一种高准确度交流电阻分压器的设计

作者： 国自电气 时间：2024-11-14 20:31:22 阅读：41

本文主要探讨一种高准确度、多量程交流电阻分压器的原理、设计与校准，研究电压范围0.5Ｖ～600Ｖ、频率高达1MHz的交流电阻分压器，实现在现有技术基础上交流电压比例计量量程的扩展与应用。 并通过宽频交流电压信号采样测量技术与同步采样触发技术，将分压器后端阻抗匹配增益缓冲放大器，实现对该高准确度交流分压器的校准测试。 经随着计量技术的发展，比例计量的量程扩展问题显得尤为重要，采用比例标准装置可使测量仪器统一为标准形式，其结构简单可靠，测量准确度也高于直接用仪器，为了解决交流电压比例量值传递过程中存在无法溯源的问题，扩展已有的交流电压比例量值计量范围，研制相应的计量标准器以及计量校准技术是非常必要的。 本文研制的宽频交流电阻分压器与现有直流电阻分压器的主要区别在于电路中电阻器件的时间参数和线路中各种寄生电容对分压器相角误差的影响。 为了减少电阻器引入的寄生电容影响，等电位屏蔽分压器采用电容分压器设计，而非电阻分压器设计。 试验测试过程中，不同于直流电阻分压器，宽频交流电阻分压器使用采样装置进行校准测试，利用缓冲放大器以及采样装置的输入端进行阻抗匹配保证了测量结果的准确可靠。

２　 电阻分压器基本原理

宽频电阻分压器是用于精密交流电压测量的比例装置，可在DC～1MHz频率范围内成比例的将交流高电压信号变换成可被数字仪表或采样装置测量的低电压信号。 电阻分压器的基本原理比较简单，输出电压值等于分压器电阻的比例值与输入电压的乘积。 然而，在实际使用中尤其是交流电路中，电阻分压器受负载电容影响比较多。 为抵消负载电容引起的频响特性，电路中增加负载电容、等电位屏蔽电容、电阻器补偿电容 ，模型原理如图所示，以减少各处杂散电容对分压器相角误差的贡献，通过仿真实验，结合电容器对分压器比例

误差测量值的影响量，逐一确定各电容的初始容值，并在后续实际测试中再进行精确调整，最终达到可靠的测试结果。

结束语

综上，使用校准分析采样系统对1MHz高准确度交流电阻分压器进行校准，装置中高速数据采集卡具 有60MHz内 部 时 钟，采 样 速 率 最 高 可 达 到15MHz。 利用双通道进行同步采样，两个通道共用同一个时钟的方法，非常适合宽频电压测量，极大的解决了电学计量中比例计量量程扩展的问题，为后续交流电压比例溯源技术的研究，以及扩展系统交流电压比例的量值传递覆盖范围打下基础。