一种校准90度相位角相对误差的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计量测试领域，尤其是一种校准90度相位角相对误差的方法。
【背景技术】
[0002] 相位是重要的计量参数，众多电参数的测量与相位直接相关，许多非电量的测量 也转化为相位角的测量。
[0003] 在精密电磁测量中，测量交流电压所用的电阻或电容分压器、电压互感器等，测量 交流电流所用的分流器、电流互感器等，均存在一定相位误差。相位误差会影响测量准确 度，在低功率因素的测量线路中，相位误差对测量准确度的影响尤为显著。
[0004] 在对相位测量仪进行校准时，通常利用标准相位源。在某些测量准确度要求较高 的场合，相位源输出信号的准确度无法满足要求，不能直接用于对相位测量仪的校准，所以 需要对相位源输出信号的误差进行准确测量。
[0005] 目前，相位测量的方法主要为过零检波法，将两路信号经过整形后再进行过零 比较，通过检测信号过零点形成计数闸门信号，从而将相位测量转化为高频脉冲个数的 测量，受信号失真、电压噪声等影响，信号的过零点检测存在一定误差，所以，基于过零检 波法原理的相位测量仪的准确度受到一定限制，目前准确度最高的相位测量仪误差约为 ±0.02°，无法满足部分高精度校准需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种校准90度相位角相对误差的方法，以解决采用现有 方法获得的相位角精度较低的问题。
[0007] 为了达到上述目的，本发明提供了一种校准90度相位角相对误差的方法，包括：
[0008] 建立幅值相等、相位相反的第一交流电压和第二交流电压，将所述第一交流电压 经第一 90度移相器和第二90度移相器加载在第一反相加法器的一输入端上，还将所述第 一交流电压加载在所述第一反相加法器的另一输入端上，测量获得所述第一反相加法器的 第一输出电压；
[0009] 将所述第一交流电压经所述第一 90度移相器加载在第二反相加法器的一输入端 上，将所述第二交流电压经所述第二90度移相器加载在第二反相加法器的另一输入端上， 测量获得所述第二反相加法器的第二输出电压；
[0010] 根据所述第一交流电压、第二交流电压、第一输出电压和第二输出电压分别获得 所述第一 90度移相器和第二90度移相器的相位相对误差。
[0011] 进一步地，通过交流电源经双级感应分压器获得所述第一交流电压和第二交流电 压。
[0012] 进一步地，所述第一反相加法器和第二反相加法器采用相同电路结构的积分电 路，所述第一反相加法器包括三个第一电阻及一个第三运算放大器。
[0013] 进一步地，先构建第一电路，通过该第一电路测量获得所述第一反相加法器的第 一输出电压，再拆除该第一电路，构建第二电路，利用该第一电路中的第一反相加法器充当 所述第二反相加法器，将第一 90度移相器和第二90度移相器分别加载在所述第二反相加 法器的两输入端，测量获得所述第二反相加法器的第二输出电压。
[0014] 进一步地，所述第一 90度移相器为积分电路、RC移相器、微分电路或相位源，所述 第二90度移相器为积分电路、RC移相器、微分电路或相位源。
[0015] 进一步地，所述第一 90度移相器和第二90度移相器均为积分电路，所述第一 90 度移相器包括第二电阻、第一电容和第一运算放大器，所述第一 90度移相器包括第二电 阻、第一电容和第二运算放大器。
[0016] 进一步地，所述第一 90度移相器的相位相对误差为δ i，所述第二90度移相器的 相位相对误差为δ 2，且
[0017]
[0018]
[0019] 其中，A1为所述第一输出电压，Λ 2为所述第二输出电压，U1为所述第一交流电 压，j为虚数单位。
[0020] 进一步地，通过锁相放大器分别测量获得所述第一输出电压和第二输出电压。
[0021] 本发明提供了一种校准90度相位角相对误差的方法，通过设置幅值相等、相位相 反的两电压，再结合90度移相器和反相加法器获得90度移相器的相位误差，且获得的相位 误差准确度高，能够满足高精度校准需求。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明实施例提供的校准90度相位角相对误差的方法的步骤图；
[0023] 图2为本发明实施例中第一电路的原理图；
[0024] 图3为本发明实施例中第二电路的原理图；
[0025] 图4为本发明实施例中采用积分电路结构的90度移相器时第一电路的原理图；
[0026] 图5为本发明实施例中采用积分电路结构的90度移相器时第二电路的原理图。
【具体实施方式】
[0027] 下面将结合示意图对本发明的【具体实施方式】进行更详细的描述。根据下列描述和 权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均 使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0028] 如图1-3所示，本发明实施例提供了一种校准90度相位角相对误差的方法，包 括：
[0029] 建立幅值相等、相位相反的第一交流电压U1和第二交流电压U2，将所述第一交流 电压U 1经第一 90度移相器和第二90度移相器加载在第一反相加法器的一输入端上，还将 所述第一交流电压加载在所述第一反相加法器的另一输入端上，测量获得所述第一反相加 法器的第一输出电压Λ ^
[0030] 将所述第一交流电压U1经所述第一 90度移相器加载在第二反相加法器的一输入 端上，将所述第二交流电压U2经所述第二90度移相器加载在第二反相加法器的另一输入 端上，测量获得所述第二反相加法器的第二输出电压Λ 2;
[0031] 根据所述第一交流电SU1、第二交流电压U2、第一输出电压Λ ^第二输出电压 Λ 2分别获得所述第一 90度移相器和第二90度移相器的相位相对误差。请结合图2,在图 2所示的第一电路中，Us为交流电源，T s为双级感应分压器，R i为第一电阻，A 3为第三运算放 大器，Up 112分别为双级感应分压器的输出电压，U μ、Uci2分别为两只移相器的输出电压，Λ 1 为运放A3输出电压。
[0032] 在本实施例中，通过交流电源Us经双级感应分压器T 3获得所述第一交流电压U ^口 第二交流电压U2，双级感应分压器Ts是电压比例固定为1 :1的比例器，具有三个电压输出 端子，当中间电压端子接地时，另外两个电压仏和U 2的幅值相等，相位相反，即存在关系：
[0033] U1=-U2
[0034] 由图2可知，两只移相器的输出电压分别为：