[发明专利]采用同轴分流器的高频电流传感器校准方法及装置

说明书

本发明公开了一种采用同轴分流器的高频电流传感器校准方法及装置。所述校准方法采用了电压隔离缓冲器对标准同轴分流器的输出电压进行电气隔离及缓冲，提高了标准同轴分流器电压测量通道的交流输入阻抗，达到了在高频条件下应用标准同轴分流器校准高频电流传感器的目的，相对于现有的采用同轴分流器的校准方法，大大提高了高频电流传感器的校准精度等级。具体来讲，采用现有的采用同轴分流器的校准方法，在100kHz时，仅能校准精度为1％的电流传感器，而采用本实施例的校准方法，可以实现0.1％甚至更高精度的电流传感器的校准。

技术领域

本发明涉及高频电流传感器校准技术领域，特别地，涉及一种采用同轴分流器的高频电流传感器校准方法，另外，还涉及一种采用同轴分流器的高频电流传感器校准装置。

背景技术

用于高频电流测量的传感器可分为模拟型和数字型，其中，模拟型包括I/V和I/I两种类型，典型的有同轴分流器(I/V)、高频电流互感器(I/I)、罗氏线圈(I/V)等；数字型有光纤电流传感器等。现有的高频电流互感器校准方法如图1所示，I为恒流源、DUT为被测高频电流传感器、STD为标准高频电流传感器。校准DUT时，恒流源I输出与DUT和STD组成电流回路。DUT和STD可以是所有类型的高频电流传感器，对于数字型传感器，电流幅值可以直接读数；对于模拟I/I型传感器，则需要进一步转换为电压，再通过标准数字表读数；对于模拟I/V型传感器，则可以直接通过标准数字表读数。再通过计算两个标准数字表的电压比率，则可实现已知高精度标准高频电流传感器器对未知精度高频电流传感器的幅度校准。

而校准系统的校准精度取决于标准器STD的准确度，高频电流互感器精度高但频带窄，罗氏线圈和光纤电流传感器频带宽、但误差较大，同轴分流器具有最佳的幅度、角度测量精度和最优的频率响应，是用于高频电流传感器校准STD的最佳标准器。采用标准同轴分流器作为STD的校准方法在低频(小于1kHz)范围具有最高的精度，但对于更高的测试频率，则存在误差随着测试电流频率升高而增大的缺点。这是因为一方面标准数字表输入具有有限的输入阻抗，通常可等效为电阻并联电容的模型，在高频下，并联电容使得等效阻抗降低，流过DUT的测试电流被分流，从而引起误差增大；另一方面，在高频情况下，电流可以经过标准数字表的电源地回流到恒流源，使得流过DUT和STD的电流并不相同，这进一步增大校准误差；第三个方面，STD的输出电压为DUT的共模电压，测试随着频率升高，标准数字表的输入共模抑制比指标急剧下降，导致测量误差增大。

发明内容

本发明提供了一种采用同轴分流器的高频电流传感器校准方法及装置，以解决现有的采用同轴分流器作为标准器的校准系统存在的校准误差随电流频率升高而增大，无法适用于在高频环境下对高频电流传感器进行校准的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种采用同轴分流器的高频电流传感器校准方法，包括以下步骤：

步骤S1：将待测高频电流传感器、标准同轴分流器、恒流源三者串联形成电流回路，控制恒流源输出高频电流；

步骤S2：利用两个测量仪器分别采集待测高频电流传感器和标准同轴分流器的输出信号，其中，标准同轴分流器输出的电压信号经电压隔离缓冲器缓冲后输出至测量仪器；

步骤S3：基于两个测量仪器的测量结果对待测高频电流传感器进行校准。

进一步地，所述待测高频电流传感器为同轴分流器、高频电流互感器、罗氏线圈和光纤电流传感器中的任一种。

进一步地，所述待测高频电流传感器为同轴分流器，待测高频电流传感器输出的电压信号也经电压隔离缓冲器缓冲后输出至测量仪器。

进一步地，所述测量仪器为标准数字表、侧差仪、双通道数据采集器中的任一种。