[发明专利]宽频交流分流器平衡式电桥测量装置及测量方法

说明书

本发明公开了一种宽频交流分流器平衡式电桥测量装置及测量方法，针对现有的采用源表法对交流分流器进行测量，利用标准电流源输出交流电流加载于分流器上，采用标准电压表测量分流器两端的电压，利用欧姆定律计算分流器的阻值，因其测量准确度受限于交流电流、交流电压的测量准确度，而且，只能测量电压和电流的模值，无法计算分流器的时间常数，即对交流分流器引起的相移无法评估的问题，通过电流互感器式平衡电桥，利用感应分压器、标准交流电阻、微差电源、指零仪等器件，实现宽频范围内交流分流器阻值和时间常数的精密测量，并且具有准确度高、稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于精密电磁测量的技术领域，尤其涉及一种宽频交流分流器平衡式电桥测量装置及测量方法。

背景技术

交流分流器是用于测量交流电流的电阻量具，一般由电阻元件及其两端的铜接线柱组成。交流分流器通常设计为四端结构，被测电流从铜接线柱流入，分流器电阻元件上的电压从特定的电位端子输出。

交流分流器的功率与其阻值成正比，大功率会造成分流器发热，所以，交流分流器设计时通常采用毫欧甚至微欧级别的低值电阻元件，以降低其测量功率，部分分流器在结构上还考虑到一定的散热措施，或加装散热装置。随着频率的提升，交流分流器的残余电感和分布电容的影响逐渐增加，给电流带来较大的相位差，所以，交流分流器通常采用同轴结构或增加屏蔽保护等，以提升其频率特性。

交流分流器由于准确度高、时间常数小、受电磁干扰小等优点，在电力、储能、仪器仪表等工业领域广泛使用，在功率分析仪、电能质量测量仪、智能电能表、宽频电流源等工业仪器设备中被广泛用于对电流的采样测量。由于交流分流器电阻交直流差和时间常数对电流的幅值和相位具有重要影响，所以需对分流器参数进行测量。

低值交流电阻在宽频范围内的量值溯源问题是电磁计量领域的难点之一，基于感应分压器的变压器电桥可实现交流电阻及其时间常数的精密测量，但该电桥通常只适用于中高值交流电阻的测量；常规LCR测量仪测量准确度最高仅为±0.02％，且只能测量中高值交流电阻，对于毫欧及以下交流电阻则无法测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽频交流分流器平衡式电桥测量装置及测量方法，基于电流互感器式平衡电桥，利用感应分压器、标准交流电阻等器件，实现宽频范围内交流分流器阻值和时间常数的精密测量，具有准确度高、稳定性好等优点。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种宽频交流分流器平衡式电桥测量装置，包括交流电流源、第一电压跟随器、第二电压跟随器、第一变压器、第二变压器、第三变压器、微差电源、指零仪、电流互感器及分压器；

所述交流电流源的高端连接被测交流分流器R_x的电流高端，所述交流电流源的低端经所述电流互感器的一次电流输入绕组与被测交流分流器R_x的电流低端相连；

所述第一电压跟随器跟随被测交流分流器R_x电位低端的电位，所述第一电压跟随器的输出端连接至所述第一变压器的一次绕组的一端，所述第一变压器的二次绕组的对应同名端接地，所述第一变压器的一次绕组和二次绕组的另一端短接后连接至所述交流电流源的低端；

所述电流互感器的一次电流输入绕组匝数为N₁，其二次电流输出绕组匝数为N₂，所述二次电流输出绕组连接至标准交流电阻R_N的电流输入端；所述电流互感器的二次补偿绕组的匝数也为N₂，连接至另一交流电阻的电流输入端；所述交流电阻的标称值与所述标准交流电阻R_N的阻值相同；

所述分压器的励磁电压输入绕组匝数为N₃，其电压输出绕组总匝数也为N₃，在电压输出绕组匝数为N₄处引出输出抽头；