一种超导器件测试系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种超导器件测试系统和方法。系统包括交流模块、放大模块、直流模块、并流模块、选择模块、输出模块、示波器、精密电压表。交流模块产生正弦信号。放大模块对正弦信号进行放大，产生第一扫描信号。直流模块产生直流信号。并流模块将第一扫描信号累加在直流信号上，产生第二扫描信号。选择模块在所述第一扫描信号和第二扫描信号中选择输出。输出模块同时输出2路第二扫描信号，一路输入到示波器的电流输入端，另一路输入到超导器件；超导器件电压输出端接精密电压表和示波器电压输入端。本发明专利技术还提供一种超导器件测试方法。本发明专利技术用于直观地测量超导器件在低温下的工作参数数据，为超导器件驱动提供数据信息。

【技术实现步骤摘要】
一种超导器件测试系统和方法
本申请涉及电子领域，尤其涉及一种对超导器件进行测试的系统和测试方法。
技术介绍
超导器件主要指超导器件约瑟夫森结，其在外部信号驱动下将产生量子化的电压台阶，然而由于每次超导器件进入液氦温区下，其工作参数都有不同程度的改变，为了实现能够精确的进行驱动，必须首先了解超导器件在低温下的实际参数。以往的超导器件工作状态的测量都是通过对超导器件输出直流电流，通过对直流电流的调节利用数字电压表观测超导器件输出电压的变化，来确定超导器件的临界电流和台阶宽度，其操作复杂，耗费时间长。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种本专利技术测试系统，用于直观地测量超导器件在低温下的工作参数数据，为超导器件的驱动提供数据信息。本申请实施例提供一种超导器件测试系统，其特征在于，包括交流模块、放大模块、直流模块、并流模块、选择模块、输出模块、示波器、精密电压表。所述交流模块，用于产生正弦信号。所述放大模块，用于对所述正弦信号进行放大，产生第一扫描信号。所述直流模块，用于产生直流信号。所述并流模块，用于将所述第一扫描信号累加在所述直流信号上，产生第二扫描信号。所述选择模块，用于在所述第一扫描信号和第二扫描信号中选择输出。所述输出模块，实现同时输出2路第二扫描信号，一路用于输入到所述示波器的电流输入端，另一路用于输入到超导器件。所述超导器件的电压输出端，用于接入所述精密电压表和所述示波器电压输入端。优选地，所述超导器件测试系统中，所述交流模块还用于改变所述正弦信号的频率。优选地，所述超导器件测试系统中，还包含过压保护电路，所述过压保护电路连接于所述放大电路，用于限制所述第一扫描信号的幅值。优选地，所述超导器件测试系统中，所述直流信号源包含基准电压源和电流产生电路；所述基准电压源为蓄电池。优选地，所述超导器件测试系统中，还包含接地保护电路，所述接地保护电路接于所述输出模块的电流输出端和所述超导器件的电流输入端，用于将所述超导器件的电流输入端选通到地线和所述输出模块的电流输出端。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述第一扫描信号的电流输出幅度范围：0～13mA。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述正弦信号、第一扫描信号的频率范围：1～30Hz。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述第二扫描信号的直流工作点范围：-13mA～13mA。本专利技术还提供一种超导器件测试方法，用于任意一项实施例所述超导器件测试系统，包含以下步骤：向所述超导器件输出第一扫描信号；用所述示波器测试所述超导器件的输入电流和输出电压，产生超导器件IV曲线，从IV曲线中识别电压台阶，包括第一拐点电流粗略值、第二拐点电流粗略值；向所述超导器件输出第二扫描信号，调整所述正弦信号的放大倍数和所述第二扫描信号的直流工作点，使所述第二扫描信号的电流值位于所述第一拐点电流粗略值和第二拐点电流粗略值之间；用精密电压表测试所述超导器件的输出电压，调整所述正弦信号的放大倍数和所述第二扫描信号的直流工作点，根据所述精密电压表的指示数据是否发生抖动，判别第一拐点电流精确值、第二拐点电流精确值。进一步地，所述超导器件测试方法，还包含以下步骤：当所述精密电压表的指示数向下跳动时，判定所述第二扫描信号的最小值低于所述第一拐点电流精确值；当所述精密电压表的指示数向上跳动时，判定所述第二扫描信号的最大值高于所述第二观点电流精确值。本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本专利技术测试系统可以对低温下的超导器件进行参数扫描，通过连接到超导器件输出端的示波器而获得低温下超导器件的实时参数数据，可用于对超导器件的工作状态进行判断。本专利技术测试方法则通过对超导器件全结的工作区间进行扫描，直观地将整体测量结果显示到示波器上，并能够实现在示波器上超导器件的IV特性曲线中电压台阶处的某一测量点展宽显示并测量曲线参数，以及在曲线中的特定位置的数据进行精确测量，从而方便确定台阶宽度和其他超导器件的参数信息，相比之下观测直观，操作简单，测量时间短，方便了超导器件工作前的参数设置和预调。附图说明此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1为超导器件测试系统的实施例；图2为超导器件测试系统的另一实施例；图3为超导器件IV曲线；图4(a)为第一扫描信号示意图；图4(b)为第二扫描信号示意图；图5为超导器件测试方法的流程图。具体实施方式为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本专利技术测试系统可对超导器件的临界电流、台阶宽度进行测量，为超导器件的驱动提供具体的工作参数信息。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。图1为超导器件测试系统的实施例。本申请实施例提供一种超导器件测试系统，其特征在于，包括交流模块1、放大模块2、直流模块3、并流模块4、选择模块5、输出模块6、示波器8、精密电压表9。所述交流模块，用于产生正弦信号；所述放大模块，用于对所述正弦信号进行放大，产生第一扫描信号；所述直流模块，用于产生直流信号；所述并流模块，用于将所述第一扫描信号累加在所述直流信号上，产生第二扫描信号；所述选择模块，用于在所述第一扫描信号和第二扫描信号中选择输出；所述输出模块，实现同时输出2路第二扫描信号，一路用于输入到所述示波器的电流输入端Is，另一路用于输入到超导器件7的电流输入端Ii；所述超导器件的电压输出端Vo，用于接入所述精密电压表和所述示波器电压输入端Vs。优选地，所述超导器件测试系统中，所述交流模块还用于改变所述正弦信号的频率。本专利技术测试系统在自动扫描曲线方式下可输出一定频率的正弦电流信号到超导器件，频率可调，电流峰峰值的范围为所扫描的超导器件的IV曲线的电流范围，此时示波器显示的是超导器件在特定电流扫描范围内完整的IV曲线。图2为超导器件测试系统的另一实施例。优选地，在图1所示实施例基础上，还包含过压保护电路21、接地保护电路71。所述过压保护电路连接于所述放大电路，用于限制所述第一扫描信号的幅值。所述接地保护电路接于所述输出模块的电流输出端和所述超导器件的电流输入端，用于将所述超导器件的电流输入端选通到地线和所述输出模块的电流输出端，防止测试系统连接到超导器件时，超导器件产生冻结磁通而改变低温下的工作参数导致不能正常工作。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述第一扫描信号的电流输出幅度Im范围：0～13mA。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述正弦信号、第一扫描信号的频率范围：1～30Hz。在本专利技术任意一项实施例所述超导器件测试系统中，进一步优选地，所述第二扫描信号的直流工作点Id范围：-13mA～13mA。需要说明的是，图1～2的实施例中所述输出模块可以使用分流器件或运算放大器件。考虑电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超导器件测试系统，其特征在于，包括交流模块、放大模块、直流模块、并流模块、选择模块、输出模块、示波器、精密电压表；所述交流模块，用于产生正弦信号；所述放大模块，用于对所述正弦信号进行放大，产生第一扫描信号；所述直流模块，用于产生直流信号；所述并流模块，用于将所述第一扫描信号累加在所述直流信号上，产生第二扫描信号；所述选择模块，用于在所述第一扫描信号和第二扫描信号中选择输出；所述输出模块，同时输出2路第二扫描信号，一路用于输入到所述示波器的电流输入端，另一路用于输入到超导器件；所述超导器件的电压输出端，用于接入所述精密电压表和所述示波器电压输入端。

【技术特征摘要】
1.一种超导器件测试系统，其特征在于，包括交流模块、放大模块、直流模块、并流模块、选择模块、输出模块、示波器、精密电压表；所述交流模块，用于产生正弦信号；所述放大模块，用于对所述正弦信号进行放大，产生第一扫描信号；所述直流模块，用于产生直流信号；所述并流模块，用于将所述第一扫描信号累加在所述直流信号上，产生第二扫描信号；所述选择模块，用于在所述第一扫描信号和第二扫描信号中选择输出；所述输出模块，同时输出2路第二扫描信号，一路用于输入到所述示波器的电流输入端，另一路用于输入到超导器件；所述超导器件的电压输出端，用于接入所述精密电压表和所述示波器电压输入端。2.如权利要求1所述超导器件测试系统，其特征在于，所述交流模块还用于改变所述正弦信号的频率。3.如权利要求1所述超导器件测试系统，其特征在于，还包含过压保护电路，所述过压保护电路连接于所述放大电路，用于限制所述第一扫描信号的幅值。4.如权利要求1所述超导器件测试系统，其特征在于，所述直流信号源包含基准电压源和电流产生电路。5.如权利要求1所述超导器件测试系统，其特征在于，还包含接地保护电路，所述接地保护电路接于所述输出模块的电流输出端和所述超导器件的电流输入端，用于将所述超导器件的电流输入端选通到地线和所述输出模块的电流输出端。6.如权利要求1～5任意一项所述超导器件测试系统，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：康焱，
申请(专利权)人：北京无线电计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11