[發明專利]寬量程高精度微電流測量系統及方法

有效

• 申請號: 201711158953.0
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN108107260B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 張云
• 申請（專利權）人: 北京雪迪龍科技股份有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 北京律和信知識產權代理事務所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉國偉;王月春

1.一種寬量程高精度微電流測量系統，所述系統包括多次方根信號變換器、模數轉換電路和微處理器電路，其中，

所述多次方根信號變換器包括對數變換電路、加法器、指數變換電路，所述對數變換電路接收待測微電流信號和參比電流信號，分別進行對數變換得到兩個電壓信號并送到所述加法器，所述加法器對所述兩個電壓信號求和后送到所述指數變換電路，所述指數變換電路接收所述的和并進行指數變換，輸出模擬電壓信號到所述模數轉換電路；

所述模數轉換電路接收所述模擬電壓信號并轉換成數字信號送到所述微處理器電路；

所述微處理器電路接收所述數字信號，進行多次方運算處理，最后還原出所述待測微電流信號的值，完成電流測量。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述待測微電流信號的范圍為10^-14A～10^-5A。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述多次方根信號變換器采用多次方根非線性壓縮方式，所述的多次方根包括2次以上方根。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述多次方根信號變換器輸出的模擬電壓信號為0～10V。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述多次方根信號變換器采用接地的金屬屏蔽盒屏蔽。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述多次方根信號變換器信號輸入線為帶石墨層的雙層屏蔽線，信號輸入線固定。

7.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述多次方根信號變換器的信號輸入端采用瓷基板開天窗的方式，信號線直接印在電路板上。

8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述對數變換電路包含：

輸入電阻，一端連接所述待測微電流信號；

運算放大器，正輸入極連接電源地，負輸入極連接所述輸入電阻的另一端；

輸出電阻，一端連接所述運算放大器的輸出端；

晶體管，集電極連接所述運算放大器的負輸入極，發射極連接所述輸出電阻的另一端；

電容，一端連接所述運算放大器的負輸入極，另一端連接所述運算放大器的輸出端。

9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述運算放大器為AD549或OPA129，所述晶體管為三極管對管MAT01或場效應對管AD830。

10.利用權利要求1-9之任一項所述的系統進行微電流測量的方法，包括以下步驟：

步驟S1，所述多次方根信號變換器的輸入端接收所述待測微電流信號，并對其進行多次方根信號變換，輸出模擬電壓信號送到所述模數轉換電路；

步驟S2，所述模數轉換電路將所述模擬電壓信號轉換成數字信號，送到所述微處理器電路；

步驟S3，所述微處理器電路接收所述數字信號，通過軟件程序進行多次方運算處理，最后還原出所述待測微電流信號的值，完成電流測量。

11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，步驟S1中所述多次方根信號變換的方式包括以下步驟：

所述多次方根信號變換器接收所述待測微電流信號和所述參比電流信號，并對兩個所述電流信號分別進行對數變換，得到與兩個所述電流信號成對數關系的兩個電壓信號送到所述加法器；

所述加法器對所述兩個電壓信號求和后送到所述指數變換電路；

所述指數變換電路對所述的和進行指數變換后得到模擬電壓信號，所述模擬電壓信號是所述待測微電流信號的多次方根信號。