一种电压比例器及其相角偏差的自校验装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电压比例分压测量技术领域，尤其涉及一种电压比例器及其相角偏差 自校验装置和方法。
【背景技术】
[0002] 宽频功率国家基准建立及其量值溯源研宄是目前国际上在交流电量领域的研宄 热点，其中电压比例相角偏差的准确校验是关键的技术难点。国际上普遍采用电阻分压器 和感应分压器作为电压比例器，将被测交流电压衰减至便于采样的信号。然而对于目前已 有的电压比例器，尤其是感应式分压器主要应用于较低频率量程，但对于高频电压输入信 号而言，需要迫切寻找一种新的电压比例结构及其误差校验装置，满足宽频电压信号采集 过程。
[0003] 常用的电阻式分压器比例误差主要来自于电阻元件自身的寄生参数、元件与结构 之间分布电容及输出端负载误差等影响，且其相角偏差随着频率的升高而逐渐增加。受这 些影响因素的限制，在电压比例误差校验过程中造成较大的测量误差，无法满足目前在宽 频交流电压比例量值溯源需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或 者可通过实践本发明而学习。
[0005] 为克服现有技术的问题，本发明提供一种电压比例器，其特征在于，包括：
[0006] 输入端N型连接器，包含外圆连接件以及位于该外圆连接件内部的芯；
[0007] 输入端低端铜盖，其中心设有通孔，用于安置该输入端N型连接器，且该输入端低 端铜盖与该输入端N型连接器的外圆连接件相连；
[0008] 输出端N型连接器，包含外圆连接件以及位于该外圆连接件内部的芯；
[0009] 输出端低端铜盖，其中心设有通孔，用于安置该输出端N型连接器，且该输出端低 端铜盖与该输出端N型连接器的外圆连接件相连；
[0010] 圆筒型金属外壳，一端与该输入端低端铜盖相连，另一端与该输出端低端铜盖相 连；
[0011] 并联电阻盘，其上设有高端区、低端区、绝缘区以及桥接在该高端区与低端区之间 的多个电阻；其中，该绝缘区位于该高端区与低端区之间，用于隔离高端区与低端区，该低 端区上设有多个固定孔，用于通过金属支柱与该输出端低端铜盖相连；
[0012] 串联电阻电路，一端与该输入端N型连接器的芯相连，另一端与该并联电阻盘的 高端区相连。
[0013] 根据本发明的一个实施例，该并联电阻盘位于该圆筒型金属外壳的内部，且该并 联电阻盘为圆盘结构，该高端区位于圆盘结构的中心，该绝缘区为圆环状，环绕该高端区； 该绝缘区的边界至该圆盘结构的边缘为低端区。
[0014] 根据本发明的一个实施例，该高端区、低端区、绝缘区的对称中心重合。
[0015] 根据本发明的一个实施例，该并联电阻盘上的电阻的数量为Y，该串联电阻电路上 的电阻的数量为X，由该输入端N型连接器输入的电压值与由该输出端N型连接器输出的电 压值之间的比例为（XY+1) :1。
[0016] 根据本发明的另一个方面，提供一种电压比例器的其相角偏差自校验装置，其特 征在于，包括：
[0017] 第一电压比例器，为上述任一电压比例器，其中该并联电阻盘和串联电阻电路中 的电阻的阻值的R1;
[0018] 第二电压比例器，为上述任一电压比例器，其中该并联电阻盘和串联电阻电路中 的电阻的阻值的R2=nR1;
[0019] 交流电压源，与该第一电压比例器以及第二电压比例器相连；
[0020] 第一缓存器，与该第一电压比例器相连；
[0021] 第二缓存器，与该第二电压比例器相连；
[0022] 指零仪表，与该第一缓存器与第二缓存器相连。
[0023] 根据本发明的一个实施例，该交流电压源的高端与该第一电压比例器以及第二电 压比例器中的输入端N型连接器的芯相连；该交流电压源的低端与该第一电压比例器以及 第二电压比例器中的输入端N型连接器的外圆连接件相连。
[0024] 根据本发明的一个实施例，该第一电压比例器与第二电压比例器的电压比例值相 同。
[0025] 根据本发明的一个实施例，该第一电压比例器中并联电阻盘上的电阻与该第二电 压比例器中并联电阻盘上的电阻数量相等；该第一电压比例器中串联电阻电路上的电阻与 该第二电压比例器中串联电阻电路上的电阻数量相等。
[0026] 根据本发明的又一个方面，提供一种电压比例器的相角偏差自校验方法，其特征 在于，包括步骤：
[0027] 采取阻值为札的电阻制成第一电压比例器，采取阻值为1?2的电阻制成第二电压比 例器，该第二电压比例器与该第一电压比例器具有相同的结构以及电压比例值（XY+1) :1， 且R2=nR1;
[0028] 假设该第一电压比例器的相角偏差0el以及该第二电压比例器的相角偏差0。2， 此时0el、0。2满足等式0el=n0 c2;
[0029] 测量第一电压比例器与第二电压比例器的相角偏差的差值0A，根据0A = 9。1_ 9。2,得出
【主权项】
1. 一种电压比例器，其特征在于，包括： 输入端N型连接器，包含外圆连接件以及位于所述外圆连接件内部的芯； 输入端低端铜盖，其中心设有通孔，用于安置所述输入端N型连接器，且所述输入端低 端铜盖与所述输入端N型连接器的外圆连接件相连； 输出端N型连接器，包含外圆连接件以及位于所述外圆连接件内部的芯； 输出端低端铜盖，其中心设有通孔，用于安置所述输出端N型连接器，且所述输出端低 端铜盖与所述输出端N型连接器的外圆连接件相连； 圆筒型金属外壳，一端与所述输入端低端铜盖相连，另一端与所述输出端低端铜盖相 连； 并联电阻盘，其上设有高端区、低端区、绝缘区以及桥接在所述高端区与低端区之间的 多个电阻；其中，所述绝缘区位于所述高端区与低端区之间，用于隔离高端区与低端区；所 述低端区上设有多个固定孔，用于通过金属支柱与所述输出端低端铜盖相连； 串联电阻电路，一端与所述输入端N型连接器的芯相连，另一端与所述并联电阻盘的 高端区相连。
2. 根据权利要求1所述电压比例器，其特征在于，所述并联电阻盘位于所述圆筒型金 属外壳的内部，且所述并联电阻盘为圆盘结构，所述高端区位于圆盘结构的中心，所述绝缘 区为圆环状，环绕所述高端区；所述绝缘区的边界至所述圆盘结构的边缘为低端区。
3. 根据权利要求2所述电压比例器，其特征在于，所述高端区、低端区、绝缘区的对称 中心重合。
4. 根据权利要求1所述电压比例器，其特征在于，所述并联电阻盘上的电阻的数量为 Y，所述串联电阻电路上的电阻的数量为X，由所述输入端N型连接器输入的电压值与由所 述输出端N型连接器输出的电压值之间的比例为（XY+1) : 1。
5. -种电压比例器的相角偏差自校验装置，其特征在于，包括： 第一电压比例器，为如权利要求1至4任一所述电压比例器，其中所述并联电阻盘和串 联电阻电路中的电阻的阻值的R1; 第二电压比例器，为如权利要求1至4任一所述电压比例器，其中所述并联电阻盘和串 联电阻电路中的电阻的阻值的R2=nR1; 交流电压源，与所述第一电压比例器以及第二电压比例器相连； 第一缓存器，与所述第一电压比例器相连； 第二缓存器，与所述第二电压比例器相连； 指零仪表，与所述第一缓存器与第二缓存器相连。
6. 根据权利要求5所述电压比例器，其特征在于，所述交流电压源的高端与所述第一 电压比例器以及第二电压比例器中的输入端N型连接器的芯相连；所述交流电压源的低端 与所述第一电压比例器以及第二电压比例器中的输入端N型连接器的外圆连接件相连。
7. 根据权利要求5所述电压比例器，其特征在于，所述第一电压比例器与第二电压比 例器的电压比例值相同。
8. 根据权利要求5所述电压比例器，其特征在于，所述第一电压比例器中并联电阻盘 上的电阻与所述第二电压比例器中并联电阻盘上的电阻数量相等；所述第一电压比例器中 串联电阻电路上的电阻与所述第二电压比例器中串联电阻电路上的电阻数量相等。
9. 一种电压比例器的相角偏差自校验方法，其特征在于，包括步骤： 采取阻值为&的电阻制成第一电压比例器，采取阻值为R2的电阻制成第二电压比例 器，所述第二电压比例器与所述第一电压比例器具有相同的结构以及电压比例值，且R2 = nR1; 假设所述第一电压比例器的相角偏差9。:以及所述第二电压比例器的相角偏差9。2， 此时0el、0。2满足等式0el=n0c2; 测量所述第一电压比例器与第二电压比例器的相角偏差的差值0A，根据0A = 9。1_ 9 dE，得出
因此，在相同的结构下，不同电阻元件构成同比例的两只分压器分别为第一电压比例 器和第二电压比例器，两者的相角偏差存在着相应的比例关系，通过测量两者相角偏差的 差值，确定各自比例器自身的相角偏差，实现该结构电压比例器相角偏差的自校验。
10. 根据权利要求9所述电压比例器的自校验方法，其特征在于，所述第一电压比例器 或第二电压比例器为如权利要求1至4任一所述的电压比例器。
【专利摘要】本发明提供一种电压比例器，包括：输入端低端铜盖，其上设有输入端N型连接器；输出端低端铜盖，其上设有输出端N型连接器；圆筒型金属外壳，两端分别与输入端低端铜盖、输出端低端铜盖相连；并联电阻盘，其上设有高端区、低端区、绝缘区以及桥接在高端区与低端区之间的多个电阻；其中，绝缘区位于高端区与低端区之间，低端区上设有多个固定孔，用于通过金属支柱与输出端低端铜盖相连；串联电阻电路，一端与输入端N型连接器的芯相连，另一端与并联电阻盘的高端区相连。还提供其相角偏差自校验装置和自校验方法，采用结构相同阻值不同的两套电压比例器实现。本发明能满足宽频交流电压比例量值溯源需求测量，结构简单，更可准确测得比例器的相角偏差。
【IPC分类】G01R15-04, G01R35-02
【公开号】CN104614566
【申请号】CN201510043846
【发明人】潘仙林, 张江涛, 石雷兵, 刘文芳, 靳振宇, 隋来志, 马雪锋, 谷扬
【申请人】中国计量科学研究院
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月28日