Supracon PJVS 量子电压系统全自动校准 Fluke 系列标准源

一、案例背景

电压校准仪（标准源）是电学计量、工业检测、科研实验室不可或缺的核心测量设备，其量值准确度直接影响万用表、采集设备、电子元器件的检测结果。传统校准手段依赖次级电压标准，存在不确定度偏高、交流频段覆盖窄、人工操作繁琐等局限。

德国 Supracon 可编程约瑟夫森电压标准（PJVS）量子系统依托约瑟夫森物理效应，复现国际定义伏特基准，量值仅由物理常数与微波频率决定，无长期漂移，可搭建全自动校准平台，实现 Fluke 全系列交直流标准源高精度批量溯源校准。

二、方案核心设备组成

• 核心基准：Supracon PJVS 交直流量子电压系统（10V 约瑟夫森阵列，69632 颗约瑟夫森结）

• 驱动配套：70GHz 微波合成源、18 通道 PJVS 偏置源、多路信号切换器

• 采集设备：Keithley 2182A 纳伏表、NI PXI-5922 高速交流采样仪

• 被控设备：Fluke 系列交直流校准仪（5700A/5720A/5730A、732B 直流标准源等）

• 控制软件：原厂一体化自动校准程序，支持 TCP 远程程控、自定义校准流程

三、方案量程与校准能力

1. 直流校准区间

• 输出覆盖 -10 V ~ +10 V 全量程，可完成 Fluke 标准源各直流档位线性、示值误差、长期稳定性全自动检定；

• 直流直接比对不确定度低至 ΔV/V = 1×10⁻¹⁰（10V 下仅 ±1 nV），远优于次级标准设备指标。

2. 交流校准区间

• 适用频率：直流～100 kHz；

• 最大校准有效值：7.2 V RMS；

• 1kHz、20V 峰峰值波形下比对不确定度 ΔV/V = 2×10⁻⁸；

• 可检定标准源谐波失真、幅值准确度、频率响应、相位偏差多项关键指标。

四、方案工作流程

1. 系统上电完成制冷、微波、偏置设备自检，软件读取设备序列号、环境温湿度、液氦液位；

2. 载入预设 Fluke 标准源校准模板，设定全部待校电压档位、采样点数、极性切换逻辑；

3. 多路切换器自动完成 PJVS 量子基准、纳伏表、待测 Fluke 标准源信号路由切换，全程无需人工改线；

4. 程序自动交替输出正负量子电压阶梯波形，同步采集待测源输出数值，自动剔除环境噪声干扰；

5. 采集数据实时存储，自动计算示值误差、修正因子、测量不确定度；

6. 全部档位测试完成后，自动生成标准化校准报告，包含原始采样数据、曲线图谱、溯源说明；

7. 支持一键导出 XML/Excel 格式数据，对接实验室质量管理系统。

五、方案核心优势

1. 基准等级高：依托一级量子电压基准，量值可溯源至基本物理常数，满足国家级计量院、第三方检测机构最高合规溯源要求；

2. 全频段全自动 DC 至 100kHz 交直流一体化校准，整套流程软件自主运行，大幅减少人工操作带来的偶然误差；

3. 适配全系列 Fluke 设备 兼容 57XX 多功能标准源、732B 固态直流参考源、752A 分压箱等主流型号；

4. 数据完整可追溯：全程记录环境参数、设备状态、原始采样点，报告格式符合计量行业规范；

5. 系统可拓展：可增加电阻、电流校准子程序，拓展标准电阻、电流源自动化检定能力。

六、适用单位与场景

1. 国家级、省级计量科学研究院电学基准实验室，用于 Fluke 标准源年度量值比对；

2. 第三方计量检测机构，批量标准源、万用表对外校准业务自动化改造；

3. 高端电子制造企业计量实验室，产线检测仪器内部定期溯源；

4. 高校、科研院所精密电学实验室，标准源、数字表性能标定实验平台。

七、案例总结

本套 Supracon PJVS 量子电压全自动校准方案，解决传统次级标准精度不足、交流校准能力有限、人工操作效率低的痛点，可对 Fluke 全系交直流校准仪开展全量程高精度自动化检定，测量不确定度达到量子基准等级，兼顾计量合规性与批量校准效率，是电学一级基准实验室标准化校准成熟落地方案。

本案例源自 Supracon 官方量子计量应用案例页面：https://supracon.de/en/quantenmetrologie/fallstudien/automatische-kalibrierung，系统性能指标、校准量程均来自原厂公开技术资料。我司WWW.BJQXCT.COM可提供整套 PJ 量子校准系统选型、方案定制服务。