一种高精度高抗干扰高压型皮安表制造技术

一种高精度高抗干扰高压型皮安表，属于仪器仪表测控测量技术领域。本发明专利技术包括程控高压模块、数模转换模块DAC、模数转换模块ADC、控制器、跨阻运算放大器U1A、以及二级运算放大器U1B，控制器分别连接数模转换模块DAC和模数转换模块ADC，程控高压模块分别连接数模转换模块DAC和模数转换模块ADC，跨阻运算放大器U1A的输出端连接二级运算放大器U1B的同相输入端，并通过二级运算放大器U1B连接模数转换模块ADC。本发明专利技术将程控高压电源和皮安表集成为一体，具有皮安级别的微电流测量和可编程高压输出功能，既满足了微电流的测量，又能实现微电流表和高压电源的同时屏蔽，可以避免因屏蔽层的拨动引起电流测量不准。层的拨动引起电流测量不准。层的拨动引起电流测量不准。

【技术实现步骤摘要】
一种高精度高抗干扰高压型皮安表


[0001]本专利技术属于仪器仪表测控测量
，具体是涉及一种高精度高抗干扰高压型皮安表。

技术介绍

[0002]在现有的离子测量、电子束等测量中，皮安表和可编程电源为两个独立的标准仪器设备；在相配合使用中，存在如下问题：一是可编程电源和皮安表存在耦合共地问题，易造成外部电场影响电流值的情况，尤其是在小电流时读数不准；二是可编程电源和皮安表不是统一控制，若操作不当，很容易造成皮安表损坏；三是体积大，难以嵌入到一些设备中，而外置又存在干扰和测量不准等问题。
[0003]因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要是解决上述现有技术所存在的技术问题，提供一种高精度高抗干扰高压型皮安表。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种高精度高抗干扰高压型皮安表，包括程控高压模块、数模转换模块DAC、模数转换模块ADC、控制器、跨阻运算放大器U1A、以及二级运算放大器U1B，所述控制器分别连接数模转换模块DAC和模数转换模块ADC，所述程控高压模块分别连接数模转换模块DAC和模数转换模块ADC，所述跨阻运算放大器U1A的输出端连接二级运算放大器U1B的同相输入端，并通过二级运算放大器U1B连接模数转换模块ADC；
[0006]所述控制器通过数模转换模块DAC输出模拟电压来控制程控高压模块可编程高压输出，输出的高压经分压后送入模数转换模块ADC，控制器读取ADC电压值，并修正数模转换模块DAC的模拟电压值，以实现程控高压电源输出；
[0007]所述跨阻运算放大器U1A将输入的微电流转换成电压，经二级运算放大器U1B放大后送入模数转换模块ADC，控制器读取ADC电压值，并计算出输入的微电流值，以实现微电流测量。
[0008]作为优选，所述跨阻运算放大器U1A连接有程控开关SW1，所述二级运算放大器U1B连接有程控开关SW2，所述程控开关SW1和程控开关SW2开关配合，实现10档跨阻放大倍数，且每个档位的间隔放大倍数为10。
[0009]作为优选，所述跨阻运算放大器U1A的反相输入端连接程控开关SW1，所述程控开关SW1的五个档位分别连接不同阻值的采样电阻，并通过采样电阻分别连接跨阻运算放大器U1A的输出端和二级运算放大器U1B的同相输入端，所述二级运算放大器U1B的反相输入端分别连接反馈电阻R6的一端和反馈电阻R7的一端，所述反馈电阻R6的另一端接地，所述二级运算放大器U1B的输出端接反馈电阻R7的另一端，所述模数转换模块ADC连接程控开关SW2，所述程控开关SW2其中一档位与采样电阻连接，所述程控开关SW2另一档位与二级运算
放大器U1B的输出端连接。
[0010]作为优选，还包括隔离电源和隔离通讯模块，所述隔离电源连接程控高压模块，所述隔离通讯模块连接控制器。
[0011]作为优选，微电流的测量方法为：控制器读取ADC电压值，并根据ADC电压值的范围决定电流表的档位；当ADC电压值小于0.1倍满量程值时，档位自动升高1，前放放大倍数增加10倍；当ADC电压值大于0.9倍满量程时，档位自动降低1，前放放大倍数缩小10倍；当ADC电压值处于满量程的0.1～0.9倍之间时，根据当前ADC电压值、档位系数和修正系数，计算出输入电流的值，输入电流的计算公式为：
[0012]I＝(ADC
‑
Offset[range])*K[range]*pow(10，
‑2‑
1*range)；
[0013]式中，range为当前档位，值为0～9；Offset[range]数组为档位0～9时，仪表的零点偏差，出厂标定；K[range]数组为档位0～9时，仪表的比例系数值，出厂标定。
[0014]作为优选，程控高压电源的输出方法为：控制器读取需要输出的设定目标电压，将设定目标电压缩小1000倍后输出数模转换模块DAC，数模转换模块DAC输出模拟电压控制程控高压模块高压输出，输出的高压经缩小1/1000后送入模数转换模块ADC，控制器根据ADC电压值计算出回读的高压，并将回读的高压与设定目标电压进行闭环修正，以调节数模转换模块DAC的模拟电压值，从而达到精确输出高压的目的。
[0015]本专利技术具有的有益效果：本专利技术将程控高压电源和皮安表集成为一体，具有皮安级别的微电流测量和可编程高压输出功能，既满足了微电流的测量，又能实现微电流表和高压电源的同时屏蔽，可以避免因屏蔽层的拨动引起电流测量不准，同时采用集成方案，可在硬件中增加保护，软件中增加诊断功能，以避免高压电源短路损坏，或高压电源损坏皮安表。本专利技术具有较优的可靠性，且集成后体积大大缩小，方便集成到电离室、离子束测量等智能传感器中。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的一种结构示意图；
[0017]图2是本专利技术的一种操作流程示意图；
[0018]图3是本专利技术程控高压电源输出的一种电路图。
[0019]图中：1、程控高压模块；2、数模转换模块DAC；3、模数转换模块ADC；4、控制器；5、隔离电源；6、隔离通讯模块。
具体实施方式
[0020]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。
[0021]实施例：一种高精度高抗干扰高压型皮安表，如图1
‑
图3所示，包括程控高压模块1、数模转换模块DAC2、模数转换模块ADC3、控制器4、隔离电源5、隔离通讯模块6、跨阻运算放大器U1A、以及二级运算放大器U1B，所述隔离电源5连接程控高压模块1，所述控制器4分别连接数模转换模块DAC2、模数转换模块ADC3和隔离通讯模块6，所述程控高压模块1分别连接数模转换模块DAC2和模数转换模块ADC3，所述跨阻运算放大器U1A的输出端连接二级运算放大器U1B的同相输入端，并通过二级运算放大器U1B连接模数转换模块ADC3；
[0022]所述控制器4通过数模转换模块DAC2输出模拟电压来控制程控高压模块1可编程
高压输出，输出的高压经分压后送入模数转换模块ADC3，控制器4读取ADC电压值，并修正数模转换模块DAC2的模拟电压值，以实现程控高压电源输出；
[0023]所述跨阻运算放大器U1A将输入的微电流转换成电压，经二级运算放大器U1B放大后送入模数转换模块ADC3，控制器4读取ADC电压值，并计算出输入的微电流值，以实现微电流测量。
[0024]所述隔离电源5外接5V电源，并通过隔离电源5为各模块供电；通过设置隔离电源5，可有效隔离地耦合问题，避免串扰。通过隔离电源5和隔离通讯模块6相配合，使可编程高压电源输出和微电流测量具有单独的隔离地，且整体屏蔽，这样供电及通讯的噪声不会影响外部的高压输出和微电流测量，从而实现系统的高抗干扰性。
[0025]本实施例中，程控高压模块1、数模转换模块DAC2、模数转换模块ADC3、及隔离通讯模块6均为现有技术模块电路，故不再赘述各模块的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度高抗干扰高压型皮安表，其特征在于，包括程控高压模块(1)、数模转换模块DAC(2)、模数转换模块ADC(3)、控制器(4)、跨阻运算放大器U1A、以及二级运算放大器U1B，所述控制器(4)分别连接数模转换模块DAC(2)和模数转换模块ADC(3)，所述程控高压模块(1)分别连接数模转换模块DAC(2)和模数转换模块ADC(3)，所述跨阻运算放大器U1A的输出端连接二级运算放大器U1B的同相输入端，并通过二级运算放大器U1B连接模数转换模块ADC(3)；所述控制器(4)通过数模转换模块DAC(2)输出模拟电压来控制程控高压模块(1)可编程高压输出，输出的高压经分压后送入模数转换模块ADC(3)，控制器(4)读取ADC电压值，并修正数模转换模块DAC(2)的模拟电压值，以实现程控高压电源输出；所述跨阻运算放大器U1A将输入的微电流转换成电压，经二级运算放大器U1B放大后送入模数转换模块ADC(3)，控制器(4)读取ADC电压值，并计算出输入的微电流值，以实现微电流测量。2.根据权利要求1所述的一种高精度高抗干扰高压型皮安表，其特征在于，所述跨阻运算放大器U1A连接有程控开关SW1，所述二级运算放大器U1B连接有程控开关SW2，所述程控开关SW1和程控开关SW2开关配合，实现10档跨阻放大倍数，且每个档位的间隔放大倍数为10。3.根据权利要求2所述的一种高精度高抗干扰高压型皮安表，其特征在于，所述跨阻运算放大器U1A的反相输入端连接程控开关SW1，所述程控开关SW1的五个档位分别连接不同阻值的采样电阻，并通过采样电阻分别连接跨阻运算放大器U1A的输出端和二级运算放大器U1B的同相输入端，所述二级运算放大器U1B的反相输入端分别连接反馈电阻R6的一端和反馈电阻R7的一端，所述反馈电阻R6的另一端接地，所述二级运算放大器U1B的输出端接反馈电阻R7的另一端，所述模数转换模块AD...

【专利技术属性】
技术研发人员：李严波，徐权勇，
申请(专利权)人：绍兴飞默托仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：