低频电流电桥和电流比较仪制造技术

本申请涉及一种低频电流电桥和电流比较仪。所述低频电流电桥包括：信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；原边电流源用于驱动原边绕组，副边电流源用于驱动副边绕组，检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。采用本方法能够提高检测精度。

【技术实现步骤摘要】
低频电流电桥和电流比较仪
本申请涉及电磁计量和精密仪器领域，特别是电流和电阻计量领域，涉及一种低频电流电桥和电流比较仪。
技术介绍
电流电桥和电流比较仪，广泛用于电流和电阻的精密测量。最高等级的此类设备工作原理均基于零磁通，共分三类：低温电流比较仪(CryogenicCurrentComparator，CCC)、直流电流比较仪(DirectCurrentComparator，DCC)、低频电流比较仪(Low-FrequencyCurrentComparator，LFCC)。其中，CCC是测量精度最高的，但其运行需要液氦、超低温，测量探头须工作在超导状态，设备庞大，运行条件苛刻，一般仅用于国家基准等。DCC和LFCC均可在室温下运行，无特殊要求，设备规模也小得多。DCC的激励信号是直流电流，无法直接耦合，其工作基于磁调制，需要将铁芯反复激励到饱和状态，必须激励到饱和状态、产生明显非线性效应是由DCC工作原理决定的，此激励信号很强，由此导致的输出纹波无法完全消除，会一定程度上影响测量精度，尤其是被测电流很小的情况下，会受到严重限制。电阻的国际、国家基准，是建立在量子霍尔电阻(QuantumHallResistance，QHR)基础上，而量子霍尔电阻仅允许通过微量电流。DCC工作于此场合，输出纹波的影响就很重。加之基准要求尽可能高的测量精度，这也是明显的限制因素之一。LFCC工作在交流下，依靠变压器效应工作，无需调制，也没有调制纹波的影响。但交流信号会受到寄生电容、寄生电感、1/f噪声等参数的影响，同样会导致测量精度的下降。交流频率越低，寄生参数的影响越小，但1/f噪声的影响越大。综合的结果是，LFCC在某个低频区间获得最佳性能，在测量小信号时较DCC性能更优。LFCC工作于低频下，在绕组线圈感值一定的情况下，频率越低，感抗越小，不利于电桥灵敏度和精度，需要采用有效方式进行补偿，提升环路增益。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升环路增益的低频电流电桥和电流比较仪。一种低频电流电桥，所述低频电流电桥包括：信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；所述信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；所述绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；所述原边电流源用于驱动所述原边绕组，所述副边电流源用于驱动所述副边绕组，所述检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；所述信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；所述控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。在其中一个实施例中，还包括：副边绕组包括：可调副边绕组和分流副边绕组；所述可调副边绕组的第一端连接所述副边电流源，第二端连接第一电阻，所述第一电阻的另一端连接信号测差装置的第一检测端，所述分流副边绕组的第一端连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述副边电流源的第二端，所述分流副边绕组的第二端连接所述第一检测端。在其中一个实施例中，还包括：信号放大器；所述检测绕组的第一端和第二端分别连接所述信号放大器的两个输入端，所述信号放大器的输出端连接所述副边电流源。在其中一个实施例中，还包括：第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的一端分别连接信号测差装置的第二检测端和所述原边绕组的第二端，所述原边绕组的第一端连接所述原边电流源，所述第三电阻的另一端接地；所述第四电阻的一段分别连接信号测差装置的第一检测端和所述副边绕组的第二端，所述第四电阻的另一端接地。一种电流比较仪，包括：上述低频电流电桥，其中所述第三电阻和所述第四电阻中的一个为标准电阻，另一个为待测电阻。在其中一个实施例中，所述副边绕组包括：可调副边绕组和分流副边绕组；所述可调副边绕组的第一端连接所述副边电流源，第二端连接第一电阻，所述第一电阻的另一端连接信号测差装置的第一检测端，所述分流副边绕组的第一端连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述副边电流源的第二端，所述分流副边绕组的第二端连接所述第一检测端。在其中一个实施例中，还包括：信号放大器；所述检测绕组的第一端和第二端分别连接所述信号放大器的两个输入端，所述信号放大器的输出端连接所述副边电流源。上述低频电流电桥和电流比较仪，所述低频电流电桥，在实现精度上有两方面的工作，其一是通过低频信号源激励下原边绕组和副边绕组的磁通量匹配，使得信号测差装置用可以测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息，另一方面通过，检测绕组检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源，可以进一步提高检测的精度。可以实现极高的等效环路增益，使得由环路增益导致的环路误差降到最低，从而获得极高的系统灵敏度和测量精度。附图说明图1为一个实施例中低频电流电桥的电路图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在一个实施例中，如图1所示，提供了一种低频电流电桥，包括：信号源2、原边电流源3、副边电流源4、信号测差装置5、绕组线圈1和控制装置6；信号源2输出低频信号至所述原边电流源3、副边电流源4以及信号测差装置5；绕组线圈1包括：原边绕组NP、副边绕组NS和检测绕组ND；原边电流源3用于驱动原边绕组NP，副边电流源4用于驱动副边绕组NS，检测绕组ND用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；信号测差装置5用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；控制装置6用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取信号测差装置的测量结果。上述低频电流电桥，在实现精度上有两方面的工作，其一是通过低频信号源激励下原边绕组和副边绕组的磁通量匹配，使得信号测差装置用可以测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息，另一方面通过，检测绕组检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源，可以进一步提高检测的精度。可以实现极高的等效环路增益，使得由环路增益导致的环路误差降到最低，从而获得极高的系统灵敏度和测量精度。在其中一个实施例中，副边绕组NS包括：可调副边绕组和分流副边绕组；可调副边绕组的第一端连接副边电流源4，第二端连接第一电阻R，第一电阻R的另一端连接信号测差装置5的第一检测端，分流副边绕组的第一端连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端连接副边电流源4的第二端，分流副边绕组的第二端连接第一检测端。在其中一个实施例中，还包括：信号放大器8；检测绕组ND的第一端和第二端分别连接所述信号放大器8的两个输入端，信号放大器8的输出端连接副边电流源4。在其中一个实施例中，还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低频电流电桥，其特征在于，所述低频电流电桥包括：/n信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；/n所述信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；/n所述绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；/n所述原边电流源用于驱动所述原边绕组，所述副边电流源用于驱动所述副边绕组，所述检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；/n所述信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；/n所述控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种低频电流电桥，其特征在于，所述低频电流电桥包括：
信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；
所述信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；
所述绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；
所述原边电流源用于驱动所述原边绕组，所述副边电流源用于驱动所述副边绕组，所述检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；
所述信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；
所述控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。


2.根据权利要求1所述的低频电流电桥，其特征在于，所述副边绕组包括：可调副边绕组和分流副边绕组；
所述可调副边绕组的第一端连接所述副边电流源，第二端连接第一电阻，所述第一电阻的另一端连接信号测差装置的第一检测端，所述分流副边绕组的第一端连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述副边电流源的第二端，所述分流副边绕组的第二端连接所述第一检测端。


3.根据权利要求1所述的低频电流电桥，其特征在于，还包括：信号放大器；
所述检测绕组的第一端和第二端分别连接所述信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永刚，翟昌伟，徐伟专，李梁，
申请(专利权)人：湖南银河电气有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43