[实用新型]一种高精度磁通测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种磁学计量领域中的测量装置，尤其涉及一种高精度磁通测量装置。

背景技术

磁通是磁学计量领域里的基本物理量之一，其地位等同于电学中的电流，是磁学计量领域的重要研究对象。

如图1所示，现有的磁通测量系统多采用磁通的直接测量方式，即将待测磁通作为磁通表的输入信号，由磁通表的读数确定待测磁通的大小；

采用现有技术得到的磁通测量结果，其不确定度主要取决于磁通表的读数误差、磁通表输入阻抗对测量结果的影响量级等，磁通的测量范围也受到磁通表自身量程的限制。由于磁通表的读数误差通常在10^-3～10^-4量级，因此目前采用该系统进行磁通测量的不确定指标也在10^-3～10^-4量级，读数误差较大。

磁通测量及量值传递不确定度指标的提高，对改善我国磁学计量水平、提高磁学计量能力起着至关重要的作用，同时在促进科学技术和生产力发展方面具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型针对现有的磁通测量系统中磁通表读数误差较大、测量结果易受磁通表输入阻抗影响、测量范围受磁通表量程限制等缺点，研发了一种高精度磁通测量装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种高精度磁通测量装置，所述测量装置包括脉冲波形合成器1、励磁电源2、互感器3、磁通表4、计算机7以及数据采集输出卡8；

所述计算机7的信号输出端与所述数据采集输出卡8的输入端相连接，所述数据采集输出卡8的数字信号输出端与所述脉冲波形合成器1的信号输入端相连接，所述数据采集输出卡8的模拟信号输出端与所述励磁电源2的信号输入端相连接；所述脉冲波形合成器1的信号输出端与所述磁通表4的输入端相连接，所述励磁电源2的信号输出端与所述互感器3的初级线圈相连接，所述互感器3的次级线圈与所述磁通表4的输入端相连接，所述磁通表4的输出端与所述计算机7相连接；

所述励磁电源2控制所述互感器3产生感应电动势，所述数据采集输出卡8信号控制单元控制所述脉冲波形合成器1产生伏秒信号，所述脉冲波形合成器1的信号输出端与所述互感器3的次级线圈反向接入所述磁通表4，利用所述磁通表4测量所述脉冲波形合成器1与所述互感器3产生的伏秒信号差值，从而实现对待测磁通的精密测量。

所述互感器(3)的初级线圈与次级线圈的匝数比为1∶1～1∶5；其中，匝数比为1∶2的效果最优。

所述测量装置还包括数字电压表5和采样电阻6；

所述采样电阻6串联设置在所述励磁电源2与所述互感器3的初级线圈之间；所述数字电压表5并联设置在所述采样电阻6两端，且所述数字电压表5的输出端与所述计算机7相连接；所述数字电压表5用于测量励磁电流。

所述测量装置还包括固态电压标准9；

所述固态电压标准与所述数字电压表5串联连接，且所述固态电压标准9与数字电压表5并联设置在所述采样电阻6两端。

在具体实施中，固态电压标准为Fluke732B，作为直流电压标准，它能产生标称值1.018伏，不确定指标优于10^-7量级的直流电压。这里采用固态电压标准的目的是提高采样电阻上电流的测量不确定度指标。

所述脉冲波形合成器1为约瑟夫森电压基准或伏秒发生器。

约瑟夫森电压基准也叫量子电压基准，属于计量领域的基标准器具。它能够保存和复现不确定度优于10^-9量级的直流量子电压，同时也可用作一种高精度的动态电压发生装置，能产生波形为矩形脉冲、方波、正弦波、三角波等的动态量子电压。

可编程约瑟夫森电压基准可以生成波形为矩形脉冲的动态量子电压，该矩形脉冲的面积等于量子电压与矩形脉冲时间宽度的乘积，它是一种高精度的伏秒信号，大小可精确计算。由于矩形脉冲的幅值由量子电压台阶的大小决定，其不确定度优于10^-9量级，矩形脉冲的时间也可精确控制，因此，目前利用约瑟夫森电压基准复现伏秒信号的不确定度可达到10^-8量级。

所述信号控制单元包括计算机7和数据采集输出卡8；

所述计算机7的信号输出端与所述数据采集输出卡8相连接，所述数据采集输出卡8的数字信号输出端与所述脉冲波形合成器1的信号输入端相连接，所述数据采集输出卡8的数字转模拟信号输出端与所述励磁电源2的信号输入端相连接；

所述计算机7的信号采集端分别通过数据总线与所述磁通表4和数字电压表5相连接，用于实时读取磁通表和数字万用表的数据。