【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微弱电流信号测量，尤其涉及一种零负载效应的交流微电流测量装置及方法。
技术介绍
1、生产实践、科学研究中存在着大量的微弱电流信号，对于现代尖端仪器设备，微弱电流信号的准确性是决定设备指标的关键因素。典型的仪器就是高精度lcr表，其基本测量原理是，给被测件施加固定频率的已知幅值正弦电压激励信号，然后测量流过被测件的电流信号，计算被测件的阻抗。测量装置的输入阻抗对微弱电流测量准确度影响很大，但是由于分布参数的存在，精确确定电流装置的输入等效输入阻抗是极为困难的，更多的情况是尽可能减小微弱电流测量装置的输入阻抗，达到零负载效应。
2、目前，测量交流微弱电流主要通过跨阻放大器实现，但目前跨阻放大器应用于交流微弱电流测试时，存在运算放大器输入端的等效容性输入特性限制了跨阻放大器的测量带宽的问题，尤其是对于纳安级以下的电流测量存在较大限制。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种的交流微电流测量装置及方法，解决高频率电流测量时存在的信号衰减、相移严重的问题，实现纳安级高频交流电流的准确测量。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种零负载效应的交流微电流测量装置，包括：
3、前端电流电压转换单元，用于将被测交流微弱电流信号转化为交流正弦电压信号；所述前端电流电压转换单元包括缓冲放大电路、准谐振控制器和环路校正器以及反馈电阻，所述准谐振控制器和所述环路校正器在所述缓冲放大电路的输出端依次串联，所述
4、模数转换器，用于将所述交流正弦电压信号转化为被测数字信号；
5、数字cpu，用于根据所述被测数字信号，计算所述被测交流微弱电信号的电流值。
6、根据本专利技术的一个技术方案，所述缓冲放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述激励源连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接。
7、根据本专利技术的一个技术方案，所述准谐振控制器包括：
8、第二运算放大器，所述第二运算放大器的反相输入端通过第一电阻与所述准谐振控制器的输入端连接；所述第二运算放大器的反相输入端与其输出端上并联有第二电阻和第一电容；
9、第三运算放大器，其反相输入端通过第三电阻与所述第二运算放大器的输出端连接；所述第三运算放大器的反相输入端与其输出端上并联有第四电阻；
10、第四运算放大器，其反相输入端通过第五电阻与所述第三运算放大器的输出端连接；所述第四运算放大器的反相输入端与其输出端上并联有第二电容；
11、所述第二运算放大器、所述第三运算放大器和所述第四运算放大器的同相输入端均接地；
12、第六电阻，其两端分别与所述第二运算放大器的反相输入端和所述第四运算放大器的输出端连接；
13、第五运算放大器，其输出端为所述准谐振控制器的输出端；所述第五运算放大器的反相输入端与其输出端之间并联有第七电阻；所述第二运算放大器的输出端通过第八电阻与所述第五运算放大器的输入端连接；所述第二运算放大器的正向输入端通过第九电阻与所述第五运算放大器的正向输入端连接，所述准谐振控制器的输入端通过第十电阻与所述第五运算放大器的正向输入端连接。
14、根据本专利技术的一个技术方案，所述准谐振控制器为开关电容滤波器。
15、根据本专利技术的一个技术方案，所述环路校正器包括：
16、第六运算放大器，其正向输入端接地，其反相输入端与输出端之间并联有第十一电阻；所述第六运算放大器的输出端为所述环路校正器的输出端；
17、第十二电阻，其一端与所述环路校正器的输入端连接，其另一端与所述第六运算放大器的反相输入端连接。
18、根据本专利技术的一个方面，一种上述的交流微电流测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
19、步骤s1、通过所述前端电流电压转换单元将被测交流微弱电流信号转换为交流正弦电压信号；
20、步骤s2、通过所述模数转换器将所述交流正弦电压信号转换为被测数字信号；
21、步骤s3、通过所述数字cpu计算，根据所述被测数字信号计算所述被测交流微弱电流信号的电流值。
22、根据本专利技术的一个技术方案，所述交流正弦电压信号的信号幅度为1v。
23、根据本专利技术的一个技术方案，所述被测交流电流值的计算公式如下：
24、vo＝-ix·rf
25、其中，vo为所述交流正弦电压信号的电压值，ix为所述测微弱电流信号的电流值，rf为所述反馈电阻的阻值。
26、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
27、本专利技术提出了一种零负载效应的交流微电流测量装置及方法，通过缓冲放大器、准谐振控制器和环路校正器组成闭环电流测量系统，采用准谐振控制器通过谐振的方式实现被测交流微弱电流信号频率点的极窄带高信号增益，通过环路校正器为闭环电流测量系统的稳定性进行调整，可将测量系统的带宽拓展到被测信号频率以上，补偿由输入电容带来的系统带宽过低的问题，同时对整个微电流测量装置的闭环稳定性进行补偿。
28、本专利技术，可实现对指定频率的交流微弱电流的准确测量，其具有近似为零的负载效应，可很好地消除由测量装置本身、测量用同轴线分布电容参数带来的泄露电流，从而显著提高交流微弱电流的测量准确性。
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1.一种零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述缓冲放大电路(11)包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述激励源连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接。
3.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述准谐振控制器(12)包括：
4.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述准谐振控制器(12)为开关电容滤波器。
5.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述环路校正器(13)包括：
6.一种基于如权利要求1至5任意一项权利要求所述的零负载效应的交流微电流测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述交流正弦电压信号的信号幅度为1V。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述被测交流电流值的计算公式如下：
【技术特征摘要】
1.一种零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述缓冲放大电路(11)包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述激励源连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接。
3.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其特征在于，所述准谐振控制器(12)包括：
4.根据权利要求1所述的零负载效应的交流微电流测量装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：王逸洲，刘玉梅，焦海妮，卢从俊，程文煜，李峥，宋淑娟，
申请(专利权)人：北京东方计量测试研究所，
类型：发明
国别省市：
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