一种建立超低频电压标准及实现量值传递的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种建立超低频电压标准的方法，基于双加热丝热电变换器输出热电势的平方特性，建立超低频电压交直流转换系统，实现两路幅值相等的正交低频电压信号与直流电压的等效转换，将超低频电压溯源到直流电压标准，建立超低频电压标准，解决了10Hz以下交流电压无法实现交直流转换的难题，为10Hz以下的交流电压测量提供了溯源标准。本发明专利技术还结合差分采样系统，以其中一路低频电压为参考标准，通过差分采样测量被测低频电压与超低频电压标准之间的差值对被测低频电压进行校验，实现了超低频电压标准的量值传递。

【技术实现步骤摘要】
一种建立超低频电压标准及实现量值传递的系统及方法
：本专利技术属于交流电压计量标准领域，特别涉及一种建立超低频电压标准及实现量值传递的方法。
技术介绍
：目前我国交流电压国家标准的频率下限为10Hz，而在国际计量局公布的各国计量院校准能力中，交流电压校准能力的最低频率也仅为10Hz，无法满足更低频率交流电压的溯源需求。对于10Hz以下超低频信号的测量，在诸多领域都有应用，比如在土木工程、石油勘探、地震监测、精密加工和制造以及国防工业、航空航天等领域，均存在1Hz以下低频振动信号测量的需求，而振动信号的测量往往是通过传感技术转换为电信号实现的，因此建立超低频电压标准，实现量值传递对振动信号的测量具有重要意义。此外随着新能源汽车行业的发展，对于锂离子动力电池的计量校准也是电磁计量领域的一个热点问题，其中的一项主要工作是要建立超低频电压标准。另外在一些高电压试验中，超低频电压技术能有效解决设备体积重量过大的问题，并满足试验品中绝缘分布的要求。因此迫切需要解决10Hz以下超低频电压的量值溯源。目前交流电压的量值溯源是以热电偶作为标准，通过交直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低频电压交直流转换系统，所述超低频电压交直流转换系统包括上位机(1)，直流电压源(2)，标准直流电压表(3)，正交信号发生器(4)，第一跟随器(5)，第二跟随器(6)，第一交直流转换开关(7)，第二交直流转换开关(8)，双加热丝热电变换器(9)和纳伏表(10)，其中所述上位机(1)通过IEEE-488总线分别与直流电压源(2)、直流标准电压表(3)、正交信号发生器(4)、第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)和纳伏表(10)连接，实现系统自动化控制，正交信号发生器(4)通过第一跟随器(5)、第二跟随器(6)分别与第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)连接，直流...

【技术特征摘要】
1.一种超低频电压交直流转换系统，所述超低频电压交直流转换系统包括上位机(1)，直流电压源(2)，标准直流电压表(3)，正交信号发生器(4)，第一跟随器(5)，第二跟随器(6)，第一交直流转换开关(7)，第二交直流转换开关(8)，双加热丝热电变换器(9)和纳伏表(10)，其中所述上位机(1)通过IEEE-488总线分别与直流电压源(2)、直流标准电压表(3)、正交信号发生器(4)、第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)和纳伏表(10)连接，实现系统自动化控制，正交信号发生器(4)通过第一跟随器(5)、第二跟随器(6)分别与第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)连接，直流电压源(2)分别与直流标准电压表(3)、第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)连接，第一交直流转换开关(7)、第二交直流转换开关(8)与双加热丝热电变换器(9)连接，双加热丝热电变换器(9)连接到纳伏表(10)。


2.一种采用如权利要求1所述超低频电压交直流转换系统建立超低频电压标准的方法，包括以下步骤：
A.由上位机(1)控制正交信号发生器(4)输出两路幅值相等的正交低频电压信号UA和UB，直流电压源(2)输出正的直流电压信号UDC+；
B.上位机(1)控制第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)切换到交流状态；
C.UA和UB分别通过第一跟随器(5)和第二跟随器(6)后输入到第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)，并通过第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)后输入到双加热丝热电变换器(9)；
D.由纳伏表(10)读取双加热丝热电变换器(9)输出的热电势Ea1；
E.上位机(1)控制第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)切换到直流状态；
F.由标准直流电压表(3)测量直流电压信号UDC+幅值，UDC+分别通过第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)后输入到双加热丝热电变换器(9)；
G.由纳伏表(10)读取双加热丝热电变换器(9)输出的热电势Ed+；
H.上位机(1)控制直流电压源(2)输出负的直流电压信号UDC-，其中UDC-＝-UDC+，由标准直流电压表(3)测量直流电压信号UDC-幅值，UDC-分别通过第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)后输入到双加热丝热电变换器(9)；
I.由纳伏表(10)读取双加热丝热电变换器(9)输出的热电势Ed-；
J.由上位机(1)控制第一交直流转换开关(7)和第二交直流转换开关(8)切换到交流状态；
K.由纳伏表(10)读取双加热丝热电变换器(9)在交流输入状态下输出的热电势Ea2；
L.比较Ea1+Ea2和Ed++Ed-的大小，当Ea1+Ea2＝Ed++Ed-，则低频电压信号UA和UB的有效值U通过公式(1)计算得到



M.当Ea1+Ea2≠Ed++Ed-，通过公式(2)和(3)调整直流电压：






并重复过程A～M，直到保证Ea1+Ea2＝Ed++Ed-，此时低频电压信号UA和UB的有效值U通过公式(4)计算得到



这样就实现了超低频交流电压与直流电压之间的等效转换，将交流电压溯源到直流电压标准，建立超低频交流电压标准。


3.一种超低频电压标准量值传递系统，其包括上位机(1)，直流电压源(2)，标准直流电压表(3)，正交信号发生器(4)，第一跟随器(5)，第二跟随器...

【专利技术属性】
技术研发人员：石照民，潘仙林，张江涛，宋莹，丁香，王嵘瑜，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11