[发明专利]用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法及设备

权利要求书

1.一种用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法，其特征在于，步骤如下：

S1、搭建可调节百A级精密电流测试源：

通过信号发生器、精密功率放大器组成大功率精密电流发生源，同时采用低温漂精密电阻作为负载电阻，搭建精密电流测试源，信号发生器的输出通道接入至精密功率放大器的信号输入接口，精密功率放大器的输出端子与负载电阻阵列并联，通过调节信号发生器的信号类型、幅值大小以及精密功率放大器的比例大小改变流过负载电流的信号类型、幅值特性以及频率特性，为罗氏线圈的线性度校准和频率校准提供测试源；在电流回路上绕制多匝线圈并穿过罗氏线圈，将流过罗氏线圈内部的最大原边电流提高至500A，罗氏线圈感应电流如下：

其中，I_总为流过罗氏线圈总原边电流；N为线圈匝数；V为负载电阻两端电压；R为负载电阻；

根据出厂刻度因子K可得到输出幅值：

S2、搭建罗氏线圈刻度因子校准测试系统：

校准测试系统包括被测罗氏线圈、百A级精密电流测试源、功能数字万用表、高精度数据采集卡、上位机和采集分析软件模块；其中，功能数字万用表探头分别放置在负载电阻两端，用于测量电流测试源负载电阻两端电压和两端电阻，得到流过负载电阻电流；根据线圈匝数可计算流过罗氏线圈的实际电流；高精度数据采集卡、上位机和采集分析软件模块组成罗氏线圈输出电压测试单元，实时采集输出电压幅值；根据刻度因子计算公式：K＝I_in/V_out可计算出刻度因子值；其中，I_in为原边电流，V_out为罗氏线圈输出电压；

S3、罗氏线圈刻度因子电流幅值校准：

设定信号发生器输入波形和输入频率，改变功率放大器比例系数调节原边输入电流大小，在不同的比例系数条件下利用校准测试系统测量多组负载电压、负载电阻以及罗氏线圈输出电压并求均值；其中，负载电压均值为负载电阻均值为罗氏线圈输出电压均值为

根据原边电流计算公式可得到不同放大倍数条件下的实际原边电流均值：根据K＝I_in/Vo_ut可计算出不同电流条件下的刻度因子均值：

对所测得以及进行线性拟合得到刻度因子和电流幅值变化之间的关系：并求出拟合直线线性度δ，δ在3‰以内，则表明电流幅值变化对刻度因子的影响较小，采用小电流发生源外推大电流条件下的刻度因子的方法具有可行性；

S4、罗氏线圈线刻度因子频率校准：

将正弦波作为信号输入，放大器倍数设为固定，等间隔改变正弦波输入频率，并根据S3中类似手段测量不同频率条件下的刻度因子均值；同时，根据和对应的f＝[f₁，f₂,f₃,…f_n]进行曲线拟合，得到刻度因子和电流频率变化之间的关系：

S5、罗氏线圈线刻度因子校准后验证：

通过随机改变正弦波输入频率，并测量流过罗氏线圈的实际电流值I_总i以及罗氏线圈输出的电压值利用输入信号的频率带入频率拟合曲线求解理论刻度因子K_i＝F(f_i)，测量的电流值为并计算相对误差γ：

校准后标称为1％精度罗氏线圈在不同频率条件下的测量误差优于5‰则满足校准要求。

2.根据权利要求1所述的用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法，其特征在于，步骤S1中，为保证流过负载电阻的电流和电压在额定范围内，低温漂精密电阻采用25个60Ω大功率铝壳电阻进行并联，将总电阻值控制在3Ω，最大允许流过的电流为15A；铝壳电阻自身具备散热作用，同时在并联铝壳电阻放置在大规模散热铜片上，避免电阻温度过高。

3.根据权利要求1所述的用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法，其特征在于，步骤S2中，所述功能数字万用表为八位半高精度数子万用表；所述高精度数据采集卡为16位数据采集卡，用于降低测量仪器的误差并保障测量正弦波的均值电压和负载电阻的准确度。