[发明专利]带有自校准功能的直流电阻分压器装置及其自校准方法

说明书

本发明公开了一种带有自校准功能的直流电阻分压器装置及其自校准方法，所述装置包括：电阻分压器、辅助单元以及测量运算单元；所述电阻分压器包括N个可变换连接方式的分压电阻；所述辅助单元包括标准电阻、可调电阻以及运算放大器；所述标准电阻以及可调电阻串联连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述测量运算单元用于测量所述运算放大器的输出电压，以及测量所述电阻分压器的一个分压子电阻的分压电压；所述测量运算单元用于根据测量结果计算所述直流电阻分压器的分压比；所述装置及方法具有测量原理简单，步骤简便，测量结果不确定度来源少的优点，测量设备少，测量过程快速，整个测量过程中各设备可保持较高的稳定性。

技术领域

本发明涉及电力设备领域，更具体地，涉及一种带有自校准功能的直流电阻分压器装置及其自校准方法。

背景技术

直流电阻分压器由于其原理简单，稳定性好和测量准确度高的优点，常用作直流电压比例标准。如何获得直流电阻分压器的实际分压比，是直流电压进行量值溯源的关键所在。一般而言，获得直流电阻分压器实际分压比的方法分为直接法和间接法。直接法为直接测量直流电阻分压器的分压电阻阻值，从而获得分压器的实际分压比，或通过准确度等级更高的标准分压器做标准器，对被试分压器的分压比进行比较，得到分压器的实际分压比。间接法是在被测直流电阻分压器上直接施加直流电压，测量出被测分压器各段电压与参考电压回路中相应各段电压的差值，根据参考电压回路和测量试验，建立起被测分压器的分压比与测量得到的电压差值之间的函数关系，将测量得到的电压差值代入函数关系式进行计算，从而得到被测分压器在该直流电压下的分压比。对于直流电阻分压器而言，其分压电阻阻值跨度较大，由于测量手段的限制，采用直接测量分压电阻的方法无法得到高准确度的分压电阻阻值。当被校分压器的准确度是最高等级时，已无法找到更高准确度等级的分压器作为标准器，因此采用直接法无法有效得到分压器的实际分压比。采用间接法进行量值溯源时，现有校准方法均需要辅助分压器，且对测量手段要求较高，差压测量点繁多，可操作性较差。

发明内容

为了解决背景技术存在的通过直接法测量分压比需要等级更好的分压器作为标准器，而间接法需要辅助分压器可操作性差的问题，本发明提供了一种带有自校准功能的直流电阻分压器装置及其自校准方法，所述装置具有自校准功能，无需依靠直接法或间接法即可实现自校准；所述装置依据哈蒙电阻连接网络改变分压电阻的连接方式，通过在两种连接方式下的测量结果计算获得实际的分压比，以完成量值溯源；所述一种带有自校准功能的直流电阻分压器装置包括：

电阻分压器，所述电阻分压器包括N个可变换连接方式的分压电阻，所述N个分压电阻通过串联依次连接，并通过具有开关的短接线通过预设的连接方式并联连接；所述电阻分压器的最低端分压电阻由两个比例为1： N-1的分压子电阻串联组成；

辅助单元，所述辅助单元包括M个标准电阻、标准可调电阻以及运算放大器；所述运算放大器的同相输入端接地，所述M个标准电阻以及标准可调电阻串联连接在所述运算放大器的反相输入端与输出端之间；所述运算放大器的反相输入端与所述电阻分压器的输出端相连；

测量运算单元，所述测量运算单元的输入端与所述运算放大器的输出端相连，用于测量所述运算放大器的输出电压；所述测量运算单元的输入端与所述电阻分压器最低端分压电阻的两个分压子电阻的连接处相连或与最低端分压电阻高压端相连，用于测量所述电阻分压器的一个分压子电阻的分压电压或最低端分压电阻电压；

所述测量运算单元用于根据测量结果计算所述直流电阻分压器的分压比。

进一步的，所述通过具有开关的短接线通过预设的连接方式并联连接，包括：

串联依次连接的N个分压电阻中的每两个相邻的分压电阻，通过金属嵌件相连；所述串联依次连接的N个分压电阻的输入端以及输出端通过金属嵌件固定；

通过短接件将每两个相隔一个金属嵌件的金属嵌件相连。