[发明专利]数字式交流电阻电桥

说明书

技术领域

本发明涉及交流阻抗精密测量领域，尤其是一种数字式交流电阻电桥。

背景技术

电气工程、电子技术等领域的实际应用中，大量涉及到对交流电量的测量，交流电压、电流、功率等的测量均与交流电阻密切相关。由于分布电容、残余电感及互感耦合等的影响，交流电阻具有一定的频率误差，即在不同频率下的阻值发生变化。交流电阻的精密测量对提高交流电量的测量准确度具有重要意义。

目前，测量交流电阻大多采用变压器式平衡电桥。电桥的比例臂为感应分压器，另外两个桥臂分别为标准电阻和被测电阻。调节电桥使其平衡，则电阻之比等于感应分压器电压比，从而实现交流电阻的精密测量。由于感应分压器的电压比等于其绕组的匝数比，而匝数比不随环境条件和时间而变化，具有很高的准确度和稳定性，而且感应分压器可实现自校准，所以变压器电桥能实现高准确度的测量。德国、日本、加拿大等国均利用该技术实现了交流电阻的准确测量，测量不确定度达到10^-6量级。

但是，交流状态下，由于电桥的平衡包括实部平衡和虚部平衡，传统电桥中利用注入变压器分别向感应分压器注入同相和正交的可调小电压，对感应分压器的电压比例进行微调，使变压器电桥实现两个方向的平衡。手动调节过程中，由于两个平衡状态相互影响，所以调节过程相当复杂繁琐。

结构上，由于引入注入变压器、多位感应分压器、微差电势补偿电路、指零仪变压器及指零仪电路等，变压器电桥非常复杂，维护和调试难度很大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字式交流电阻电桥，以解决变压器电桥复杂，维护和调试难度大的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种数字式交流电阻电桥，包括：双级感应分压器，所述双级感应分压器包括一激励绕组和一比例绕组，所述激励绕组包括一第一激励端、一第二激励端和一中间抽头，所述比例绕组包括多个电位端，其中，第一电位端和第二电位端位于所述比例绕组的两端，在所述第一电位端和所述第二电位端之间均匀分布有多个中间电位端，所述激励绕组的中间抽头接地。

所述双级感应分压器IVD的双级结构使得所述比例绕组W₂上的电流显著减小，大大降低所述比例绕组W₂残余阻抗的影响，从而使得所述双级感应分压器IVD的输出电压比例的准确度较高。在本发明实施例中，所述双级感应分压器IVD输出电压的比例为参考标准。

标准交流电阻和被测交流电阻，所述标准交流电阻和所述被测交流电阻均为四端电阻，包括第一电压端、第二电压端、第一电流端及第二电流端，所述激励绕组的第一激励端与所述标准交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第一电位端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述激励绕组的第二激励端与所述被测交流电阻的第一电流端连接，所述比例绕组的第二电位端与所述被测交流电阻的第一电压端连接。

双通道同步采样器，所述双通道同步采样器包括第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均包括一电压输入端和一参考电位端，所述第一通道的参考电位端和所述第二通道的参考电位端通过一第一节点连接，所述比例绕组的一中间电位与所述第一节点电性连接，所述第一通道的电压输入端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述第二通道的电压输入端与所述标准交流电阻的第一电压端连接，所述标准交流电阻的第二电流端与所述被测交流电阻的第二电流端串联；

电源，所述标准交流电阻的第一电流端和所述被测交流电阻的第一电流端通过一隔离变压器分别连接所述电源的两端。

优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述比例绕组的一中间电位端通过一第一电压跟随器与所述第一节点连接。

优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述比例绕组的所述中间电位端连接于所述第一电压跟随器的同相输入端，所述第一电压跟随器的反相输入端和输出端连接，所述第一电压跟随器的输出端与所述第一节点连接。

优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述第一通道的电压输入端通过一变压器与所述被测交流电阻的第二电压端连接。

优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述变压器的分压比例与所述双级感应分压器的分压比例同步。

优选的，在上述的数字式交流电阻电桥中，所述变压器为一单级感应分压器，所述变压器的一端与所述标准交流电阻的第二电压端连接，所述变压器的另一端与所述被测交流电阻的第二电压端连接，所述变压器的中间抽头通过一第二电压跟随器和一放大器连接于所述第一通道的另一端。