[其他]测定交流校准误差的方法和仪表以及采用有交流校准误差的器件的仪表

说明书

本专利申请书是本申请人一九八七年元月二十九日申请、申请顺序号为008，234、标题为“内部校准电气校准器的仪表和方法”的同时待审、一般转让的申请书的部分继续申请部分。

本发明总的说来涉及一种测定校准交流输出信号发生器件或交流信号幅值测定器件中的电路所引起的作为频率的函数的误差值的方法和仪表，还涉及包括误差测定电路的仪表。

对某种设备来说，往往需要对该设备所使用的电路所引起的作为频率的函数的误差值进行测定。这种电路通常还应用于一些幅值范围。例如，获取加到待校准的交流电压表的交流校准电压用的校准器就包括一些受可变频率交流源的控制的可变增益放大器。放大器的增益系作为校准器交流输出信号范围的函数而变化，振荡器的频率则作为所要求的校准器输出频率的函数而变化。在上述同时待审的专利申请所具体公开的校准器中，幅值和频率的范围分别在200毫伏与1，100伏之间和10赫与1兆赫之间。

许多交流电压表也装有类似的可变增益放大器，目的是使这些放大器在宽的幅值和频率范围内（例如200毫伏与1，100伏之间以及10赫与1兆赫之间的频率）受交流电压的控制。交流测量仪表中使用的放大器应能把加到仪表输入端的交流电压放大到接在放大器输出端的交流变直流的精密检测器所能处理的电平。检测器通常只能在放大器交流输出电压较窄的范围内（例如0至20伏）精确处理电压。因此放大器必须能在宽范围的输入幅值和频率下提供交流输入信号的增益和衰减。

校准器和交流电压表中所使用的可变增益放大器采用一些作为放大器待处理的电压范围的函数按不连续梯级方式变化的电阻器，作为其对增益起决定作用的元件。放大器不同，其电阻器的电阻值也不同，且阻值作为时间、温度和其它环境因素的函数而变化。电阻器的不同阻值改变着与该电阻器有关的放大器的增益，因而各放大器某特定幅值的输出电压值与理论值不同。因此改变校准器和电压表中所使用的可变增益放大器的输出电压的幅值会导致校准器加到在校准中的测量仪表的校准电压幅值和测量仪表的输出读数产生误差。

应用于校准器和测量仪表中供定量程用的（即定标用的）放大器也具有可变幅值对频率的响应关系。各放大器包括分布电抗，这些电抗通常取分路电容器的形式，具有使放大器输出电压随频率的增加而下降的趋势。为使校准器产生准确的交流输出且使交流电压表产生准确的读数，需要测定各放大器和校准器与电压表中其它诸电路的幅值对频率的响应特性。

过去采用既费时又易出误差的许多开关和复杂的手动操作来测定不同范围的校准误差和交流校准器与交流电压表中所使用的电路的频率。开关的有关的电压降使多个开关的使用给校准过程带来了误差。

因此本发明的一个目的是提供一种新的经改进的测定交流校准器或交流电压表中所使用的电路的校准误差的方法和仪表。

本发明的另一个目的是提供一种新的经改进的能在若干交流电压和频率范围内更准确更容易地测定交流校准器或交流电压表中所使用的电路的校准误差的方法和仪表。

本发明的另一个目的是提供一种新的经改进的在宽范围的幅值和频率内精确指示交流电压值的测量仪表，且校准误差系作为仪表量程给定值和加到定标电路上的交流电压频率的函数在仪表定标电路中加以补偿的。

根据本发明的一个方面，作为频率的函数由获取校准交流输出信号的器件或测定交流信号幅值的器件中所使用的电路所引入的误差值，是用一精密的传感器测定的，该传感器用以获取幅值与其一输入的均方根幅值相等的直流输出。在将传感器连接得使其受电路输出的控制时将已知的不同直流电平加到电路的一个输入端上。直流电平值和电路中各可调元件的值系控制得使电路给传感器提供第一范围的直流信号。第一范围内的信号导致传感器获得第二范围的直流信号。已知的直流电平和可调元件的值系调整得使第一范围中的各信号可以认为是具有在传感器能处理的值的范围内的预定值。将第二范围内各信号的实际值与第二范围内各信号的假定值进行比较以获取直流电平和可调元件各值的直流校准误差的数字显示。

在将传感器连接得使其受该电路输出的控制时，将恒幅值交流源在某一频率范围的各频率下加到电路的输入端。其中一个频率是电路中各电抗元件对电路输出幅值的影响可忽略不计时的频率。将频率范围内所有频率下传感器输出的幅值与某一频率下传感器的输出进行比较，以便在该频率范围内各频率下获取恒定幅值的交流校准误差的数字显示值。将精密传感器某已知的校准误差与直流校准误差及交流校准误差结合起来，以求出电路在交流输入端的各若干频率位置的校准误差。电路校准误差可以使交流输出更精确地测定出来，或使交流信号更精确地测定出来。