實驗名稱：大功率脈沖電能源高精度測試技術研究

　　研究方向：儀器儀表測試

　　測試目的：

　　傳(chuan)(chuan)(chuan)統(tong)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)校(xiao)準(zhun)的(de)(de)方(fang)法是對(dui)(dui)(dui)(dui)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)單一(yi)頻率(lv)下(xia)的(de)(de)刻(ke)(ke)度(du)因(yin)子進(jin)行(xing)校(xiao)準(zhun)，校(xiao)準(zhun)方(fang)法通(tong)常選用同(tong)軸分(fen)流(liu)(liu)器(qi)(qi)串聯于放電(dian)(dian)(dian)回路中，通(tong)過測(ce)(ce)量(liang)同(tong)軸分(fen)流(liu)(liu)器(qi)(qi)兩端電(dian)(dian)(dian)壓，對(dui)(dui)(dui)(dui)比傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)輸出來標定實際刻(ke)(ke)度(du)因(yin)子，這種方(fang)法在(zai)一(yi)定程度(du)上能夠(gou)提高傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)，但是校(xiao)準(zhun)精(jing)度(du)低。針對(dui)(dui)(dui)(dui)大(da)功(gong)(gong)率(lv)脈沖電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)測(ce)(ce)量(liang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)測(ce)(ce)量(liang)精(jing)度(du)的(de)(de)問題，提出一(yi)種高精(jing)度(du)的(de)(de)校(xiao)準(zhun)方(fang)法。搭建(jian)大(da)功(gong)(gong)率(lv)脈沖電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)測(ce)(ce)量(liang)系(xi)統(tong)的(de)(de)實驗平臺(tai)，通(tong)過實驗驗證大(da)功(gong)(gong)率(lv)脈沖電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)測(ce)(ce)量(liang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)性(xing)能，主要對(dui)(dui)(dui)(dui)大(da)功(gong)(gong)率(lv)脈沖電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)測(ce)(ce)量(liang)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)的(de)(de)精(jing)度(du)、穩定性(xing)、響應時間(jian)和電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)幅值測(ce)(ce)量(liang)范圍進(jin)行(xing)驗證。

　　測試設備：ATA-3090功率放大器、示波器(qi)、六位半表、數(shu)字信號源、低溫漂電阻(zu)、NI采集卡、八位半表、大功率脈沖電流測量傳感器、雷擊浪涌發生器。

　　圖：大功率(lv)脈(mo)沖(chong)電流測量(liang)系統實(shi)驗(yan)平臺

　　實驗過程：

　　搭建大(da)(da)(da)功(gong)(gong)率脈沖電(dian)(dian)流測量(liang)系(xi)統的(de)(de)實(shi)驗平(ping)臺(tai)，實(shi)驗平(ping)臺(tai)的(de)(de)功(gong)(gong)率源(yuan)包括(kuo)雷擊浪(lang)涌發生器和(he)高精度的(de)(de)數字信號發生器。由(you)于目前無法獲得(de)電(dian)(dian)磁炮中的(de)(de)大(da)(da)(da)功(gong)(gong)率脈沖電(dian)(dian)能源(yuan)，因(yin)此采(cai)用雷擊浪(lang)涌發生器作為實(shi)驗平(ping)臺(tai)的(de)(de)大(da)(da)(da)功(gong)(gong)率脈沖電(dian)(dian)能源(yuan)。雷擊浪(lang)涌發生器放(fang)電(dian)(dian)原理與電(dian)(dian)磁炮的(de)(de)大(da)(da)(da)功(gong)(gong)率脈沖電(dian)(dian)能源(yuan)放(fang)電(dian)(dian)原理相(xiang)同，均為PFN模塊放電，雷擊浪涌發生器的放電功率大，可發出1/20μs、4/20μs、8/20μs、30/80μs不同類型的PFN波形，使用Matlab仿真雷擊浪涌發生器發出的PFN波形。

　　圖(tu)：精度實(shi)驗(yan)連(lian)線示意(yi)圖(tu)

　　搭建大(da)功率脈(mo)沖電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)傳感器精度(du)測(ce)試系統(tong)，大(da)功率脈(mo)沖電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)傳感器的刻度(du)因子在經過(guo)校(xiao)準后，通過(guo)隨機改變(bian)正弦(xian)波輸(shu)入頻率，測(ce)量(liang)流(liu)過(guo)大(da)功率脈(mo)沖電(dian)流(liu)測(ce)量(liang)傳感器的實際電(dian)流(liu)值(zhi)I以及其輸出的電壓值V，并將輸入信號的頻率帶入校準補償數據處理平臺中得到該頻率下的理論刻度因子Ki=F(fi)。

　　利用大功率脈沖電流測(ce)(ce)量(liang)(liang)系統的(de)校準(zhun)補償數(shu)據處理(li)平臺對大功率脈沖電流測(ce)(ce)量(liang)(liang)傳感(gan)(gan)器(qi)的(de)精度進(jin)行驗證，輸入(ru)低(di)溫漂電阻阻值(zhi)(zhi)，負載電壓以及(ji)傳感(gan)(gan)器(qi)輸出(chu)(chu)電壓即可求出(chu)(chu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)電流的(de)真實值(zhi)(zhi)以及(ji)與校準(zhun)補償算(suan)法(fa)中理(li)論值(zhi)(zhi)的(de)誤差。

　　實驗結果：

　　1、大(da)功率脈沖電流測量傳感器的精度測試(shi)

　　圖(tu)(tu)：霍爾傳感(gan)器絕對(dui)誤差(cha)圖(tu)(tu)和(he)寬(kuan)頻帶測量傳感(gan)器絕對(dui)誤差(cha)圖(tu)(tu)

　　由上圖(tu)的誤差曲線可以看出，在(zai)500Hz以下霍爾傳感器可以保證0.3%的測量精度；在100Hz~10kHz時，寬頻帶測量傳感器可以保證0.2%的測量精度，且頻率越高誤差越小，所以頻率超過10kHz時，寬頻帶測量傳感器依然能夠保證較高的精度。因此，大功率脈沖電流測量傳感器在0~10kHz頻帶內不同頻率下可以達到0.3%以內的測量精度。

　　2、大功率脈沖電流測量傳感器的(de)穩定性測試

　　在100組數據中，寬頻帶測量傳感器的電壓平均值V為23.1318mV，與平均值相差最大的值Vmax為23.1462mV，根據公式可得寬頻帶測量傳感器的重復精度為0.063%。由實驗得，霍爾傳感器和寬頻帶測量傳感器的重復精度分別為0.024%和0.063%，因此大功率脈沖電流測量傳感器具有很好的穩定性。

　　3、大功(gong)率脈沖電流測(ce)量傳感器(qi)的幅值測(ce)量范圍(wei)測(ce)試(shi)

　　經過校(xiao)準(zhun)算法(fa)計算后的電流峰(feng)值和雷擊浪(lang)涌發生器(qi)發出的實際峰(feng)值相(xiang)近，由于雷擊浪(lang)涌發生器(qi)發出的電流精(jing)(jing)度(du)低，因此無法(fa)做精(jing)(jing)度(du)的對比。在(zai)輸出5007A電流時，PFN放電波形的上升沿時間為6.84μs，此時大功率脈沖電流測量傳感器依然能夠將其波形完整的采集。

　　經過實驗(yan)驗(yan)證，對大功(gong)率脈沖(chong)電流(liu)(liu)測量(liang)傳感器的精度、穩定性、響應時間(jian)和(he)電流(liu)(liu)幅值(zhi)測量(liang)范(fan)圍進行了實驗(yan)驗(yan)證。通過測試結果(guo)可(ke)以得出大功(gong)率脈沖(chong)電流(liu)(liu)測量(liang)傳感器的響應時間(jian)在10μs以下，重復精度在0.07%以內，在頻帶測量范圍為0~10kHz，電流測量幅值在5000A以內時，其測量精度在0.3%以內。

　　安泰ATA-3090功率放大器(qi)：

　　圖：ATA-3090電壓功率放大器指標參數

本文實驗(yan)素材(cai)由西(xi)安(an)安(an)泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰(tai)電子(zi)是專(zhuan)業從(cong)事功(gong)率放大器、高(gao)壓放大(da)器、功率信號源、前置微小信號放(fang)大器、高精度電壓源、高精度電(dian)流(liu)源等電子測(ce)量儀器研發(fa)、生(sheng)產(chan)和銷售的高(gao)科技企業。公司致力(li)于功率放大器、功率信號(hao)源、計量校準源等(deng)(deng)產品為(wei)核心的相關(guan)(guan)行業(ye)測試解(jie)決(jue)方案的研(yan)究，為(wei)用戶提供(gong)具有(you)競爭力(li)的測試方案，Aigtek已(yi)經成為(wei)在業(ye)界擁有(you)廣泛(fan)產品線，且(qie)具有(you)相當(dang)規模的儀器設備供(gong)應(ying)商，樣機都支(zhi)持(chi)(chi)免(mian)費(fei)試用。如想了(le)解(jie)更多(duo)功率放大器等(deng)(deng)產品，請持(chi)(chi)續(xu)關(guan)(guan)注安(an)泰電子(zi)官(guan)網hkdyw.cn或撥打029-88865020。

　　本文實驗案例參考自知網(wang)論文《大功率脈沖(chong)電能(neng)源(yuan)高精(jing)度測試技(ji)術研究(jiu)》