[實(shí)用新型]一種高精度磁通測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320296645.5
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203310983U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高原;李紅暉;王曾敏;姚宏雁
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G01R33/02
• 分類(lèi)號(hào): G01R33/02;G01R35/00
• 代理公司: 北京思創(chuàng)畢升專(zhuān)利事務(wù)所 11218
• 代理人: 劉明華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種磁學(xué)計(jì)量領(lǐng)域中的測(cè)量裝置，尤其涉及一種高精度磁通測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

磁通是磁學(xué)計(jì)量領(lǐng)域里的基本物理量之一，其地位等同于電學(xué)中的電流，是磁學(xué)計(jì)量領(lǐng)域的重要研究對(duì)象。

如圖1所示，現(xiàn)有的磁通測(cè)量系統(tǒng)多采用磁通的直接測(cè)量方式，即將待測(cè)磁通作為磁通表的輸入信號(hào)，由磁通表的讀數(shù)確定待測(cè)磁通的大小；

采用現(xiàn)有技術(shù)得到的磁通測(cè)量結(jié)果，其不確定度主要取決于磁通表的讀數(shù)誤差、磁通表輸入阻抗對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響量級(jí)等，磁通的測(cè)量范圍也受到磁通表自身量程的限制。由于磁通表的讀數(shù)誤差通常在10^-3～10^-4量級(jí)，因此目前采用該系統(tǒng)進(jìn)行磁通測(cè)量的不確定指標(biāo)也在10^-3～10^-4量級(jí)，讀數(shù)誤差較大。

磁通測(cè)量及量值傳遞不確定度指標(biāo)的提高，對(duì)改善我國(guó)磁學(xué)計(jì)量水平、提高磁學(xué)計(jì)量能力起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)在促進(jìn)科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)力發(fā)展方面具有重要意義。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有的磁通測(cè)量系統(tǒng)中磁通表讀數(shù)誤差較大、測(cè)量結(jié)果易受磁通表輸入阻抗影響、測(cè)量范圍受磁通表量程限制等缺點(diǎn)，研發(fā)了一種高精度磁通測(cè)量裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種高精度磁通測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括脈沖波形合成器1、勵(lì)磁電源2、互感器3、磁通表4、計(jì)算機(jī)7以及數(shù)據(jù)采集輸出卡8；

所述計(jì)算機(jī)7的信號(hào)輸出端與所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8的輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8的數(shù)字信號(hào)輸出端與所述脈沖波形合成器1的信號(hào)輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8的模擬信號(hào)輸出端與所述勵(lì)磁電源2的信號(hào)輸入端相連接；所述脈沖波形合成器1的信號(hào)輸出端與所述磁通表4的輸入端相連接，所述勵(lì)磁電源2的信號(hào)輸出端與所述互感器3的初級(jí)線圈相連接，所述互感器3的次級(jí)線圈與所述磁通表4的輸入端相連接，所述磁通表4的輸出端與所述計(jì)算機(jī)7相連接；

所述勵(lì)磁電源2控制所述互感器3產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8信號(hào)控制單元控制所述脈沖波形合成器1產(chǎn)生伏秒信號(hào)，所述脈沖波形合成器1的信號(hào)輸出端與所述互感器3的次級(jí)線圈反向接入所述磁通表4，利用所述磁通表4測(cè)量所述脈沖波形合成器1與所述互感器3產(chǎn)生的伏秒信號(hào)差值，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)磁通的精密測(cè)量。

所述互感器(3)的初級(jí)線圈與次級(jí)線圈的匝數(shù)比為1∶1～1∶5；其中，匝數(shù)比為1∶2的效果最優(yōu)。

所述測(cè)量裝置還包括數(shù)字電壓表5和采樣電阻6；

所述采樣電阻6串聯(lián)設(shè)置在所述勵(lì)磁電源2與所述互感器3的初級(jí)線圈之間；所述數(shù)字電壓表5并聯(lián)設(shè)置在所述采樣電阻6兩端，且所述數(shù)字電壓表5的輸出端與所述計(jì)算機(jī)7相連接；所述數(shù)字電壓表5用于測(cè)量勵(lì)磁電流。

所述測(cè)量裝置還包括固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)9；

所述固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)與所述數(shù)字電壓表5串聯(lián)連接，且所述固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)9與數(shù)字電壓表5并聯(lián)設(shè)置在所述采樣電阻6兩端。

在具體實(shí)施中，固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)為Fluke732B，作為直流電壓標(biāo)準(zhǔn)，它能產(chǎn)生標(biāo)稱(chēng)值1.018伏，不確定指標(biāo)優(yōu)于10^-7量級(jí)的直流電壓。這里采用固態(tài)電壓標(biāo)準(zhǔn)的目的是提高采樣電阻上電流的測(cè)量不確定度指標(biāo)。

所述脈沖波形合成器1為約瑟夫森電壓基準(zhǔn)或伏秒發(fā)生器。

約瑟夫森電壓基準(zhǔn)也叫量子電壓基準(zhǔn)，屬于計(jì)量領(lǐng)域的基標(biāo)準(zhǔn)器具。它能夠保存和復(fù)現(xiàn)不確定度優(yōu)于10^-9量級(jí)的直流量子電壓，同時(shí)也可用作一種高精度的動(dòng)態(tài)電壓發(fā)生裝置，能產(chǎn)生波形為矩形脈沖、方波、正弦波、三角波等的動(dòng)態(tài)量子電壓。

可編程約瑟夫森電壓基準(zhǔn)可以生成波形為矩形脈沖的動(dòng)態(tài)量子電壓，該矩形脈沖的面積等于量子電壓與矩形脈沖時(shí)間寬度的乘積，它是一種高精度的伏秒信號(hào)，大小可精確計(jì)算。由于矩形脈沖的幅值由量子電壓臺(tái)階的大小決定，其不確定度優(yōu)于10^-9量級(jí)，矩形脈沖的時(shí)間也可精確控制，因此，目前利用約瑟夫森電壓基準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)伏秒信號(hào)的不確定度可達(dá)到10^-8量級(jí)。

所述信號(hào)控制單元包括計(jì)算機(jī)7和數(shù)據(jù)采集輸出卡8；

所述計(jì)算機(jī)7的信號(hào)輸出端與所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8相連接，所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8的數(shù)字信號(hào)輸出端與所述脈沖波形合成器1的信號(hào)輸入端相連接，所述數(shù)據(jù)采集輸出卡8的數(shù)字轉(zhuǎn)模擬信號(hào)輸出端與所述勵(lì)磁電源2的信號(hào)輸入端相連接；

所述計(jì)算機(jī)7的信號(hào)采集端分別通過(guò)數(shù)據(jù)總線與所述磁通表4和數(shù)字電壓表5相連接，用于實(shí)時(shí)讀取磁通表和數(shù)字萬(wàn)用表的數(shù)據(jù)。