[发明专利]一种交流溯源直流校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种校正技术，是涉及一种交流溯源直流的校正方法。 

在工频交流量测量过程中，由于频率变化以及分布参数、器件的交流参数和温度特性影响，很难保证电压、电流、功率测量的高精度和长期稳定性。特别在对小电流进行低阻抗测量时，更是带来非常大的误差。 

已有的实验室采用的交流→直流溯源方法如图1所示，图中，功率比较器的工作原理是基于电流比较仪技术和直流电压溯源技术。直流电压溯源技术是通过交直流电压比较仪将系统的工作电压交流100V溯源到直流电压标准U_R，以保证测量的准确度。 

程控电压源和程控电流源由数字式信号源及功率电路组成，功率比较仪的输入电压经过RC移相器后，分别产生同相电流I_R和正交电流I_C输入到功率比较器。被测表电流I与I_R、I_C在功率比较器中进行比较，其差值电流I₀通过反馈回路调整程控电流源大小，从而改变被测表中的电流，最终在功率比较仪的自动平衡和反馈回路的作用下，实现被测电流与交流电压，RC和电流比较仪匝数的确定的数学关系。该个系统的不确定度为25ppm。 

上述方法处理步骤多，大致包含以下八个环节，①直流参考标准；②直流稳定电源；③直流分压器；④交直流电压有效值比较器；⑤交流电压产生可移相电流；⑥功率平衡比较器；⑦电 压扩展器；⑧电流扩展器。各个环节共存在八种误差源Kε，若平均分配其误差，则整个直流溯源校正过程的误差不确定度为 实际上，标准电流的产生是通过标准电阻R与C产生的，该项误差较难控制，特别是电容C的敏感温度特性，使得使用环境温度控制的要求极为严格。若误差种类愈少，系统的不确定度就愈小。比如若误差源压缩至四种，则系统不确改定为2×Kε。 

此种方法由于环节多达八种，误差源多，即各种等级精度的仪表通过一级级对比方法来完成标准的传递，如果一个环节出现问题，则会出现较大的误差；校准过程容易出错，非常麻烦。设备庞大，操用复杂，不能移动，不适于作为日常工作基准。 

另外由于测量交流电流的仪器往往需从测量mA至数百安培，K_I的不确定性在测量范围内的不确定度往往比其他类型误差源大1-2个数量级，宽量限误差小的电流变换器体积大而根本无法实现仪器的便携式。 

本发明的目的在于提供一种误差源少、电气结构简单且精度高的交流溯源直流的校正方法。 

本发明的目的可通过以下的技术措施来实现：一种交流溯源直流校正方法，在小型仪器中实现将交流测量值直接溯源到直流电压，通过高精度的直流参考基准来直接对要进行溯源的装置进行校准。 

上述将交流测量值直接溯源到直流电压的步骤如下： 

(1)对要进行溯源的装置外加的稳定交流电压源， 

(2)稳定交流电压源的交流电压输出经电压分压器形成电压通道；从该电压通道获得电压回路的变换低电压值； 

(3)稳定交流电压源的交流电压输出经高精度电阻连接电流互感器形成电流通道；从该电流通道通过阻抗变换获得代表电流的测量电压值； 

(4)采用精密稳压直流基准电压和上述测得的电压回路的变换电压值接入带自校正的交直流电压比较器获得电压源稳定输出的正弦电压； 

(5)在步骤4获得结果的基础上，结合接入交直流电压比较器的电流通道中获得的测量电压值，获得电流互感器及二次负载等效阻抗的合成比差和角差(即 的大小与方向)，用于以后的电流测量的阻抗变换误差补偿。 

上述步骤2、3中稳定交流电压源的交流电压输出高端同时接到电压分压器高端及精密电阻的一端，精密电阻的另一端连接电流互感器的高端，稳定交流电压源的交流电压输出低端同时接到电压分压器低端及电流互感器的低端。这样，当电流互感器的一次阻抗很小或等效归算入精密电阻时，可以得到一个标准的电压和一个标准的电流输入，而且由于高精度电阻的无感抗无电容设计，使得电压与电流的相位是标准的零角度。 

上述步骤5中的电流互感器及二次负载等效阻抗的合成比差和 角差采用DSP数字信号处理器进行误差计算得出并储存。 

上述步骤5中的高精度电阻为无感抗无电容设计。 

本发明与现有技术相比，具有以下的优点 

1.本发明方法采用的标准器件少，误差源少，方便用于电压电流功率精密测量，避免了电压U、I及功率P必须有更高精度的交流仪器(高精度的标准电能表)整机校准； 

2.电气结构简单，实现校正仪器的小型化，可以做到校正仪器的便携式；