数字式交流电阻电桥制造技术

本发明专利技术提供了一种数字式交流电阻电桥，包括：双级感应分压器；标准交流电阻和被测交流电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均为四端电阻，包括第一电压端、第二电压端、第一电流端及第二电流端；双通道同步采样器，所述双通道同步采样器包括第一通道和第二通道，所述标准交流电阻的第二电流端与所述被测交流电阻的第二电流端串联；电源，所述标准交流电阻的第一电流端和所述被测交流电阻的第一电流端通过一隔离变压器与所述电源连接。采用不平衡式电桥结构，测量时无需调节平衡，解决了传统测量方案中平衡调节过程繁琐、电桥结构复杂等问题。

【技术实现步骤摘要】
数字式交流电阻电桥
本专利技术涉及交流阻抗精密测量领域，尤其是一种数字式交流电阻电桥。
技术介绍
电气工程、电子技术等领域的实际应用中，大量涉及到对交流电量的测量，交流电压、电流、功率等的测量均与交流电阻密切相关。由于分布电容、残余电感及互感耦合等的影响，交流电阻具有一定的频率误差，即在不同频率下的阻值发生变化。交流电阻的精密测量对提高交流电量的测量准确度具有重要意义。目前，测量交流电阻大多采用变压器式平衡电桥。电桥的比例臂为感应分压器，另外两个桥臂分别为标准电阻和被测电阻。调节电桥使其平衡，则电阻之比等于感应分压器电压比，从而实现交流电阻的精密测量。由于感应分压器的电压比等于其绕组的匝数比，而匝数比不随环境条件和时间而变化，具有很高的准确度和稳定性，而且感应分压器可实现自校准，所以变压器电桥能实现高准确度的测量。德国、日本、加拿大等国均利用该技术实现了交流电阻的准确测量，测量不确定度达到10-6量级。但是，交流状态下，由于电桥的平衡包括实部平衡和虚部平衡，传统电桥中利用注入变压器分别向感应分压器注入同相和正交的可调小电压，对感应分压器的电压比例进行微调，使变压器电桥实现两个方向的平衡。手动调节过程中，由于两个平衡状态相互影响，所以调节过程相当复杂繁琐。结构上，由于引入注入变压器、多位感应分压器、微差电势补偿电路、指零仪变压器及指零仪电路等，变压器电桥非常复杂，维护和调试难度很大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种数字式交流电阻电桥，以解决变压器电桥复杂，维护和调试难度大的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种数字式交流电阻电桥，包括：双级感应分压器，所述双级感应分压器包括一激励绕组和一比例绕组，所述激励绕组包括一第一激励端、一第二激励端和一中间抽头，所述比例绕组包括多个电位端，其中，第一电位端和第二电位端位于所述比例绕组的两端，在所述第一电位端和所述第二电位端之间均匀分布有多个中间电位端，所述激励绕组的中间抽头接地。所述双级感应分压器IVD的双级结构使得所述比例绕组W2上的电流显著减小，大大降低所述比例绕组W2残余阻抗的影响，从而使得所述双级感应分压器IVD的输出电压比例的准确度较高。在本专利技术实施例中，所述双级感应分压器IVD输出电压的比例为参考标准。标准交流电阻和被测交流电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均为四端电阻，包括第一电压端、第二电压端、第一电流端及第二电流端，所述激励绕组的第一激励端与所述标准交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第一电位端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述激励绕组的第二激励端与所述被测交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第二电位端与所述被测交流电阻的第一电压端连接。双通道同步采样器，所述双通道同步采样器包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均包括一电压输入端和一参考电位端，所述第一通道的参考电位端和所述第二通道的参考电位端通过一第一节点连接，所述比例绕组的一中间电位与所述第一节点电性连接，所述第一通道的电压输入端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述第二通道的电压输入端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述标准交流电阻的第二电流端与所述被测交流电阻的第二电流端串联；电源，所述标准交流电阻的第一电流端和所述被测交流电阻的第一电流端通过一隔离变压器分别连接所述电源的两端。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述比例绕组的一中间电位端通过一第一电压跟随器与所述第一节点连接。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述比例绕组的所述中间电位端连接于所述第一电压跟随器的同相输入端，所述第一电压跟随器的反相输入端和输出端连接，所述第一电压跟随器的输出端与所述第一节点连接。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述第一通道的电压输入端通过一变压器与所述被测交流电阻的第二电压端连接。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述变压器的分压比例与所述双级感应分压器的分压比例同步。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述变压器为一单级感应分压器，所述变压器的一端与所述标准交流电阻的第二电压端连接，所述变压器的另一端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述变压器的中间抽头通过一第二电压跟随器和一放大器连接于所述第一通道的另一端。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述变压器的中间抽头与所述第二电压跟随器的同相输入端连接，所述第二电压跟随器的反相输入端和输出端连接，所述第二电压跟随器的输出端与所述放大器的输入端连接，所述放大器的输出端与所述第一通道的另一端连接。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述电源为一交流正弦电压信号。优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述双级感应分压器提供的电压比例在1:1到1∶11之间。在本专利技术提供的数字式交流电阻电桥中，采用不平衡式电桥结构，测量时无需调节平衡，解决了传统测量方案中平衡调节过程繁琐、电桥结构复杂等问题。通过测量不平衡电压得到被测交流电阻的误差，而非直接测量被测交流电阻上的电压值，即采用测差的方法实现交流电阻的精密测量，可以达到很高的测量准确度。采用电子线路消除了电压测量时输入阻抗对电桥状态的影响，进一步提高了测量准确度。所述双通道同步采样器与所述电源共用同一时钟信号，实现了同步采样测量。附图说明图1为本专利技术实施例的电路图；图2为本专利技术实施例的原理框图。具体实施方式下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。本专利技术提供了一种数字式交流电阻电桥，如图1所示，包括：双级感应分压器IVD；标准交流电阻R1，被测交流电阻R2，双通道同步采样器10及电源U。具体的，所述双级感应分压器IVD包括一激励绕组W1和一比例绕组W2，所述激励绕组W1包括一第一激励端、一第二激励端和一中间抽头，所述比例绕组W2包括多个电位端，其中，第一电位端和第二电位端位于所述比例绕组W2的两端，在所述第一电位端和所述第二电位端之间均匀分布有多个中间电位端，所述激励绕组的中间抽头接地，通过调节所述中间电位端使得所述比例绕组W2的分压比例与所述激励绕组W1的分压比例同步。更进一步的，所述激励绕组W1绕制在一内铁芯上，所述激励绕组W1绕制完毕后，再叠加一块铁芯，所述比例绕组W2绕制在叠加铁芯上，且所述激励绕组W1和所述比例绕组W2的匝数相等。所述标准交流电阻R1和所述被测交流电阻R2均为四端电阻，包括第一电压端(Hp1、Hp2)、第二电压端(Lp1、Lp2)、第一电流端(Hc1、Hc2)及第二电流端(Lc1、Lc2)。具体的，所述第一电压端为电压高端，所述第二电压端为电压低端，所述第一电流端为电流高端，所述第二电流为电流低端。进一步的，所述激励绕组W1的第一激励端与所述标准交流电阻R1的第一电流端Hc1连接，所述比例绕组W2的第一电位端与所述标准交流电阻R1的第一电压端Hp1连接，所述激励绕组W1的第二激励端与所述被测交流电阻R2的第一电流端Hc2连接，所述比例绕组W2的第二电位端与所述被测交流电阻R2的第一电压端Hp2连接，所述激励绕组W1的中间抽头接地，所述比例绕组本文档来自技高网...

【技术保护点】
种数字式交流电阻电桥，其特征在于，包括：双级感应分压器，所述双级感应分压器包括一激励绕组和一比例绕组，所述激励绕组包括一第一激励端、一第二激励端和一中间抽头，所述比例绕组包括多个电位端，其中，第一电位端和第二电位端位于所述比例绕组的两端，在所述第一电位端和所述第二电位端之间均匀分布有多个中间电位端，所述激励绕组的中间抽头接地；标准交流电阻和被测交流电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均为四端电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均包括第一电压端、第二电压端、第一电流端及第二电流端，所述激励绕组的第一激励端与所述标准交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第一电位端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述激励绕组的第二激励端与所述被测交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第二电位端与所述被测交流电阻的第一电压端连接；双通道同步采样器，所述双通道同步采样器包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均包括一电压输入端和一参考电位端，所述第一通道的参考电位端和所述第二通道的参考电位端通过一第一节点连接，所述比例绕组的一中间电位端与所述第一节点电性连接，所述第一通道的电压输入端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述第二通道的电压输入端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述标准交流电阻的第二电流端与所述被测交流电阻的第二电流端串联；电源，所述标准交流电阻的第一电流端和所述被测交流电阻的第一电流端通过一隔离变压器分别连接所述电源的两端。...

【技术特征摘要】
1.一种数字式交流电阻电桥，其特征在于，包括：双级感应分压器，所述双级感应分压器包括一激励绕组和一比例绕组，所述激励绕组包括一第一激励端、一第二激励端和一中间抽头，所述比例绕组包括多个电位端，其中，第一电位端和第二电位端位于所述比例绕组的两端，在所述第一电位端和所述第二电位端之间均匀分布有多个中间电位端，所述激励绕组的中间抽头接地；标准交流电阻和被测交流电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均为四端电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均包括第一电压端、第二电压端、第一电流端及第二电流端，所述激励绕组的第一激励端与所述标准交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第一电位端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述激励绕组的第二激励端与所述被测交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第二电位端与所述被测交流电阻的第一电压端连接；双通道同步采样器，所述双通道同步采样器包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均包括一电压输入端和一参考电位端，所述第一通道的参考电位端和所述第二通道的参考电位端通过一第一节点连接，所述比例绕组的一中间电位端与所述第一节点电性连接，所述第一通道的电压输入端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述第二通道的电压输入端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述标准交流电阻的第二电流端与所述被测交流电阻的第二电流端串联；电源，所述标准交流电阻的第一电流端和所述被测交流电阻的第一电流端通过一隔离变压器分别连接所述电源的两端。2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：来磊，冯建，石雷兵，许峰，史小涛，秦怡，
申请(专利权)人：上海市计量测试技术研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31