一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，包括高壓分壓模塊、低阻量程模塊，標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器，所述高壓分壓模塊包括電壓源、高壓分壓器、MCU、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊、DA發(fā)生器和加法電路；所述MCU連接有無(wú)線通信模塊(3)。本發(fā)明專利技術(shù)在電阻切換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生拉弧放電現(xiàn)象，通過(guò)非物理接觸的藍(lán)牙端口與外設(shè)如PC，平板，手機(jī)，網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的互傳，測(cè)試全過(guò)程基本不需要更換任何測(cè)試線，人員操作的便捷性和風(fēng)險(xiǎn)性有了質(zhì)的變化。采用的是固定電阻變電壓的方式模擬出虛擬電阻，消除了開(kāi)關(guān)本身的噪聲和泄漏導(dǎo)致的測(cè)量不確定度，提高了電阻輸出的準(zhǔn)確度。通過(guò)智能控制解決了安全和便捷性的問(wèn)題，通過(guò)實(shí)物電阻+虛擬電阻結(jié)合方案能通過(guò)控制軟件實(shí)現(xiàn)任意想要的標(biāo)準(zhǔn)電阻輸出，解決了高壓高阻檢定儀完整溯源的難題。

An intelligent calibration device for high pressure and high resistance calibrator

The invention discloses an intelligent calibration device for high voltage and high resistance calibrator, which includes a high voltage divider module, a low resistance range module, a standard current generator, which includes a voltage source, a high voltage divider, a MCU, a standard resistance module, a DA generator and a addition circuit, and the MCU connection has a wireless communication module (3). In the process of resistance switching, this invention will not produce the phenomenon of arc discharge. Through the non physical contact Bluetooth port and the peripherals such as PC, tablet, cell phone and network, the data and the command are interpassed. The whole process of testing basically does not need to replace any test line, and the convenience and risk of personnel operation have been changed qualitatively. The fixed resistance variable voltage is used to simulate the virtual resistance, which eliminates the measurement uncertainty caused by the noise and leakage of the switch itself, and improves the accuracy of the resistance output. Through the intelligent control, the problem of safety and convenience is solved. Through the physical resistance + virtual resistance combination scheme, the standard resistance output can be realized by the control software, and the problem of the complete tracing of the high voltage and high resistance detector is solved.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置
本專利技術(shù)涉及測(cè)試計(jì)量?jī)x器，尤其是一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置。國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局發(fā)布的JJG1072-2011《直流高壓高值電阻器》中對(duì)高壓高值電阻器溯源檢定的原理提出了三種方法，分別是：采用運(yùn)放的分壓法、分壓法和電橋法，電阻測(cè)量可以采用加電流測(cè)電壓法(SIMV)或加電壓測(cè)電流法(SVMI)。從實(shí)際電源和表的性能考慮，高阻測(cè)量更適合采用后者，目前國(guó)內(nèi)外進(jìn)行電阻尤其是高壓電阻測(cè)量的方法還有雙電源電橋法，即電壓比電橋法，其實(shí)際原理是Wheatstone(惠斯通)電橋的一種變形，它用兩個(gè)可程控雙極性電壓源代替電阻電橋的兩個(gè)測(cè)量臂，用靜電計(jì)測(cè)量電橋的不平衡電流。由于兩個(gè)電壓源輸出極性相反、與所連電阻值成比例的電壓，用靜電計(jì)作為電流指零儀使用。目前國(guó)內(nèi)外采用以上四種高壓高值電阻測(cè)量原理，對(duì)應(yīng)的高壓高阻檢定儀或高壓高阻檢定裝置的最高測(cè)量能力為100Ω～10TΩ，最高測(cè)試電壓10kV。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)10kV高阻檢定儀的校準(zhǔn)，采用的一般是實(shí)物電阻或采用T型電阻網(wǎng)絡(luò)的三端模擬電阻的現(xiàn)場(chǎng)檢定，電阻輸出范圍100Ω～100TΩ，校準(zhǔn)涵蓋了低阻到高阻，低壓到高壓，其缺陷是：1、操作步驟復(fù)雜繁瑣，針對(duì)不同的電壓電阻量程需要頻繁切換開(kāi)關(guān)乃至改變不同的測(cè)試線；2、十進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)電阻在高壓測(cè)試切換時(shí)易產(chǎn)生拉弧放電現(xiàn)象，對(duì)測(cè)試設(shè)備和人員的安全隱患非常大；3、在通過(guò)實(shí)物電阻進(jìn)行高壓高阻測(cè)量的校準(zhǔn)時(shí)由于測(cè)試電流達(dá)到pA量級(jí)，由于噪聲電流，電阻極化效應(yīng)及分布電容的存在使得實(shí)物電阻在測(cè)試時(shí)穩(wěn)定的時(shí)間變得很長(zhǎng)，例如100TΩ在70％的濕度條件下穩(wěn)定時(shí)間甚至需要十幾分鐘，且不同阻值穩(wěn)定的時(shí)間都不一樣，嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和效率；4、高阻校準(zhǔn)時(shí)采用的T型電阻網(wǎng)絡(luò)的三端模擬電阻采用同步降低電壓和電阻的方法模擬出高阻，但此方法也需要通過(guò)十進(jìn)制開(kāi)關(guān)來(lái)切換電阻并不能減少噪聲，且增加了開(kāi)關(guān)泄漏的不確定度來(lái)源；5、國(guó)內(nèi)外有采用輸出可變標(biāo)準(zhǔn)電壓通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻來(lái)校準(zhǔn)高阻測(cè)量?jī)x電流檔的技術(shù)方案，一般為1000V以下的電阻測(cè)量?jī)x，但該方案并不能將整套系統(tǒng)串聯(lián)到整個(gè)高壓電阻的測(cè)量回路中并不能模擬出一個(gè)完整的“標(biāo)準(zhǔn)高壓電阻”，溯源性不能完整的體現(xiàn)，適用面很窄。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本專利技術(shù)旨在提供一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置。一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，包括高壓分壓模塊、低阻量程模塊，標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器，所述所述高壓分壓模塊包括電壓源、高壓分壓器、MCU、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊、DA發(fā)生器和加法電路；所述MCU連接有無(wú)線通信模塊。電壓源產(chǎn)生的高壓信號(hào)經(jīng)過(guò)高壓分壓器的分壓所得到的低壓信號(hào)再經(jīng)過(guò)AD轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)傳輸至MCU經(jīng)過(guò)處理后輸出三路數(shù)字信號(hào)，三路數(shù)字信號(hào)分別被三路DA發(fā)生器轉(zhuǎn)換為三路電壓信號(hào)并進(jìn)入加法電路，加法電路輸出的信號(hào)一路經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊后輸出，另一路經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后返回MCU進(jìn)行自檢；電壓源端與輸出端之間的電壓值除以標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊的電流值即得到基于被檢高阻檢定儀的直流電壓下的直流虛擬電阻。進(jìn)一步地，所述標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器包括DA發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)電阻。進(jìn)一步地，所述低阻量程模塊包括十進(jìn)制電阻模塊、與十進(jìn)制電阻模塊相連的步進(jìn)電機(jī)以及與步進(jìn)電機(jī)電連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與MCU電連接。進(jìn)一步地，所述低阻量程模塊還包括阻尼電抗器，所述阻尼電抗器與十進(jìn)制電阻模塊串聯(lián)。進(jìn)一步地，所述無(wú)線通信模塊連接有外部終端，MCU通過(guò)無(wú)線通信模塊與外部終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。外部終端通過(guò)無(wú)線通信模塊向MCU發(fā)出控制指令，控制高阻量程模塊和低阻量程模塊切換、改變電阻輸出值以及進(jìn)行高壓電源性能測(cè)試。進(jìn)一步地，所述無(wú)線通信模塊為藍(lán)牙模塊。進(jìn)一步地，所述外部終端為移動(dòng)終端或上位機(jī)。進(jìn)一步地，，所述十進(jìn)制電阻模塊包括六個(gè)串聯(lián)的可變電阻，每?jī)蓚€(gè)相鄰可變電阻的最大阻值相差10倍。進(jìn)一步地，所述高壓分壓器是準(zhǔn)確度為0.01級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)有源高壓分壓器。進(jìn)一步地，所述高壓分壓器的分壓比可在5000：1和500：1之間切換。本專利技術(shù)的有益效果為：(1)低阻部分實(shí)物電阻的切換通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制量程和點(diǎn)位的切換并在測(cè)量端安裝了阻尼電抗器，直流模擬電阻通過(guò)改變標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器2的輸出值從而產(chǎn)生任意想要的直流虛擬電阻，高壓分壓器輸出的是穩(wěn)定不變的低電壓，分壓比可在5000:1和500:1之間切換，最高輸入電壓時(shí)輸出電壓為2V，因此本專利技術(shù)在電阻切換過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生拉弧放電現(xiàn)象；(2)本專利技術(shù)采用智能控制系統(tǒng)能通過(guò)非物理接觸的藍(lán)牙端口與外部終端進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令的互傳，因此只要控制端發(fā)出命令，控制系統(tǒng)就能自動(dòng)切換高低壓模式并自動(dòng)改變電阻輸出值，通過(guò)內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)有源高壓分壓器還能進(jìn)行高壓電源的性能測(cè)試，測(cè)試全過(guò)程基本不需要更換任何測(cè)試線，人員操作的便捷性和風(fēng)險(xiǎn)性有了質(zhì)的變化；(3)直流虛擬電阻的輸入阻抗穩(wěn)定在某個(gè)量值，因此不像實(shí)物電阻那樣切換時(shí)由于阻抗的不同會(huì)導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間常數(shù)的頻繁變化，每校準(zhǔn)一個(gè)阻值點(diǎn)基本都不需要等待，提高了效率；(4)本專利技術(shù)采用的是固定電阻變電壓的方式模擬出虛擬電阻，消除了開(kāi)關(guān)本身的噪聲和泄漏導(dǎo)致的測(cè)量不確定度，提高了電阻輸出的準(zhǔn)確度；(5)本專利技術(shù)將現(xiàn)有技術(shù)作了重大改進(jìn)，通過(guò)智能控制解決了安全和便捷性的問(wèn)題，通過(guò)實(shí)物電阻+虛擬電阻結(jié)合方案能通過(guò)控制軟件實(shí)現(xiàn)任意想要的標(biāo)準(zhǔn)電阻輸出，所達(dá)到的指標(biāo)在國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品中據(jù)領(lǐng)先水平，解決了高壓高阻檢定儀完整溯源的難題。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是高壓分壓器的示意圖；圖3是高阻量程模塊原理圖；圖4是高壓開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)切換產(chǎn)生拉弧放電原理圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1：一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，如圖1所示，包括高阻量程模塊和低阻量程模塊，圖中HR-L端為高阻量程模塊線路端，LR-L端為低阻量程模塊線路端，SENSE的芯線端為公共端，公共端采用雙層屏蔽的三同軸接頭，本專利技術(shù)用于對(duì)高壓高阻檢定儀進(jìn)行校準(zhǔn)，針對(duì)不同測(cè)量原理的高壓高阻檢定儀，工作時(shí)，對(duì)應(yīng)的連線方式分別是：HR-L端連電阻測(cè)量?jī)x、電橋的高壓端，SENSE的外屏蔽連電阻測(cè)量?jī)x的接地端或電橋的接地端、機(jī)箱外殼，起安全防護(hù)的作用；SENSE的內(nèi)屏蔽連電阻測(cè)量?jī)x的負(fù)端、電橋的內(nèi)部地或屏蔽端或高壓電源輸出的負(fù)端，內(nèi)屏蔽為輸入電壓的低端，與標(biāo)準(zhǔn)有源高壓分壓器1的外殼、等電位電阻及分壓電阻的低端、供電電源的地、運(yùn)放的地、AD采樣的地、基準(zhǔn)電壓的地、DA輸出的地、標(biāo)準(zhǔn)電阻的屏蔽地、及內(nèi)部PCB板的保護(hù)地、內(nèi)部連線的屏蔽采用一點(diǎn)共地結(jié)構(gòu)，消除共模電壓的影響。SENSE的芯線連電阻測(cè)量?jī)x的中間點(diǎn)、電橋的測(cè)量端或電阻支路的中間點(diǎn)。高阻量程模塊包括電壓源、高壓分壓器1、MCU、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊、DA發(fā)生器和加法電路；其中，高壓分壓器1是準(zhǔn)確度為0.01級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)有源高壓分壓器1，圖1中的R2和R4構(gòu)成了分壓回路，分壓比可在5000：1和500：1之間切換(分別對(duì)應(yīng)1000V以上高壓高阻測(cè)量?jī)x和1000以下低壓高阻測(cè)量?jī)x的檢定或校準(zhǔn))，R2由0.2MΩ×500個(gè)陶瓷封裝的精密金屬膜，在10kV電壓下每個(gè)電阻分擔(dān)了20V的電壓，因此電阻的電壓系數(shù)幾乎可以忽略。R1和R3為等電位保護(hù)電阻，其工作原理如圖2所示，由于結(jié)構(gòu)和工藝上采用了等電位保護(hù)處理，R2和R4對(duì)外的泄漏電流i幾乎為零。運(yùn)放本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，其特征在于：包括高壓分壓模塊(1)、低阻量程模塊(6)，標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器(2)，所述所述高壓分壓模塊(1)包括電壓源、高壓分壓器、MCU、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊、DA發(fā)生器和加法電路；所述MCU連接有無(wú)線通信模塊(3)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，其特征在于：包括高壓分壓模塊(1)、低阻量程模塊(6)，標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器(2)，所述所述高壓分壓模塊(1)包括電壓源、高壓分壓器、MCU、標(biāo)準(zhǔn)電阻模塊、DA發(fā)生器和加法電路；所述MCU連接有無(wú)線通信模塊(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述低阻量程模塊(6)包括十進(jìn)制電阻模塊、與十進(jìn)制電阻模塊相連的步進(jìn)電機(jī)以及與步進(jìn)電機(jī)電連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與MCU電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，其特征在于：所述標(biāo)準(zhǔn)電流發(fā)生器(2)包括DA發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)電阻。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓高阻檢定儀智能校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述低阻量程模塊(6)還包括阻尼電抗器，所述阻尼電抗器與十進(jìn)制電阻模塊串聯(lián)。5.根據(jù)權(quán)利要求...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：許方平，曹劍秋，仲啟東，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鎮(zhèn)江市計(jì)量實(shí)驗(yàn)工廠，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇,32