Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo - CORDIS

Revolución en los estándares de voltaje

La ciencia que trata directamente con medidas, esto es, la metrología, tiene como objeto mejorar las decisiones que se adopten en los laboratorios y procesos de calibración, fabricación y gestión en todos los niveles de fiabilidad mediante el uso de patrones normalizados. Concretamente el estándar de voltaje basado en el efecto Josephson es el patrón de voltaje aceptado y usado en los laboratorios de calibración más destacados del mundo. El proyecto ProVolt se dedicó a establecer las bases para la producción de un estándar de voltaje de Josephson programable, con la finalidad de utilizarlo como un voltímetro de gran escala con fines de metrología AC y DC de precisión.
Revolución en los estándares de voltaje
A principios de los años sesenta, Brian Josephson calculó que un empalme de semiconductores, cuando se somete a una radiación de microondas, produce un voltaje promedio que es un múltiplo entero de un valor cuantizado. Esta relación clave entre voltaje y frecuencia, que más adelante fue confirmada experimentalmente, se ha utilizado en la mayoría de los países desde el principio de los años setenta para relacionar la unidad de voltaje y la unidad de frecuencia. Los primeros patrones de voltaje Josephson normalmente usaban un empalme simple y generaban no más de unos pocos milivoltios; sin embargo, durante los años ochenta se aprovecharon técnicas altamente especializadas para fabricar series de matrices de miles de empalmes para generar voltajes cuánticos mayores de 10 voltios. Últimamente las investigaciones se han dirigido a las matrices de empalmes por impulsos para generar señales AC precisas que bien podrían revolucionar la metrología de audiofrecuencias.

Con la atención puesta en el desarrollo de un estándar de voltaje DC rápido y programable para sintetizar señales AC de baja frecuencia, el proyecto ProVolt culminó con el diseño de nuevos tipos de matrices de patrones de voltaje Josephson, con alta estabilidad intrínseca de voltaje de referencia y la posibilidad de selección ultrarrápida de determinados voltajes de referencia, incluyéndose la opción de sintetizar voltajes AC. Para incrementar la precisión y rendimiento de las matrices fue necesario ahondar en el conocimiento de la dinámica no lineal de los empalmes Josephson y de los parámetros de circuito óptimos. Los resultados de las investigaciones fueron aplicados al diseño de estas matrices.

Estos resultados pueden aplicarse fácilmente a la calibración completamente automatizada de estándares de voltaje DC de hasta 1 V con la máxima credibilidad posible. Además, pueden usarse para verificaciones lineales y calibración absoluta de voltímetros, así como para calibradores de voltaje DC de alta precisión. Por otra parte, la posibilidad de producir voltajes AC impactará de muchas formas en la metrología e investigación de voltajes AC, incluyéndose la calibración de voltajes AC en el rango de los milivoltios, ensayos de calibración y linealidad de los voltímetros AC y calibradores de alta precisión, y potenciómetros de alta precisión.

En la práctica, la estructura de Josephson es un voltímetro cuantizado que puede utilizarse para la investigación y para los procesos de producción industrial como instrumento de mejora de la calidad de las mediciones. Actualmente la calibración con voltímetros digitales de alto rendimiento exige procedimientos costosos y anuales de recalibración mediante estándares secundarios y con escasas aplicaciones. Con la utilización del nuevo instrumento, los estándares secundarios serán innecesarios y se incluirá la metrología de voltaje AC.

Con estas matrices de control remoto, es posible la calibración remota o virtual vía Internet o por teléfono, lo que facilitará los procedimientos de calibración. Además, gracias a estas matrices mejoradas, será factible la fabricación de circuitos matriciales avanzados, tales como los circuitos cuánticos de flujo único rápido. Por consiguiente, los circuitos de superconductores con alto grado de integración y menor anchura de líneas beneficiarán claramente a la industria electrónica de superconductores de alta capacidad. Está previsto que satisfagan no solamente las necesidades actuales de los laboratorios de estándares industriales y públicos, sino, sobre todo, las que se planteen en el futuro.

Información relacionada

Número de registro: 80440 / Última actualización el: 2005-09-18
Dominio: Tecnologías industriales