内
部に磁束量子を生成させたストリップライン型ジョセフ
ソン接合素子の入力端子に印加して上記磁束量子を印加
電流に応じて移動させ、出力端子で該磁束量子の数を計
数して上記熱電型交直流変換器の出力電圧を測定するよ
うにしたことを特徴とする熱電型交直流変換器の出力電
圧測定方法。 - 【請求項２】 ２個の熱電型交直流変換器の出力電圧に
よる磁束量子の数を二系統の測定回路で測定し、得られ
た測定値よりコントローラにより交直差の差を計算する
特許請求の範囲第１項記載の方法 - 【請求項３】 ２個の熱電型交直流変換器の出力電圧を
精密スイッチで切り換えて一系統の測定回路で測定する
ようにした特許請求の範囲第１項記載の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6045289A JP2535770B2 (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 熱電型交直流変換器の出力電圧測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6045289A JP2535770B2 (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 熱電型交直流変換器の出力電圧測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07229929A true JPH07229929A (ja) | 1995-08-29 |
| JP2535770B2 JP2535770B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=12715160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6045289A Expired - Lifetime JP2535770B2 (ja) | 1994-02-18 | 1994-02-18 | 熱電型交直流変換器の出力電圧測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535770B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003063260A1 (fr) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | National Institute For Materials Science | Detecteur de champ magnetique hautement sensible |
| KR100724095B1 (ko) * | 2005-10-21 | 2007-06-04 | 한국표준과학연구원 | 정밀 전류, 전압 및 전력 측정장치 |
-
1994
- 1994-02-18 JP JP6045289A patent/JP2535770B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003063260A1 (fr) * | 2002-01-24 | 2003-07-31 | National Institute For Materials Science | Detecteur de champ magnetique hautement sensible |
| US6847546B2 (en) | 2002-01-24 | 2005-01-25 | National Institute For Materials Science | High-sensitivity magnetic field sensor |
| KR100724095B1 (ko) * | 2005-10-21 | 2007-06-04 | 한국표준과학연구원 | 정밀 전류, 전압 및 전력 측정장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2535770B2 (ja) | 1996-09-18 |
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