[发明专利]一种基于量子技术的超低频电压交直流转换验证系统及方法

说明书

一种基于量子技术的超低频电压交直流转换验证系统及方法。本发明提供一种超低频电压交直流转换验证系统及方法，包括量子电压生成系统，低频信号源，跟随器，三个开关，双加热丝热电变换器，纳伏表，时钟源，高精度数字采样系统以及上位机。基于直流和交流量子电压技术，结合双加热丝热电变换器，将超低频电压通过交直流转换溯源至直流量子电压，并将转换结果与交流量子电压进行对比验证，对超低频电压交直流转换的精度及不确定度评估结果的合理性进行了验证，保证超低频电压交直流转换的可靠性，解决了超低频电压交直流转换结果无法验证的难题。

技术领域

本发明属于交流电压计量领域，具体涉及一种基于量子技术的超低频电压交直流转换验证系统及方法

背景技术

超低频电压信号精密测量在振动信号测量、新能源汽车动力电池计量研究以及高电压试验等领域均有广泛应用。振动信号的频率上限一般不超过10Hz，有些甚至在mHz量级，低频振动信号的测量往往是通过振动传感器转换为电信号测量实现；交流阻抗谱测试方法在新能源汽车锂离子动力电池的计量研究中正受到越来越多的关注，研究难点在于其超低频的准确性难以得到保证，需要建立超低频电压标准；此外，超低频电压技术在高电压试验中也具有广泛的应用前景，以0.1Hz的超低频电压取代50Hz工频电压在高电压试验中进行应用，具有明显的优越性和实用价值。建立超低频电压国家基准，实现超低频电压的量值溯源对促进低频振动信号精密测量、锂离子动力电池测试计量以及高电压试验等行业的发展具有重要意义。

超低频电压量值溯源是以双加热丝热电变换器作为参考标准，通过交直流转换实现的，将超低频电压溯源至直流电压基准。双加热丝热电变换器实现超低频电压交直流转换的前提条件是在交流和直流状态下均输出稳定的直流热电势，消除输入信号频率对输出热电势的影响，需要对交直流转换系统的关键参数进行评估补偿，交直流转换结果的精度难以保证。目前缺少一种验证超低频电压交直流转换精度的方法，无法对双加热丝热电变换器实现超低频电压交直流转换不确定度评估结果的合理性进行验证。随着超导量子技术的不断发展，合成交流量子电压已经实现，能成功合成可编程约瑟夫森交流量子电压(PJVS)，其幅值准确度较高。本发明结合量子电压技术，提出一种超低频电压交直流转换验证系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于量子技术的超低频电压交直流转换验证系统及方法，对双加热丝热电变换器实现超低频电压交直流转换的精度以及不确定度评估结果的合理性进行验证，保证超低频电压交直流转换的可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于量子技术的超低频电压交直流转换验证系统，包括量子电压生成系统，低频信号源，跟随器，第一开关，第二开关，第三开关，双加热丝热电变换器，纳伏表，时钟源，高精度数字采样系统，上位机。量子电压生成系统通过跟随器分别与第一开关、第二开关以及高精度数字采样系统的通道连接，低频信号源连接至第一开关、第二开关和第三开关，第三开关连接至高精度数字采样系统的通道A，第一开关和第二开关与双加热丝热电变换器连接，双加热丝热电变换器连接至纳伏表，时钟源与量子电压生成系统、低频信号源和高精度数字采样系统连接，上位机通过IEEE-488总线与量子电压生成系统、低频信号源、第一开关、开关第二、第三开关、纳伏表和高精度数字采样系统连接，实现系统自动化控制。

量子电压生成系统提供交流量子电压U_S和直流量子电压U_D；

低频信号源提供两路幅值相等且正交的低频电压信号U_A1和U_A2；

跟随器用于提高量子电压系统的带载能力；

第一开关和第二开关用于控制双加热丝热电变换器输入端低频电压信号与直流量子电压的切换；

第三开关用于控制两路低频电压信号U_A1和U_A2与高精度数字采样系统的通道A之间切换连接；