[发明专利]低频电流电桥和电流比较仪

说明书

本申请涉及一种低频电流电桥和电流比较仪。所述低频电流电桥包括：信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；原边电流源用于驱动原边绕组，副边电流源用于驱动副边绕组，检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。采用本方法能够提高检测精度。

技术领域

本申请涉及电磁计量和精密仪器领域，特别是电流和电阻计量领域，涉及一种低频电流电桥和电流比较仪。

背景技术

电流电桥和电流比较仪，广泛用于电流和电阻的精密测量。最高等级的此类设备工作原理均基于零磁通，共分三类：低温电流比较仪(Cryogenic Current Comparator，CCC)、直流电流比较仪(Direct Current Comparator，DCC)、低频电流比较仪(Low-Frequency Current Comparator，LFCC)。其中，CCC是测量精度最高的，但其运行需要液氦、超低温，测量探头须工作在超导状态，设备庞大，运行条件苛刻，一般仅用于国家基准等。DCC和LFCC均可在室温下运行，无特殊要求，设备规模也小得多。DCC的激励信号是直流电流，无法直接耦合，其工作基于磁调制，需要将铁芯反复激励到饱和状态，必须激励到饱和状态、产生明显非线性效应是由DCC工作原理决定的，此激励信号很强，由此导致的输出纹波无法完全消除，会一定程度上影响测量精度，尤其是被测电流很小的情况下，会受到严重限制。电阻的国际、国家基准，是建立在量子霍尔电阻(Quantum Hall Resistance，QHR)基础上，而量子霍尔电阻仅允许通过微量电流。DCC工作于此场合，输出纹波的影响就很重。加之基准要求尽可能高的测量精度，这也是明显的限制因素之一。LFCC工作在交流下，依靠变压器效应工作，无需调制，也没有调制纹波的影响。但交流信号会受到寄生电容、寄生电感、1/f噪声等参数的影响，同样会导致测量精度的下降。交流频率越低，寄生参数的影响越小，但1/f噪声的影响越大。综合的结果是，LFCC在某个低频区间获得最佳性能，在测量小信号时较DCC性能更优。LFCC工作于低频下，在绕组线圈感值一定的情况下，频率越低，感抗越小，不利于电桥灵敏度和精度，需要采用有效方式进行补偿，提升环路增益。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升环路增益的低频电流电桥和电流比较仪。

一种低频电流电桥，所述低频电流电桥包括：

信号源、原边电流源、副边电流源、信号测差装置、绕组线圈和控制装置；

所述信号源输出低频信号至所述原边电流源、副边电流源以及信号测差装置；

所述绕组线圈包括：原边绕组、副边绕组和检测绕组；

所述原边电流源用于驱动所述原边绕组，所述副边电流源用于驱动所述副边绕组，所述检测绕组用于检测未匹配的磁通量，并负反馈至副边电流源；

所述信号测差装置用于测量原边激励电流和副边激励电流比例的差异信息；

所述控制装置用于电桥的工作控制、切换原边绕组的匝数和副边绕组的匝数，以及设置信号源、原边电流源以及副边电流源输出的频率、幅值、相位，读取所述信号测差装置的测量结果。

在其中一个实施例中，还包括：副边绕组包括：可调副边绕组和分流副边绕组；

所述可调副边绕组的第一端连接所述副边电流源，第二端连接第一电阻，所述第一电阻的另一端连接信号测差装置的第一检测端，所述分流副边绕组的第一端连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接所述副边电流源的第二端，所述分流副边绕组的第二端连接所述第一检测端。