[發明專利]用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法及設備

在審

• 申請號: 201911058595.5
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN111157936A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 鐘征宇;劉青;潘曉;賈昆
• 申請（專利權）人: 西安航通測控技術有限責任公司
• 主分類號: G01R35/00
• 分類號: G01R35/00;G01R15/18
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所(普通合伙) 34113
• 代理人: 楊晉弘

本發明公開了一種用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法，步驟如下：S1、搭建可調節百A級精密電流測試源；S2、搭建羅氏線圈刻度因子校準測試系統；S3、羅氏線圈刻度因子電流幅值校準；S4、羅氏線圈線刻度因子頻率校準；S5、羅氏線圈線刻度因子校準后驗證，本申請還公開了實現用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法的設備，本申請采用精密小電流源替代傳統的大功率脈沖電流源作為標定源可有效降低測試設備要求、測試難度、測試安全性；采用羅氏線圈刻度因子電流幅值校準和頻率校準相結合的精細化標定方法，有效的減少脈沖測量中幅值以及頻率變化對測量精度的影響，與傳統校準相比，可顯著提高羅氏線圈校準精度。

技術領域

本發明涉及脈沖大電流源測量技術領域，具體是用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法及設備。

背景技術

大功率脈沖電能源是電磁發射裝備的關鍵組成部分，具有高電壓(數千伏以上)、大電流(數千安以上)、脈沖快(微納秒)，高功率(兆瓦量級)等特點。大功率脈沖電能源的脈沖成形網絡(PFN)電流的幅值特性、相位特性、頻率特性等參數是衡量大功率脈沖電能源性能的指標，通過測量這些特性可以對整個大功率脈沖電能源的放電回路進行仿真驗證、優化設計、性能準確評估。如何對大功率脈沖電能源的極限電性能測量是目前亟待解決的難題之一。

進一步，針對MW級PFN放電回路的測量，目前最常用的測量手段是采用羅氏線圈作為前端電流傳感器，通過設定積分方式并利用高精度采集裝置對電流信號進行采集，通過羅氏線圈出廠前給定的刻度因子反求得到放電回路的電流。雖然羅氏線圈的幅值范圍、測量頻率滿足PFN放電回路的測量，但基于固定刻度因子求解電流的方式所產生的測量誤差通常在1％以上，無法滿足實際的測試要求，如何減少羅氏線圈的測量誤差是足PFN放電回路測量的關鍵技術之一。

進一步，傳統的羅氏線圈的測量精度提高方法是對羅氏線圈刻度因子進行標定，標定方法通常選用同軸分流器串聯于PFN放電回路中，通過測量同軸分流器兩端電壓，并對比羅氏線圈測量輸出標定實際刻度因子。校準后的刻度因子更符合測量現場情況，因此該種方法在一定程度上能夠提高羅氏線圈測量精度，但是，現有的校準手段存在一下幾個缺點：

(1)校準的精度較低。大功率脈沖電能源對羅氏線圈測量精度要求在5‰以內，該種校準方法校準精度無法滿足要求；

(2)單一頻率條件下刻度因子適用性較差。實測中，由于羅氏線圈的自身特性和調理電路的綜合影響，羅氏線圈在不同頻率條件下刻度因子差異很大，采用在固定頻率條件下的刻度因子校準方法在50Hz工頻大電流測試場合效果較好，但無法滿足PFN放電回路這種頻譜分量分布很廣的測量對象的高精度測量要求。因此如何減少頻率對刻度因子影響是解決PFN放電回路測量的又一難題。

針對校準用的MW級功率脈沖電能源較少，且采用同軸分流器串聯的測量方法對校準測試的安裝難度較大，且容易對測試人員和測試設備產生不利因素，如何提高測試人員和測試設備的安全性是羅氏線圈校準的重點之一。

發明內容

本發明的實施例目的在于提供用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法及設備，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用于脈沖大電流源測量的羅氏線圈高精度校準方法，步驟如下：

S1、搭建可調節百A級精密電流測試源：

通過信號發生器、精密功率放大器組成大功率精密電流發生源，同時采用低溫漂精密電阻作為負載電阻，搭建精密電流測試源，信號發生器的輸出通道接入至精密功率放大器的信號輸入接口，精密功率放大器的輸出端子與負載電阻陣列并聯，通過調節信號發生器的信號類型、幅值大小以及精密功率放大器的比例大小改變流過負載電流的信號類型、幅值特性以及頻率特性，為羅氏線圈的線性度校準和頻率校準提供測試源；在電流回路上繞制多匝線圈并穿過羅氏線圈，將流過羅氏線圈內部的最大原邊電流提高至500A，羅氏線圈感應電流如下：