[发明专利]高准确度直流电流比较仪的验证方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电测量技术，特别是一种用于电阻测量的高准确度直流电流比较仪的验证方法和装置。

背景技术

电流比较仪的出现是近代电学测量具有里程碑意义的重要进展，相继解决了电压、电流、电阻和功率电能等高准确度测量的难题。随着电子技术的飞跃发展，跟随性能优良的伺服电源和灵敏的磁通检测器相继研制而出，以及高磁导率性材料的出现，为研制准确度高达10^-8数量级的电流比较仪创造了必要条件。

直流电流比较仪由铁芯和线圈组成，对于直流电流比较仪，其结构示意图如图1所示，在一个镯环形高磁导率的铁芯上，分别绕上两个进行电流比较的绕组W₁、W₂和一个检测绕组W_D。当两个比较绕组W₁和W₂内通入直流电流时，由于剩余磁势为直流，在铁芯C内只能产生直流磁通，于是检测绕组W_D内不能感应出电动势。为了进行两直流电流之间的比较，也就是为了检测出铁芯内是否存在直流磁通，需采用磁调制技术，引入交流激磁电流，并通过检测铁芯达到饱和时间的提前或延迟来确定是否存在直流剩余磁势Δ(IW)，或通过检测绕组W_D内出现的二倍频电压的检测来确定是否存在直流剩余磁势Δ(IW)。由于其测量结果只与线圈的匝数比有关，故线性特性好，使用方便，用途广，目前大都可程序控制，可实现全自动测量。但是由于该直流电流比较仪的两个绕组的比例线圈之间并未完全耦合，故存在漏磁通，若这些漏磁通与检测安匝平衡的装置也有耦合，就造成了电流比例的误差；此外，直流电流比较仪是利用铁磁材料的非线性特性监视安匝数平衡状态，检测灵敏度也会引入误差。

为解决上述误差带来的问题，通常采用两种方法：a、采用高导磁材料把检测绕组的线圈和比例线圈隔离开来，尽量减少漏磁通与检测线圈之间的耦合；b、采用校验方法，确定比率误差。由于方法a受到现实材料性能的限制，尤其对于准确度高达10^-8数量级的电流比较仪，提高改进空间非常有限，故常采用方法b研究校准或验证常温电流比较仪的比率误差。

高准确度的电流比较仪的比例量程一般为1∶1，10∶1，测量范围一般是1Ω-1000Ω，因此这种直流比较仪的验证装置需要验证1Ω-1000Ω量程的1∶1比例，1kΩ∶100Ω，100Ω∶10Ω，10Ω∶1Ω等量程的10∶1比例，比例误差一般在10^-7-10^-8量级。

用于电阻测量的高准确度(准确度达10^-7-10^-8量级)直流电流比较仪而言，n个同标称值电阻R并联时，并联电阻阻值对于R/n的相对偏差近似等于串联阻值对于nR的相对偏差。这n个电阻的一致程度是影响并联阻值相对偏差和串联阻值相对偏差一致性近似程度的重要因素。

以下是数学推导过程：

假设n个电阻标称值为R，实际值为R₁，R₂，……R_n，它们的算数平均值为R₀，R₁＝R₀(1+C₁)，R₂＝R₀(1+C₂)，……R_n＝R₀(1+C_n)，C_i为第i只电阻的相对偏差，且有

Σi=1nCi=0]]>

则串联电阻实际阻值为R_s＝n·R₀。

而按标称值则串联阻值为n·R，设串联阻值相对偏差为C_s，因此有这样一组关系：

R_s＝n·R(1+C_s)--------------------------------①

并联阻值R_p，等式如下：