[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

说明书

本发明公开了一种用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法，步骤如下：S1、搭建可调节百A级精密电流测试源；S2、搭建罗氏线圈刻度因子校准测试系统；S3、罗氏线圈刻度因子电流幅值校准；S4、罗氏线圈线刻度因子频率校准；S5、罗氏线圈线刻度因子校准后验证，本申请还公开了实现用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法的设备，本申请采用精密小电流源替代传统的大功率脉冲电流源作为标定源可有效降低测试设备要求、测试难度、测试安全性；采用罗氏线圈刻度因子电流幅值校准和频率校准相结合的精细化标定方法，有效的减少脉冲测量中幅值以及频率变化对测量精度的影响，与传统校准相比，可显著提高罗氏线圈校准精度。

技术领域

本发明涉及脉冲大电流源测量技术领域，具体是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。

背景技术

大功率脉冲电能源是电磁发射装备的关键组成部分，具有高电压(数千伏以上)、大电流(数千安以上)、脉冲快(微纳秒)，高功率(兆瓦量级)等特点。大功率脉冲电能源的脉冲成形网络(PFN)电流的幅值特性、相位特性、频率特性等参数是衡量大功率脉冲电能源性能的指标，通过测量这些特性可以对整个大功率脉冲电能源的放电回路进行仿真验证、优化设计、性能准确评估。如何对大功率脉冲电能源的极限电性能测量是目前亟待解决的难题之一。

进一步，针对MW级PFN放电回路的测量，目前最常用的测量手段是采用罗氏线圈作为前端电流传感器，通过设定积分方式并利用高精度采集装置对电流信号进行采集，通过罗氏线圈出厂前给定的刻度因子反求得到放电回路的电流。虽然罗氏线圈的幅值范围、测量频率满足PFN放电回路的测量，但基于固定刻度因子求解电流的方式所产生的测量误差通常在1％以上，无法满足实际的测试要求，如何减少罗氏线圈的测量误差是足PFN放电回路测量的关键技术之一。

进一步，传统的罗氏线圈的测量精度提高方法是对罗氏线圈刻度因子进行标定，标定方法通常选用同轴分流器串联于PFN放电回路中，通过测量同轴分流器两端电压，并对比罗氏线圈测量输出标定实际刻度因子。校准后的刻度因子更符合测量现场情况，因此该种方法在一定程度上能够提高罗氏线圈测量精度，但是，现有的校准手段存在一下几个缺点：

(1)校准的精度较低。大功率脉冲电能源对罗氏线圈测量精度要求在5‰以内，该种校准方法校准精度无法满足要求；

(2)单一频率条件下刻度因子适用性较差。实测中，由于罗氏线圈的自身特性和调理电路的综合影响，罗氏线圈在不同频率条件下刻度因子差异很大，采用在固定频率条件下的刻度因子校准方法在50Hz工频大电流测试场合效果较好，但无法满足PFN放电回路这种频谱分量分布很广的测量对象的高精度测量要求。因此如何减少频率对刻度因子影响是解决PFN放电回路测量的又一难题。

针对校准用的MW级功率脉冲电能源较少，且采用同轴分流器串联的测量方法对校准测试的安装难度较大，且容易对测试人员和测试设备产生不利因素，如何提高测试人员和测试设备的安全性是罗氏线圈校准的重点之一。

发明内容

本发明的实施例目的在于提供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，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于脉冲大电流源测量的罗氏线圈高精度校准方法，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：