[发明专利]一种用于电容积分型微弱电流测量电路的低漏电流复位器

说明书

本发明属于微弱电流测量技术领域，具体涉及一种用于电容积分型微弱电流测量电路的低漏电流复位器，连接在对待测微弱电流(1)进行测量的电容积分型微弱电流测量电路(2)上，包括复位电流电路(3)、多路复用器(4)、D/A转换器(5)、电压跟随器(6)、逻辑控制单元(7)；电压跟随器(6)能复制待测微弱电流(1)的电压作为复位电流电路(3)的关断电压，D/A转换器(5)能为复位电流电路(3)提供极性和大小能调节的导通电压；还包括控制多路复用器(4)选择输出关断电压或导通电压、控制D/A转换器(5)输出的导通电压的极性和大小的逻辑控制单元(7)。本发明能大幅提升电容积分型微弱电流测量电路系统的测量下限及最小分辨力。

技术领域

本发明属于微弱电流测量技术领域，具体涉及一种用于电容积分型微弱电流测量电路的低漏电流复位器。

背景技术

一般将nA(10-9A)量级以下的电流称为微弱电流。在辐射探测、电化学、新型材料等领域的科学研究工作中，经常需要进行微弱电流测量。微弱电流测量难点不仅仅在于待测量的信号幅度非常小，还由于它极容易受到各种类型干扰，有时甚至会被干扰噪声淹没。干扰源的类型不仅仅是电子学噪声，还有电场、磁场和电磁场，甚至机械振动产生的摩擦生电效应，施加外力产生的压电效应，电化学物质与湿气混合形成的电化学噪声和绝缘材料引入的漏电流都会严重影响微弱电流的测量结果，甚至使测量无法正常进行。尤其在进行pA(10-12A)级乃至fA(10-15A)级的微弱电流测量时，这些影响尤其明显。目前微弱电流的测量方法主要有两大类：

一类是I-V变换法，该方法通过高值电阻(根据待测量电流的大小，通常在109Ω量级至1011Ω量级)，将待测量微弱电流信号转换为较易测量的电压信号，通过公式便可以计算出电流值；

另一类是电容积分法(采用该法的电容积分型微弱电流测量电路见图 1)，该方法利用积分电容收集电荷，随着电荷在电容极板上的积累，电容两端的电压逐渐增加，通过计算一定时间内在已知容值电容端电压的变化率，通过公式可以计算出该段时间内电流的平均值。由于电容相对高值电阻的稳定性更好、温度系数更低，并且电容通过积分的方式可以抑制部分类型电子学噪声和外部干扰的影响。因此，电容积分法较I-V变换法更加适合应用于测量精度较高的场合，如电离辐射计量领域中广泛使用基于电容积分法的测量装置完成各种类型电离室输出微弱电离电流信号的测量。