付云丰， 屈继峰， 张建强，2， 周琨荔

（1.中国计量科学研究院，北京 100029； 2.中国计量学院，浙江杭州 310018）

噪声温度计中新型数字相关器设计

付云丰1， 屈继峰1， 张建强1，2， 周琨荔1

（1.中国计量科学研究院，北京 100029； 2.中国计量学院，浙江杭州 310018）

分析了噪声温度计中相关器的基本原理和特点，设计了一种基于商用数据采集卡和LabVIEW软件的新型数字相关器，用于极小幅度的热噪声谱的测量。通过调节外部参考时钟的相位，控制相关器两个通道的精确同步采样，能够实现淹没在测量电路噪声背景下的微弱信号的测量。实验结果表明，该数字相关器设计切实可行，性能可靠，为噪声温度计测量热力学温度奠定了基础。

计量学；噪声温度计；互相关；数字相关器

1 引 言

噪声测温法是一种热力学温度测量方法，其原理来自1928年Nyquist提出的热噪声方程［1］

由式（1）可知，电阻中的热噪声信号十分微弱，在水三相点热力学温度T＝273.16 K下，100Ω电阻产生的热噪声功率谱密度约为1.23 nV／Hz1／2。要测量如此微弱的信号，需要极低噪声高增益的放大电路。尽管人们不断改进放大电路设计，但是热噪声信号仍然被引线电阻和放大电路的噪声信号所淹没，使得提取热噪声信号变得困难。1959年Fink提出使用模拟相关器来消除引线电阻和放大器的噪声［2］，人们在此基础上发展了相关法噪声温度计。

噪声温度计中使用的相关器主要有模拟相关器和数字相关器两种。模拟相关器主要由模拟乘法器和积分器搭建，但是模拟乘法器和积分器的带宽和精度都非常有限，而且模拟量计算随时间漂移大，已经很少使用。……