专利名称：一种低频大电容测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电容测量装置，特别是涉及一种低频大电容测量装置。
背景技术：
目前，大于IOyF的电容还没有稳定的实物标准器，要制成稳定的高值电容实体标准是非常昂贵且不切实际的，现在多由电流互感器和电压互感器结合一个稳定的I μ F电容，采用阻抗变换网络来替代实体电容。然而，此类模拟四端对大电容受互感器性能的影响较大，只能在固定的工作电压或电流下给出稳定的值。同时，为了消除引线电阻和端钮处接触电阻引起的误差，通常将大电容做成四端对形式。交流电桥是专门测量电容参数的仪器，目前市场上测量电容的电桥主要包括GR1693、4284A、4294A、4287A、E4980A等系列产品，这类电桥测量阻抗的方法主要有以下四种电桥法，谐振法，伏安法和自动电桥平衡法。电桥法具有较高的测量精确度，但需要反复进行调节，测量时间长，不宜进行快速的自动测量。谐振法要求有较高频率的激励信号，一般不容易满足高精度测量的要求。由于测试频率不固定，测试速度很难提高。伏安法受限于探头使用互感器的影响，主要用于器件的测量。自由电桥平衡法测量范围较广，频率范围为也较宽，是目前应用最广泛的测量方法，其工作原理是使被测阻抗和标准阻抗流过相同的电流，测量其电压比。采用基于上述测量阻抗的方法测量模拟大容量，主要存在以下两个问题，其一，目前市场上电桥都是针对实物电容设计，测量时电桥本身对于模拟类标准引入的影响较大。同时，模拟大电容内部互感器线圈的感应信号也会干扰电桥的性能，影响测量结果的准确性。其二，在大电容 测量，特别是IOmF以上量值时，由于大电容本身等效阻抗较小，受电桥本身工作电流或电压能力的影响，无法给电容提供足够大的驱动信号，使其线圈正常工作，因此不能进行IOmF以上量值的测量。发明内容针对以上现有技术的不足，本实用新型提出一种低频大电容测量装置。可以根据被测大电容的特性，通过调节电流源，提供宽量程的驱动电流，保证被测电容的正常工作。采用高输入阻抗的同相放大器，既能对大电容的驱动信号和采样信号的进行有效隔离，避免装置影响到大容器本身的性能，又能扩展电容的测量量程。利用差流测试仪采用直接测试电流差的方法，无需调节标准阻抗，就可完成对电容的测量，同时引入软件进行修正和补偿，有效提高了测量结果的准确性。一种低频大电容测量装置，是在电流等效比例变换基础上，利用电流比较仪并接合高精度的同相放大电路和标准电流分流器来实现低频大电容的测量。该测量装置是根据电桥比例臂平衡原理，将驱动电流加到标准电流分流器的一次端和被测电容上，采用同相放大电路对被测电容上的采样电压进行放大，然后将该电压加到标准电容上产生电流的支路Ii。同时，将标准电流分流器(用以扩大量程用)二次端产生电流I2和I1同时加到电流比较仪，通过差流测试仪测出两路电流的差值，计算出其比例关系。原理图如图所示。
权利要求1.一种低频大电容测量装置，其特征在于，该测量装置包括电流源、隔离分流器、标准电流分流器、电流比较仪、标准电容、同相放大电路和被测元件，所述电流源依次经、隔离分流器、标准电流分流器、电流比较仪、标准电容至同相放大电路，所述隔离分流器和标准电流分流器分别与被测元件的电流输入端相连，所述同相放大电路与被测元件的电压输入端连接；所述电流比较仪还连接有用于指示电流比较仪铁芯内磁动势平衡的指零仪和用于比较电流比较仪两端电流的差流测试仪。
2.根据权利要求1所述的一种低频大电容测量装置，其特征在于，所述同相放大电路包括采样放大器、高通滤波器、低通滤波器和电压跟随器，所述采样放大器依次经高通滤波器、低通滤波器至电压跟随器。
3.根据权利要求1所述的一种低频大电容测量装置，其特征在于，所述被测元件与一测试夹具相连，该测试夹具以香蕉头的屏蔽式双绞线与被测元件的电流输入端与电压输出端相连。
4.根据权利要求1所述的一种低频大电容测量装置，其特征在于，所述的电流比较仪采用补偿绕组与比例绕组并联的连接方式，且电流比较仪的比例绕组、补偿绕组、检测绕组均采用无定向绕制和磁屏蔽线引出，同时检测绕组的磁屏蔽接地。
5.根据权利要求4所述的一种低频大电容测量装置，其特征在于，所述磁屏蔽采用边屏、内屏、外屏三层屏蔽结构。
6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的一种低频大电容测量装置，其特征在于，所述比较仪的一次内阻小于I Ω，二次内阻小于32m Ω。
专利摘要本实用新型涉及一种低频大电容测量装置，该测量装置包括电流源、隔离分流器、标准电流分流器、电流比较仪、标准电容、同相放大电路和被测元件，所述电流源依次经、隔离分流器、标准电流分流器、电流比较仪、标准电容至同相放大电路，所述隔离分流器和标准电流分流器分别与被测元件的电流输入端相连，所述同相放大电路与被测元件的电压输入端连接；所述电流比较仪还连接有用于指示电流比较仪铁芯内磁动势平衡的指零仪和用于比较电流比较仪两端电流的差流测试仪。所述测量装置可以根据被测大电容的特性，通过调节电流源，提供宽量程的驱动电流，保证被测电容的正常工作。
文档编号G01R27/26GK202886483SQ20122062849
公开日2013年4月17日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者许兴明, 李莉, 焦于民 申请人:北京无线电计量测试研究所