[發明專利]寬頻交流分流器平衡式電橋測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110584733.4
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113341193B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 馮建;石雷兵;孫健;來磊;潘洋
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院
• 主分類號: G01R17/10
• 分類號: G01R17/10;G01R27/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明公開了一種寬頻交流分流器平衡式電橋測量裝置及測量方法，針對現有的采用源表法對交流分流器進行測量，利用標準電流源輸出交流電流加載于分流器上，采用標準電壓表測量分流器兩端的電壓，利用歐姆定律計算分流器的阻值，因其測量準確度受限于交流電流、交流電壓的測量準確度，而且，只能測量電壓和電流的模值，無法計算分流器的時間常數，即對交流分流器引起的相移無法評估的問題，通過電流互感器式平衡電橋，利用感應分壓器、標準交流電阻、微差電源、指零儀等器件，實現寬頻范圍內交流分流器阻值和時間常數的精密測量，并且具有準確度高、穩定性好等優點。

技術領域

本發明屬于精密電磁測量的技術領域，尤其涉及一種寬頻交流分流器平衡式電橋測量裝置及測量方法。

背景技術

交流分流器是用于測量交流電流的電阻量具，一般由電阻元件及其兩端的銅接線柱組成。交流分流器通常設計為四端結構，被測電流從銅接線柱流入，分流器電阻元件上的電壓從特定的電位端子輸出。

交流分流器的功率與其阻值成正比，大功率會造成分流器發熱，所以，交流分流器設計時通常采用毫歐甚至微歐級別的低值電阻元件，以降低其測量功率，部分分流器在結構上還考慮到一定的散熱措施，或加裝散熱裝置。隨著頻率的提升，交流分流器的殘余電感和分布電容的影響逐漸增加，給電流帶來較大的相位差，所以，交流分流器通常采用同軸結構或增加屏蔽保護等，以提升其頻率特性。

交流分流器由于準確度高、時間常數小、受電磁干擾小等優點，在電力、儲能、儀器儀表等工業領域廣泛使用，在功率分析儀、電能質量測量儀、智能電能表、寬頻電流源等工業儀器設備中被廣泛用于對電流的采樣測量。由于交流分流器電阻交直流差和時間常數對電流的幅值和相位具有重要影響，所以需對分流器參數進行測量。

低值交流電阻在寬頻范圍內的量值溯源問題是電磁計量領域的難點之一，基于感應分壓器的變壓器電橋可實現交流電阻及其時間常數的精密測量，但該電橋通常只適用于中高值交流電阻的測量；常規LCR測量儀測量準確度最高僅為±0.02％，且只能測量中高值交流電阻，對于毫歐及以下交流電阻則無法測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種寬頻交流分流器平衡式電橋測量裝置及測量方法，基于電流互感器式平衡電橋，利用感應分壓器、標準交流電阻等器件，實現寬頻范圍內交流分流器阻值和時間常數的精密測量，具有準確度高、穩定性好等優點。

為解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種寬頻交流分流器平衡式電橋測量裝置，包括交流電流源、第一電壓跟隨器、第二電壓跟隨器、第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器、微差電源、指零儀、電流互感器及分壓器；

所述交流電流源的高端連接被測交流分流器R_x的電流高端，所述交流電流源的低端經所述電流互感器的一次電流輸入繞組與被測交流分流器R_x的電流低端相連；

所述第一電壓跟隨器跟隨被測交流分流器R_x電位低端的電位，所述第一電壓跟隨器的輸出端連接至所述第一變壓器的一次繞組的一端，所述第一變壓器的二次繞組的對應同名端接地，所述第一變壓器的一次繞組和二次繞組的另一端短接后連接至所述交流電流源的低端；

所述電流互感器的一次電流輸入繞組匝數為N₁，其二次電流輸出繞組匝數為N₂，所述二次電流輸出繞組連接至標準交流電阻R_N的電流輸入端；所述電流互感器的二次補償繞組的匝數也為N₂，連接至另一交流電阻的電流輸入端；所述交流電阻的標稱值與所述標準交流電阻R_N的阻值相同；

所述分壓器的勵磁電壓輸入繞組匝數為N₃，其電壓輸出繞組總匝數也為N₃，在電壓輸出繞組匝數為N₄處引出輸出抽頭；