(高清版)GBT 39843-2021 電子學(xué)特性測(cè)量 大面積超導(dǎo)膜的局域臨界電流密度及其分布

電子學(xué)特性測(cè)量大面積超導(dǎo)膜的局域臨界電流密度及其分布國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)IGB/T39843—2021/IEC61788-17:2013 Ⅲ 1 1 1 2 25.1測(cè)量設(shè)備 25.2感應(yīng)測(cè)量的部件 36測(cè)量步驟 4 4 56.3超導(dǎo)膜樣品J。的測(cè)量 76.4單頻率下J。的測(cè)量 76.5理論線(xiàn)圈系數(shù)和實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)的實(shí)例 8 97.1影響U?測(cè)量的系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源 97.2線(xiàn)圈-超導(dǎo)膜距離與預(yù)定值偏離的影響 7.3實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)和J。的不確定度 7.4超導(dǎo)膜的邊緣效應(yīng) 7.5試樣保護(hù) 8測(cè)試報(bào)告 8.1測(cè)試樣品的標(biāo)識(shí) 8.3測(cè)試條件報(bào)告 附錄A(資料性附錄)第1章～第8章的相關(guān)附加信息 附錄B(資料性附錄)可選的測(cè)量系統(tǒng) 附錄C(資料性附錄)不確定度考慮 21附錄D(資料性附錄)不確定度的評(píng)定 ⅢGB/T39843—2021/IEC61788-17本標(biāo)準(zhǔn)使用翻譯法等同采用IEC61788-17:2013《超導(dǎo)電性第17部分：電子學(xué)特性測(cè)量大面積——GB/T2900.100—2017電工術(shù)語(yǔ)超導(dǎo)電性(IEC60050-815:2015,IDT)。——更改了IEC61788-17:2013中術(shù)語(yǔ)和定義引用的版次，并將規(guī)范性引用文件中IEC60050(所-—對(duì)IEC61788-17:2013個(gè)別條款中出現(xiàn)的編輯性錯(cuò)誤做了修改。NationalInstituteofAdvIntellectualPropertyPlanningOffice,IntellectualPropertyDepartm1-1-1,Umezono,Tsukuba,Ibaraki1GB/T39843—2021/IEC61788-17本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用三次諧波電壓感應(yīng)法測(cè)量大面積高溫超導(dǎo)(HTS)膜局域臨界電流密度(Je)及其分布的方法。精確測(cè)量中最重要的因素是通過(guò)電場(chǎng)強(qiáng)度判據(jù)確定液氮溫區(qū)的J。值和通過(guò)J。的頻率依本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)質(zhì)上測(cè)量的是超導(dǎo)膜臨界面電流，即J。與超導(dǎo)膜的厚度d的乘積。高溫超導(dǎo)膜的J。dIEC60050-815國(guó)際電工術(shù)語(yǔ)第815部分：超導(dǎo)電性(Internationalelectrotechnicalvocabulary—Part815:SupercondIEC60050-815:2015界定的術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為了便于使用，以下重復(fù)列出了臨界電流criticalcurrentIIe判據(jù)Iecriterion[IEC60050-815:2015,定義815-12-02]J。2GB/T39843—2021/IEC61788-17:2013傳輸臨界電流密度transportcriticalcurrentdensity[IEC60050-815:2015,定義815-12-04][IEC60050-815:2015,定義815-12-10]臨界電流密度J。是描述大面積高溫超導(dǎo)膜性能通過(guò)檢測(cè)三次諧波電壓U?cos(3wt+0)這種非破壞性感應(yīng)法測(cè)得的。用安裝在HTS膜正上方的小線(xiàn)中獲得E-J特性。此方法測(cè)定J。絕對(duì)值的目標(biāo)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于10%,而測(cè)定大面積超導(dǎo)膜J。分布均勻性時(shí)的目標(biāo)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度小于5%。壓[4。如圖1示例，加一個(gè)與樣品線(xiàn)圈規(guī)格相同的線(xiàn)圈作為抵消線(xiàn)圈。樣品線(xiàn)圈安裝在待測(cè)超導(dǎo)膜樣等于樣品線(xiàn)圈的電感。線(xiàn)圈和超導(dǎo)膜都浸沒(méi)在液氮中(圖1中虛線(xiàn)內(nèi))。其他可選的測(cè)量系統(tǒng)參見(jiàn)附錄B。3GB/T39843—2021/IEC61788-17分流器(~1Q)數(shù)字萬(wàn)BI?U?算機(jī)a)線(xiàn)圈內(nèi)徑D?:0.9mm,外徑D?:4.2mm,高度h:1.0mm,直徑50μm的銅線(xiàn)繞400匝。b)線(xiàn)圈內(nèi)徑D?:0.8mm,外徑D?:2.2mm,高度h:1.0mm,直徑50μm的銅線(xiàn)繞200匝。保持線(xiàn)圈繞組的底部與超導(dǎo)膜的間距為規(guī)定值Z?,樣品線(xiàn)圈應(yīng)以足夠強(qiáng)度壓在超導(dǎo)膜上，通常壓4GB/T39843—2021/IEC61788-17:2013校準(zhǔn)晶片用于確定下一節(jié)要介紹的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'。它是由均勻的大面積(直徑通常約5cm)YBCO超導(dǎo)膜制成的。晶片上同時(shí)有用于傳輸法測(cè)量的微橋和用于感應(yīng)法測(cè)量的區(qū)域(見(jiàn)圖3)。傳輸確定實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'及測(cè)量待測(cè)超導(dǎo)膜J。的步驟如下，其中k'的含義參見(jiàn)附錄A中的A.5。56.2實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)的確定通過(guò)式(1)計(jì)算理論線(xiàn)圈系數(shù)k=J.d/It: (1)r-—離中心軸線(xiàn)的距離(見(jiàn)圖4)。R?=D?/2式(2)的推導(dǎo)參見(jiàn)附錄A中的A.3。E,=Ao×J" (3)b)對(duì)至少3個(gè)不同的微橋進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。圖5上部(E值較大區(qū)域)顯示了3個(gè)橋的三組測(cè)量數(shù)6E(V/m)GB/T39843—2021/IEC61788-17:2E(V/m)6.2.3校準(zhǔn)晶片的U?測(cè)量a)在三到四種頻率下，測(cè)量校準(zhǔn)晶片感應(yīng)測(cè)量區(qū)的U?與線(xiàn)圈電流的關(guān)系，并使用恒電感判據(jù)D.2],在具有足夠大信噪比S/N的范圍內(nèi)，判據(jù)L。宜盡可能地小。圖6顯示了2πL。=b)對(duì)超導(dǎo)膜上至少三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。a)使用不同頻率下獲得的I.和6.2.1中計(jì)算得到的理論線(xiàn)圈系數(shù)k,確定超導(dǎo)膜的J。(=kIt/d),并通過(guò)下式計(jì)算剛好完全穿透時(shí)超導(dǎo)膜中平均的感生電場(chǎng)E,式(4)的推導(dǎo)參見(jiàn)附錄A中并與傳輸E-J特性數(shù)據(jù)繪制在同一圖中。圖5中虛線(xiàn)顯示了超導(dǎo)膜的三個(gè)點(diǎn)的三組測(cè)量數(shù)據(jù)?！癈albWF5A3”“TH052Au”CalbWF5A3”的U?感應(yīng)測(cè)量/(A/m2)圖5傳輸法和U?感應(yīng)方法測(cè)定的E-J特性曲線(xiàn)7a)在傳輸E-J曲線(xiàn)和感應(yīng)E-J曲線(xiàn)之內(nèi)(或附近),選擇合適的電場(chǎng)強(qiáng)度，例如圖5中的系(=2.04μokfdI?,由于被低估而使用k,參見(jiàn)7.1c)]。圖5中也同時(shí)顯示了一個(gè)n-值(36.08推薦的恒電感判據(jù)2πLc=U?/fI?。需要注意的是k'依賴(lài)于使用的L。判據(jù)。線(xiàn)圈1使用直徑為線(xiàn)圈h匝數(shù)kR2L12223圖7表1中線(xiàn)圈1和線(xiàn)圈3的示意圖9GB/T39843—2021/IEC61788-17:20137.1影響U?測(cè)量的系統(tǒng)誤差的主要來(lái)源U?測(cè)量中最顯著的系統(tǒng)誤差主要是來(lái)自于線(xiàn)圈-超導(dǎo)膜的實(shí)際距離Z?與預(yù)設(shè)值的偏差。因?yàn)樵揳)線(xiàn)圈未充分壓到超導(dǎo)膜氮溫度下的熱收縮小于0.002×(300-77)≈0.45%,由熱膨脹影響帶來(lái)的距離誤差約為b)線(xiàn)圈與聚酰亞胺膜之間形成冰層液氮不可避免地會(huì)帶入粉末狀的冰。當(dāng)線(xiàn)圈掃描大面積HTS膜時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間的移動(dòng)，聚酰量后期測(cè)得的J。值將比初期的測(cè)量值大，通常一小時(shí)后測(cè)得的值將會(huì)被高估6%。如果測(cè)量系統(tǒng)是在幾乎封閉的環(huán)境中且其濕度小于5%,可以避免冰層影響。我們能夠通過(guò)復(fù)現(xiàn)性測(cè)仔細(xì)的測(cè)量消除，在7.3和附錄D中D.1評(píng)定實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈c)簡(jiǎn)單Bean模型引起感應(yīng)電場(chǎng)E的低估GB/T39843—2021/IEC61788-17:2013相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度通常小于5%。詳細(xì)內(nèi)容參見(jiàn)附錄D中的D.2。因?yàn)榫€(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)依賴(lài)于線(xiàn)圈-超導(dǎo)膜的距離Z?,線(xiàn)圈系數(shù)也依賴(lài)于Z?。圖9顯示了通過(guò)式(1)ko為Z?=0.2mm時(shí)的理論線(xiàn)圈系數(shù)，線(xiàn)圈1、線(xiàn)圈2和線(xiàn)圈3的尺寸列于表1。當(dāng)Z?=(0.2±0.02)mm時(shí)，線(xiàn)圈1的k的相對(duì)偏差約2.6%。如果Z?的偏差較小(例如≤20%),存在偏差的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'與k成正比。支持上述討論的實(shí)驗(yàn)結(jié)果在附錄D中的D.3中描述。因此，如果距離的偏離可以估由于該測(cè)量方法通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)試樣(校準(zhǔn)晶片)來(lái)確定實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k',而k'直接影響所測(cè)量的J。值。度的一個(gè)重要來(lái)源。在一個(gè)合適的電場(chǎng)下，實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'通過(guò)式k1=(Ja/J。)k計(jì)算得到。這里J.為傳輸法測(cè)量獲得的臨界電流密度，J。=kIn/d則通過(guò)感應(yīng)法測(cè)得(6.2.5)。線(xiàn)圈1(表1)的系數(shù)k的不確定度評(píng)定示例參見(jiàn)附錄D中的D.1。其結(jié)果是k1=(J。/J。o)k=(2.5878/3.4437)×109.482.2mm-1,k'的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u.(k′)=2.4mm-1(2.93%)。傳輸測(cè)量的Ja的不確定度在附錄D中的D.2評(píng)定了由于使用簡(jiǎn)單的Bean模型[式(4)]所引起Eavg低估而產(chǎn)生的不確定度。電場(chǎng)U?測(cè)量的不確定度而產(chǎn)生的J。的A類(lèi)不確定度相當(dāng)小，通常約為0.3%,如附錄D中的D.4所示。k'的不確定度以及由于Eag的低估引起的不確定度是J。絕對(duì)值合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的主要來(lái)源。一個(gè)典型的DyBa?Cu?O?(DyBCO)超導(dǎo)膜的J。絕對(duì)值的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為4.7%(參見(jiàn)附錄D中的D.5),遠(yuǎn)低于10%的目標(biāo)值。需要注意的是，使用同一線(xiàn)圈評(píng)定大面積超導(dǎo)膜的J。的均勻性5%的目標(biāo)值。GB/T39843—2021/IEC61788-17導(dǎo)膜邊緣0.3mm時(shí)，采用線(xiàn)圈2或3(表1)都可以獲得精確的測(cè)量?？紤]到線(xiàn)圈本身0.1mm~a)樣品制造商的名稱(chēng)；a)溫度(大氣壓下或液氮壓強(qiáng)下);GB/T39843—2021/IEC61788-17第1章～第8章的相關(guān)附加信息方的一個(gè)小線(xiàn)圈施加交流電流I?cosot從而產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，并根據(jù)磁場(chǎng)完全穿透超導(dǎo)膜時(shí)的線(xiàn)圈電流為2H?cosot。完全穿透的磁場(chǎng)幅值2H。等于J.d,由此可得J.[17]。超導(dǎo)體中感應(yīng)的電場(chǎng)E可以用相因?yàn)槿沃C波電壓與測(cè)量頻率成正比，所以為獲得更好的信噪比S/N擇優(yōu)選擇更高的頻率。然(≥20kA/m)采用0.2kHz～8kHz的頻率。要獲得一個(gè)因?yàn)橐鋮s樣品線(xiàn)圈產(chǎn)生的焦耳熱，本標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)量溫度限定在液氮溫度，即1013hPa壓力下的超導(dǎo)膜，位于-d<z<0,上表面在z=0的xy平面，下表面在z=-d。驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈相對(duì)z軸軸對(duì)稱(chēng)，線(xiàn)圈位于圓柱坐標(biāo)(r,0,z)中的R?<r<R?,Z?<z<Z?。線(xiàn)圈的匝數(shù)為N,載有正弦驅(qū)動(dòng)電流Ia(t)=I?cosot,沿著0方向。在驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)的作用下，超導(dǎo)膜中產(chǎn)生屏蔽電流。超導(dǎo)膜的面電流K?(即電流密度在厚度-d<z<0內(nèi)的積分)在響應(yīng)中起關(guān)鍵作用，并且|K?|值不會(huì)超過(guò)膜的臨界值Jd。U?主要由線(xiàn)圈阻抗決定。偶次諧波(U,中n為偶數(shù))一般遠(yuǎn)小于奇次諧波(即U,中n為奇數(shù))。三次諧波U?是關(guān)鍵，因?yàn)閁?直接反映了超導(dǎo)膜的非線(xiàn)性響應(yīng)(即J.d的信息)。其中S=(R?-R?)(Z?-Z?)是線(xiàn)圈截面積。F(r)一般在r=rm[rm大致接近(R?+R?)/2]有最當(dāng)電流0<I?<In,線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)不能穿透到超導(dǎo)膜下方(z<-d)。在這種情況下，膜上方(z>0)的磁場(chǎng)分布可以簡(jiǎn)單通過(guò)鏡像技術(shù)獲得。鏡像線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)(即超導(dǎo)膜中屏蔽電流產(chǎn)生的磁場(chǎng))抵消了垂直分量H?,并使徑向分量2H,疊加為原來(lái)的兩倍。因此，超導(dǎo)膜中的面電流K?？捎墒終?(r,t)=2H?(r,t)=-I?F(r)cosot得到。由于在0<I?<I?區(qū)間超導(dǎo)膜的線(xiàn)性響應(yīng)，線(xiàn)圈中面電流密度的幅值|K?I=2|H,I≤I?F(r)≤I?Fm,不能超過(guò)臨界值J.d。當(dāng)I?=Il,|K?I≤其中k=Fm電流閾值I,通過(guò)下式獲得這里，利用Bean模型[14估算在完全穿透臨界態(tài)時(shí)(I。=In)超導(dǎo)膜感應(yīng)的平均半無(wú)限大的超導(dǎo)體(-d≤z≤0),位于xy平面以下(z≤0),膜被認(rèn)為是此超導(dǎo)體的一部分。當(dāng)平行于x的方向的正弦磁場(chǎng)Hx=2H?coswt(2H?=Jd)施加于超導(dǎo)體表面時(shí)，感應(yīng)電場(chǎng)E只有y分量E,(z),并且E,=0(z≤-d),因?yàn)榇帕€(xiàn)剛好到達(dá)膜的下表面(z=-d)。通過(guò)從z=-d到z積分-μ?(dHx/dt),得到E,(z)=-μowdHosinot(1-cosot+2z/d)。隨時(shí)間變化的膜表面處電場(chǎng)|E,的上表面),在z=-d(膜的下表面)為零，所以|E,(z)|的體積平均值可以估計(jì)為|E,(0)|最大值的A.4理論線(xiàn)圈系數(shù)k和實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'這里，對(duì)U?感應(yīng)法中的理論線(xiàn)圈系數(shù)k=J.d/I,和實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'的基本概念加以說(shuō)明。當(dāng)線(xiàn)圈電流I。等于所述電流閾值I時(shí)，線(xiàn)圈下方最大磁場(chǎng)值2Ho,max=J.d,且磁場(chǎng)剛好完全穿透超導(dǎo)膜。由于2Hom可理論上計(jì)算，我們可以計(jì)算理論線(xiàn)圈系數(shù)k=J.d/In。然恒電壓判據(jù)是有問(wèn)題的。對(duì)I。與U?的關(guān)系的理論分析表明，存在清晰的標(biāo)度行為U?/Im=wG(I?/度行為。因?yàn)槿沃C波電阻U?/I?=oG(I?/In)/(I?/I),U?/I。本身相當(dāng)于已經(jīng)歸一化(圖A.2b)],它與歸一化后的電流I?/In也存在標(biāo)度行為(圖A.2b)的插圖]。由于三次諧波電壓U?與Im成正比，A.6可逆磁通運(yùn)動(dòng)的影響磁通運(yùn)動(dòng)的影響。在當(dāng)前測(cè)量中，由樣品線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)處于非常低的水平。在J。=101?A/m2,GB/T39843—2021/IEC61788-17:2013如5.1所述，為準(zhǔn)確測(cè)量U?,有必要采用一個(gè)合適的系統(tǒng)來(lái)降低信號(hào)發(fā)生器和功率放大器產(chǎn)生的一片大J.d超導(dǎo)膜上，用于補(bǔ)償諧波噪聲電壓。雖然使用帶有大J.d膜(表1)中的線(xiàn)圈1,在77.3K時(shí)的電阻與3f=3kHz時(shí)的電抗相似。由于超導(dǎo)屏蔽電流導(dǎo)致的自感降低約為1/3;這種情況下，U?的噪聲將減少至20%以下。因=U?/fI?=常量(見(jiàn)6.2.3和6.4),如果諧波噪聲電壓與頻率弱相關(guān)，則低頻時(shí)U?噪聲的影響更嚴(yán)重。因此，使用無(wú)大J.d超導(dǎo)膜的噪聲抵消方法可以作為一種簡(jiǎn)單方法。一些諧波噪聲抵另外一種補(bǔ)償諧波噪聲電壓的技術(shù)是使用可變電阻和可變電感線(xiàn)圈模擬樣品線(xiàn)圈的自感和電阻，U?噪聲可以消除。這種方法對(duì)于電阻超過(guò)電感的小的驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈是有效的。相比于采用抵消線(xiàn)圈的方B.4顯示了圖1中電路(抵消線(xiàn)圈帶有超導(dǎo)膜)在U?測(cè)量中的降噪效果。信號(hào)“A”是沒(méi)有使用抵消線(xiàn)圈噪系統(tǒng)情況下測(cè)量表1中線(xiàn)圈1的諧波噪聲電壓。電流閾值I.是通過(guò)恒電感判據(jù)確定的，例如U?fI?=2μΩ·s,因此噪聲電壓以U?/fI。的歸一化形式出現(xiàn)(圖B.5)。可以發(fā)現(xiàn)由于嚴(yán)重的系統(tǒng)噪聲，采用這么小的判據(jù)2πLc=U?/fI?=2μΩ·s是不可行的。使用帶有超導(dǎo)膜的抵消線(xiàn)圈可有效降低此類(lèi)大噪聲電壓，因而可以使用U?/fI?=2μΩ·s的判據(jù)(圖B.6),即使當(dāng)I?/√2=160mA(對(duì)應(yīng)于J.d降噪。圖B.7給出了線(xiàn)圈1經(jīng)歸一化后的噪聲電壓。系統(tǒng)在10kHz或更低頻時(shí)的噪聲水平約為0.1pΩ·s,這是推薦判據(jù)2μΩ·s的5%左右。對(duì)雙線(xiàn)圈測(cè)量系統(tǒng)(圖B.2)的典型噪聲電壓也進(jìn)行了GB/T39843—2021/IEC61788-17和外部拾取線(xiàn)圈(D?=3.0mm,D?=6.0mm,H=1.0mm,295匝)。該系統(tǒng)在10kHz或更低頻時(shí)的圖B.1可變電阻電感的抵消電路示意圖鎖相放大器入f線(xiàn)圈相位(°)線(xiàn)圈電流/mA圖B.3源于電源的諧波噪聲圖B.4有超導(dǎo)膜和抵消線(xiàn)圈的降噪效果圖B.6帶有超導(dǎo)膜的抵消線(xiàn)圈降噪后的歸一化噪聲電壓圖B.7無(wú)超導(dǎo)膜的抵消線(xiàn)圈降噪后的歸一化噪聲電壓圖B.8雙線(xiàn)圈系統(tǒng)(圖B.2中)降噪后的歸一化噪聲電壓GB/T39843—2021/IEC61788-171995年，包括國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織決定在他們的標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)范IEC現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂中是否采用不確定度表示方法，由IEC各技術(shù)委員會(huì)(TC)決改可能會(huì)帶來(lái)困惑。2006年6月，超導(dǎo)技術(shù)委員會(huì)(TC90)在日本京都召開(kāi)的會(huì)議上決定在標(biāo)準(zhǔn)的制可能是1,2,3或者其他數(shù)字。廠商說(shuō)明書(shū)給出的數(shù)據(jù)一般可視為均勻分布，會(huì)導(dǎo)致一個(gè)的轉(zhuǎn)化系數(shù)?；谡偌说墓こ膛袛嗪驼`差傳遞分析，TC90測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)計(jì)學(xué)定義出自參考文獻(xiàn)[36—38]。要注意的是，并非本標(biāo)準(zhǔn)提到統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)定過(guò)去頻繁使用的變化系數(shù)(COV)是標(biāo)準(zhǔn)偏差和均值的比(變化系數(shù)COV通常稱(chēng)為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差)。這樣的評(píng)估已經(jīng)用于測(cè)量精密度的評(píng)定，并給出重復(fù)試驗(yàn)的接近度。標(biāo)準(zhǔn)不確定度調(diào)節(jié)器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行的電子漂移和蠕變電壓的測(cè)量結(jié)果。從32000個(gè)單元的電子表格中隨機(jī)信號(hào)單位為V。兩個(gè)引伸計(jì)輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)不表C.1由兩個(gè)標(biāo)稱(chēng)一致引伸計(jì)的輸出信號(hào)表C.2兩組輸出信號(hào)的平均值表C.3兩組輸出信號(hào)的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差表C.4兩組輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度表C.5兩組信號(hào)的變異系數(shù)兩個(gè)引伸計(jì)偏差的標(biāo)準(zhǔn)不確定度非常相近，而兩組數(shù)據(jù)的變化系數(shù)COV相差將近2800倍。這顯C.4TC90標(biāo)準(zhǔn)的不確定度評(píng)估范例測(cè)量的觀測(cè)值通常不能精確地與被測(cè)物理量的真實(shí)值相符。觀測(cè)值被當(dāng)作是對(duì)真實(shí)值的一種估定度來(lái)表述真實(shí)值。如A類(lèi)不確定度評(píng)定(在同一實(shí)驗(yàn)條件下反復(fù)測(cè)a)首先，用戶(hù)應(yīng)推導(dǎo)出一個(gè)數(shù)學(xué)測(cè)量模型，即將被測(cè)量表示成所有輸入量的函數(shù)。舉個(gè)簡(jiǎn)單例拉力Fuc(作為被測(cè)物理量)=W(預(yù)期的標(biāo)重)+dw(廠商的數(shù)據(jù))+dr(反復(fù)測(cè)量標(biāo)重/天)+dRe(不同日期測(cè)量的可再現(xiàn)性)c)A類(lèi)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定：e)用下式計(jì)算各種標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：ue=√uA2+ug2于68%;2對(duì)應(yīng)于95%;3對(duì)應(yīng)于99%),以提高被測(cè)量落于期望區(qū)間的概率。5個(gè)橋的Ja(1010A/m2):2.578,2.622,2.561,2.566,2.612。8個(gè)點(diǎn)的J。(101?A/m2):3.4567,3.4327,3.4127,3.4514,3.4474,3.4581,3.4487,其平均值X=3.4437,s=0.014J。的變化更大[15]。在使用RL抵消電路的測(cè)量中獲得了相似的變異系數(shù)值Ja(1.82%)和J0.05√3=0.07470(101?A/m2)。從這些數(shù)據(jù)我們可以繪制出以下不確定度因素標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(X)靈敏度系數(shù)c對(duì)u.(k)的貢獻(xiàn)，合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(k)=(∑{c;u(X;)}2)1/2Elin≈√2μofIt(I?/In-1)≈4.44μofJ.dEline/Eavg≈2.18(y?/d)(I?/I?h-1)≈170up(Eavg)=100(51m—1)/√34.8%(n=20),和6.5%(n=15)。采用有偏差的Z?=0.175mm和未變的k'值得到的J。,是使用準(zhǔn)確的Z?=0.2mm得到的J。的94.5%。圖9預(yù)計(jì)的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)圈系數(shù)k'(Z?=0.175mm)=1.063k'(Z?=0.2ma)J。(1010A/m2):平均值X=1.896,s=0.006254,uA=s/√N(yùn)=0.001978,cOv=s/X=n:平均值X=23.67,s=0.5771,uA=s/b)J。(1010A/m2):平均值X=1.9n:平均值X=20.40,s=0.4194,uA=s/√N(yùn)=0.1326,COV=sb)在2kHz、8kHz、35kHnn123456789D.5所得J。的不確定度評(píng)定250nm厚的DyBCO超導(dǎo)膜(2cm×2cm)在判據(jù)Ee=100μV/m下定義的J。和n-值的典型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下所示：16個(gè)不同點(diǎn)的J。(1010A/m2)和n-值：2.404(27.5),2.395(26.9),2.396(27.4),2.409(26.6),其平均值X=2.4354,s=0.025025,uA=s/√N(yùn)=0.0062563,COV=s/X=0.0103(1.03%)。上述J。數(shù)據(jù)是使用表1中的線(xiàn)圈1通過(guò)U?測(cè)量得到，對(duì)應(yīng)k1=(82.2±2.4)mm-1(D.2)。起源于電場(chǎng)U?測(cè)量的實(shí)驗(yàn)不確定度和起源于J。分布的不確定度合起來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度(A類(lèi))為uA(Jc)=(0.006256/2.435)×100=0.257%,這要比k'的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度小很多，ue(k')/k1=(2.409/82.2)×100=2.93%。來(lái)源于Eavg的不確定度為us(Eavg)=6.39/√3=3.68%(n=26)。最終相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：ue(Je)={[ue(k)/k']2+up(Eavg)2+uA(Jc)小于目標(biāo)值10%。利用相同的測(cè)試線(xiàn)圈和超導(dǎo)膜樣品進(jìn)行循環(huán)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得到的J。和n-值如下[19]:4個(gè)不同點(diǎn)的J。(101?A/m2)和n-值：2.287(27.9),2.291(26.2),2.189(26.2),2.222(26.6)。其平均值X=2.2472,s=0.050082,uA=s/√N(yùn)=0.025041,COV=s/X上述J。數(shù)據(jù)是使用RL消除電路(圖B.1)通過(guò)U?測(cè)量獲得的，由于信噪比S/N的限制[19],在這里確定I?時(shí)使用了稍大的判據(jù)2πL。=U?/fI?=10μ2·s。J。的相對(duì)偏差(2.435-2.247)/2.435=0.0772=7.72%,超過(guò)了預(yù)計(jì)的相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度4.7%,這可能是由于大的2πL。使得Ea的不確定度超出了D.2中的預(yù)計(jì)。但相對(duì)偏差仍然明顯小于目標(biāo)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度10%。D.6揭示超導(dǎo)膜邊緣效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果利用計(jì)算機(jī)控制的線(xiàn)圈掃描系統(tǒng)對(duì)三次諧波J。測(cè)量的超導(dǎo)膜邊緣效應(yīng)進(jìn)行研究[15]。一個(gè)具有均勻J。分布的10mm寬的YBCO/CeO?/藍(lán)寶石襯底，放置在并排的兩個(gè)與YBCO膜基底厚度相同的藍(lán)寶石襯底中間。線(xiàn)圈如圖D.1中所示直線(xiàn)進(jìn)行掃描。圖D.1a)給出了Z?=0.2mm時(shí)使用表1中的線(xiàn)圈2(外徑3.6mm)測(cè)得的J。對(duì)線(xiàn)圈中心位置的依賴(lài)關(guān)系。線(xiàn)圈中心位置在-2.6mm～+3.4mm范圍內(nèi)可獲得正確的J。值。為了消除邊緣效應(yīng)，遠(yuǎn)離邊緣的必要距離計(jì)算為[10—(2.6+3.4+3.6)]/2=0.2mm。使用表1中的線(xiàn)圈3(外徑2.2mm)的類(lèi)似實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)線(xiàn)圈中心位置在一4.0mm～+3.2mm范圍內(nèi)可獲得正確的J。值[圖D.1b]],由此得到遠(yuǎn)離邊緣的必要距離為[10—(4.0+3.2+2.2)]/2=0.3mm。這個(gè)結(jié)果表明線(xiàn)圈3測(cè)量的必要距離比線(xiàn)圈2的大，這可能是因?yàn)榍罢哂懈啻艌?chǎng)存在于線(xiàn)圈區(qū)域外。GB/T39843—2021/IEC6位置/a)用表1中的線(xiàn)圈2b)用表1中的線(xiàn)圈3圖D.1線(xiàn)圈相對(duì)超導(dǎo)膜的位置對(duì)J。測(cè)量影響[1]ANCASTER,M.J.inPassiveMicrowaveDeviceApplconductors,CambridgeUniversityPress,1997,p.144.[2]KINDER,H.,BERBERICH,P.,PRUSSEIT,W.,RIR.andUTZ,B.YBCOfilmdepositiononverylargeare287,p.107.[3]GROMOLL,B.,RIES,G.,SCHMIDT,W.,KRAUTZ,B.,NIES,R.,NEUMUELLER,H.-W.,BALTZER,E.,FISCHER,S.andHEISMANN,B.ResistivefaultcurrentlimiterswithYBCOfilms-100kVAfunctionalmodepercond.,1999,9,p.656.[4]HYUN,O.B.,KIM,H.R.,SIM,J.,JUNG,Y.H.,PARKW.andOH,I.S.6.6kVresistivesuperconductingfaultcurrentlimiterTrans.Appl.Supercond.,2005,15,p.2027.[5]YAMASAKI,H.,ARAI,K.,KAIHO,K.,NAKAGAWA,Y.,SOHMA,MKONDO,w.,YAMAGUCHI,I.,MATSUI,H.,KUMAGAI,T.,NATORIN.andHIGUCHI,N.500V/200AfaultcurrentlimitermodulesmadresistivityAu-Agalloyshuntlayers.Supercond.Sci.Technol.,200[6]YIM,S.W.,KIM,H.R.,HYUN,O.B.,SIM,J.,PARK,K.B.anddesignofsuperconductingfaultdetectorforsupercoC,2008,468,p.2072.[7]LEE,B.W.,PARK,K.B.,SIM,J.,OH,I.S.,LEE,H.G.,KIM,H.R.andHYUN,O.B.DesignandExperimentsofNovelHybridTypeSuperconductingFaultCurrentLimiters.IEEETrans.Appl.Supercond.,2008,18,p.624.[8]TOSAKA,T.,TASAKI,K.,MARUKAYAMAJI,M.,KUWANO,K.,IGARASHI,M.,NEMOTO,K.andTERAI,M.PersistentHTSmagnetcooledbycryocooleSupercond.,2005,15,p.2293.[9]TOSAKA,T.,OHTANI,Y.,ONO,M.,KURIYAMA,M.,NAKAMOTO,K.,TACHIKAWA,N.,MORIKAWA,J.,OGAWA,Y.andYOSHIDA,Z.DevelopmentofPersistent-CurrentModeHTSCSupercond.,2006,16,p.910.[10]CLAASSEN,JH.,REEVES,ME.andSOULEN,Jr.RJ.Acontacurementofthecriticalcurrentdensityandcriticaltempstrum.,1991,62,p.996.[11]POULIN,G.D.,PRESTON,J.S.andSTRACH,T.Interpretationoftheharmonicre-sponseofsuperconductingfilmstoinhomogeneoup.1077.[12]HOCHMUTHH.andLORENZ,M.InductivdensityofsuperconductingthinfilmswithoutlateralstrucLORENZ,M.Side-selectiveandnon-destructivedetefthecriticalcurrentdensityofdouble-sidedsuperconductingthinfilms.PhysicaC,1996,265,p.335.[14]YAMASAKI,H.,MAWATARI,Y.andNAKAGAWA,Y.Nondestructivedeterminationofcurrent-voltagecharacteristicsofsupdensitymeasurementsasafunctionoffrequency.Appl.Phys.Lett.,2003,82,p.3275.[15]YAMASAKI,H.,MAWATARI,Y.,NAKAGAWA,Y.,MANABM.AutomaticmeasurementofthedistributionofJcandnusingthird-harmonicvoltages.IEEETrans.Appl.Supercond.,2007,17,p.3487.[16]YAMASAKI,H.,MAWATARI,Y.andNAKAGAWA,Y.PreciseDeterminationoftheThresholdCurrentforThird-HarmcalCurrentDensitiesofSuperconductingThinFilms.IEEETrans.Appl.Supercop.3636.[17]MAWATARI,Y.,YAMASAKI,H.andthird-harmonicvoltageinsuperconductingfilms.Appl.Phys.Lett.,200[18]YAMADA,H.,MINAKUCHI,T.,ITOH,D.,YAKANAYAMA,K.,HIRACHI,K.,MAWATARI,Y.andYAMASAKI,H.Variable-RL-cancelcir-cuitforpreciseJcmeasurementusingthird-harmonicvoltagemethod.PhysicaC,2007,451,p.107.[19]YAMADA,H.,MINAKUCHI,T.,FURUTA,T.S.,KANAYAMA,K.,HIRACHI,K.,OTABE,E.S.,MAWATARI,Y.andYAMASAKI,H.Wideband-RL-cancelcircuitfortheE-Jpropertymeasurementusingthethird-harmonicvoltagemeth-od.J.Phys.:Conf.Ser.,2008,97,p.012005.[20]YAMASAKI,H.,MAWATARI,Y.,NAKAGAWA,Y.andYAMADA,H.Nonde-structive,inductivemeasurementofcriticalcurrentdensitiesofsuperconductingfilmsinmagneticfields.IEEETrans.Appl.Supercond.,2003,13,p.3718.[21]OHKI,K.,YAMASAKI,H.,DEVELOS-BAGARINAO,K.andEnhancedrandompinningwithdeposition.Supercond.Sci.Technol.,2008,21,p.045004.[22]SIMON,R.W.,HAMMOND,R.B.,BERKOWITZ,S.J.andWILLEMSEN,B.Aperconductingmicrowavefiltersystemsforcellulartel2004,92,p.1585.[23]CHEGGOUR,N.,EKIN,J.W.,CLICKNER,C.C.H.,FEENSTRA,R.,GOYAL,A.andPARANTHAMAN,M.TransversecompressiveinY-Ba-Cu-Ocoatingsonbiaxiallytextu2003,13,p.3530.[24]NAKAGAWA,Y.,MAWATARI,Y.,YAMASAKI,H.,MURUGESAN,M.andVELOS-BAGARINAO,K.Angularhysteresisinthecriticalcurrentdensityoflaser-patternedRE-Ba?Cu?O,films.IEEETrans.Appl.Supercond.,2007,17,p.3597.[25]Thermalexpansioncoefficientdataoftypicalpolyimidefilmsareathttcom/Kapton/en_US/assets/downloads/pdf/summaryofprop.pdf[26]MAWATARIY.andCLEM,J.R.Analyticalmodeloftheresponseoffilmtolinecurrents.Phys.Rev.B,2006,74,p.144523.[27]NADAMI,T.,OTABE,E.S.,KIUCHI,M.andMATSUSHITA,T.Dependenceofducedthirdharmonicvoltageonwidthofsuperconductingcoatedconduct414,p.1011.[28]GRIMALDI,G.,BAUER,M.andKINDER,H.Continuousreel-to-reelmeasurementofcriticalcurrentsofcoatedconductors.Appl.Phys.Lett.,2001,79,p.4390.[29]GRIMALDI,G.,BAUER,M.,KINDER,H.,PRandPACES.MagneticimagingofYBCOcoatedconductorsbyHallprobes.PhysicaC,2002,3376,p.1009.[30]CLAASSEN,J.H.MeasurementoftheCriticalCurrentandFluxCreepParThinSuperconductingFilmsUsingtheSingleCoilTechnique7,p.1463.[31]SUMIYOSHI,F.,MATSUYAMA,M.,NODA,M.K.,IWAKUMA,M.andYAMAFUJI,K.AnomalousMagnMotioninSuperconductingMultifilame[32]MATSUSHITA,T.,OTABE,E.S.andNI,B.EffectofreversiblefluxoidmotiononACsusceptibilityofhightemperaturesuperconductors.PhysicaC,1991,182,p.95.[33]YOSHIDA,T.,SHIBATA,M.,KIUCHI,M.,OTFUTAMURA,M.,KONISHI,H.,MIYATA,S.,IBI,A.,YAMADA,Y.andEvaluationoff