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第六章高电压和大电流的测量

1. 球隙和静电电压表分别可以测量交流高压的峰值还是有效值？

球隙测峰值，电场均匀时，空气间隙的击穿电压和间隙距离有确定的关系，因此可以测量交流高压的峰值。

静电电压表测有效值，相互绝缘的带异号电荷的两个电极间存在静电力，电极上的这种静电力与电压的平方成正比，因此反映的是电压的有效值。

2. 在实际中，能够利用电压分布与电容量成反比的原理采用电容分压器测量直流高压吗？为什么？

不能，因为电容器存在泄漏电阻，在承受直流电压时电容式分压器按泄露电阻分压。而泄漏电阻受介质材料与结构、环境等因素的影响，并不稳定，因此无法测量直流高压

3. 在测量冲击电压时，为什么要在电缆的两端考虑匹配？对于雷电冲击电压，信号电缆的长度为多少时才可以不考虑匹配？

由于冲击电压持续时间很短，波形变化快，在测量回路中要考虑波的折反射对测量结果的影响，为了保持分压比在分压器投入之初和稳态时相等，要在电缆的两端考虑匹配。

波的折反射对测量结果的影响主要表现在波的起始部分。考虑到波的衰减，波的折反射在4个来回后基本可以忽略，而根据雷电波波形的定义，此时需要确定上升阶段幅值30%的点，即1.2*30%=0.36ms，按4个来回考虑，则电缆中单程时间为0.36/8=0.045ms，则电缆长度为200*0.045=9m。即电缆长度不超过9m 时可以不考虑匹配。

5. 进行工频耐压试验时，如何用球隙测量试验电压。

通常在被试品接入试验回路后，先在较低输出电压下用球隙测出被试品上的电压，同时读出试验变压器的一次侧电压，记录用球隙测出的电压和低压仪表读数的对应关系。在一定范围内逐级改变加于被试品上的电压，即可得到一系列高低压的对应值，并可把数据绘成校正曲线，被试品上的电压最高升到应有耐压试验值的80％～85％。然后用外推法，定出与应有耐压试验值对应的低压仪表读数。再把球隙加大到试验电压的1.1～1.15倍对应的距离，以便在耐压试验中球隙不放电。在进行耐压试验时，升高被试品上的电压，直到低压仪表指示达到正式试验对应的低压读数为止。球隙最初几次的放电电压可能偏低且不稳定，故应先进行几次预放电。随后取至少连续10次放电电压的平均值作为测量值，且以10次放电电压值进行计算所得的标准偏差应在平均值的1％以内。两次放电的时间间隔至少应为30s以上保证两次放电之间间隙充分去游离。

漏电流测试方法

测量接地漏电流漏电比对人墙MD（地），容易理解和考虑漏电流接地端子的电流。上的MD（红色和黑色），您认为图左侧的代码表示你的手或脚测量正常状态 ?连接? 连接到墙上的插座适配器· 2P 3P 3P插头连接到被测设备ME。插入之间的地面和地面终端适配器导致3P · 2P墙的MD，测量电流从插入被测ME设备的3P接地引脚泄漏。开关电源极性连接到墙上的插头转接器转换成半旋转3P · 2P。

?测量? 打开电源测试ME设备，对MD（最好的测量范围从最高量程）输出电压测量。其结果是除以1kΩ的当前记录测量（因为它可能被转换成测量μAMV）。再次切换极性，测量功率，并具有重要价值的测量。 ?决定? 另一种形式，无论附加，0.5毫安大致正常单一故障条件（一电源线开路）测量 ?连接? 删除连接2P 3P ·正常情况下，适配器，该适配器只有一个刀片极2P 3P连接· 2P剥离（漏电电流∵ 单一故障条件下，只有电力导线断开one 。）壁挂2P插头插座条。开关电源极性连接到墙上插座旋转2P半条。交换式电源供应断开的导线连接到其他2P刀片更换地带极适配器3P · 2P。

?测量? 打开电源测试ME设备，对MD（最好的测量范围从最高量程）输出电压测量。其结果是除以1kΩ的当前记录测量（因为它可能被转换成测量μAMV）。极性开关电源，开关电源的测量4供应断开的导线，最大测量值。 ?决定? 另一种形式连接，正常值小于1mA无关。外部泄漏电流测量测量正常状态 ?连接? 连接到墙上的插座适配器· 2P 3P 3P插头连接到被测设备ME。3P · 2P适配器地线连接到地面的墙。 ME的设备金属部件测试（如果外部覆盖着绝缘设备，如铝箔贴为20cm × 10CM部分）之间插入墙壁和地面终端的医师，设备的测试ME外观测量泄漏电流。开关电源极性连接到墙上的插头转接器转换成半旋转3P · 2P。

教案—直流电流的测量

直流电流的测量一、教学目标 1、数字万用表测量直流电流的方法。 2、数字万用表测量直流电流的注意事项。二、教学重点难点重点：数字万用表测量直流电流的方法。难点：数字万用表测量直流电流的注意事项。三、教学内容数字万用表现在，数字式测量仪表已成为主流，有取代模拟式仪表的趋势。与模拟式仪表相比，数字式仪表灵敏度高，准确度高，显示清晰，过载能力强，便于携带，使用更简单。下面以VC9802型数字万用表为例，简单介绍其使用方法和注意事项。 1.使用方法 a使用前，应认真阅读有关的使用说明书，熟悉电源开关、量程开关、插孔、特殊插口的作用. b将电源开关置于ON位置。 c交直流电压的测量：根据需要将量程开关拨至DCV（直流）或ACV （交流）的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔，并将表笔与被测线路并联，读数即显示。 d交直流电流的测量：将量程开关拨至DCA（直流）或ACA（交流）的合适量程，红表笔插入mA孔（＜200mA时）或10A孔（＞200mA时）,

黑表笔插入COM孔，并将万用表串联在被测电路中即可。测量直流量时，数字万用表能自动显示极性。 e电阻的测量：将量程开关拨至Ω的合适量程，红表笔插入V／Ω孔，黑表笔插入COM孔。如果被测电阻值超出所选择量程的最大值，万用表将显示“1”，这时应选择更高的量程。测量电阻时，红表笔为正极，黑表笔为负极，这与指针式万用表正好相反。因此，测量晶体管、电解电容器等有极性的元器件时，必须注意表笔的极性。 2.使用注意事项 a如果无法预先估计被测电压或电流的大小，则应先拨至最高量程挡测量一次，再视情况逐渐把量程减小到合适位置。测量完毕，应将量程开关拨到最高电压挡，并关闭电源。 b满量程时，仪表仅在最高位显示数字“1”，其它位均消失，这时应选择更高的量程。 c测量电压时，应将数字万用表与被测电路并联。测电流时应与被测电路串联，测直流量时不必考虑正、负极性。 d当误用交流电压挡去测量直流电压，或者误用直流电压挡去测量交流电压时，显示屏将显示“000”，或低位上的数字出现跳动。 e禁止在测量高电压（220V以上）或大电流（0.5A以上）时换量程，以防止产生电弧，烧毁开关触点。

泄漏电流测试仪系列说明书

泄漏电流系列测试仪器使用说明第一节MS2621 MS2621A MS2621E泄漏电流测试仪使用说明一、概述 MS2621系列泄漏测试仪器产品是按照IEC、ISO、BS、UL、JIS等国际国内的安全标准而设计，适合用于各种家用电器、电源、电缆线、接线端子、高低压胶木电器、开关、电源插头座、电机、影碟机、洗衣机、离心式脱水机、微波炉、电烤箱、电火锅、电视机、电风扇、医疗仪器、电子仪器仪表以及强电系统的安全泄漏电流的测试，同时也是科研实验室、技术监督部门不可缺少的泄漏电流检测设备。二、特点 MS系列产品是在吸收、消化国际先进安全测试仪器的基础上，结合我国实际情况加以提高、完善，MS2621系列全数显泄漏测试仪可根据用户不同要求，分别设计为1kVA、2kVA、等不同功率。该系列最大特点是：泄漏电流、测试电压、测试时间都可根据不同的安全标准和用户不同的需求连续任意设定；高灵敏度的性能使得在测试泄漏电流时，能显示被测件中微小的泄漏电流，以适应各种安全标准的测试要求。通过测试，可反映被测体漏电流的实际值；也可比较同类产品不同批次或不同厂家产品的好坏，确保您的产品安全性能万无一失。该系列产品在技术性能和质量上，属国内领先水平。三、主要技术指标及参数

四、工作原理图(1) 单相泄漏电流测试仪工作原理图被测产品按标准规定在或倍额定电源电压下工作，在输入电源任一端至可触及导电件之间的泄漏电流将通过符合规定输入电阻要求的RC电路,根据R及所得的电压值，可以得到泄漏电流值IX＝E/R，为读数方便，IX值直接在数字电流表上显示出来。五、仪器面板结构及说明 1．单相泄漏电流测试仪面板结构排列见图（2）和图（3）：图(2) 单相泄漏电流测试仪前面板示意图图(3) 单相泄漏电流测试仪后面板示意图 2．面板各部分说明：

泄漏电流和直流耐压试验..

泄漏电流和直流耐压试验一、泄漏电流由于绝缘电阻测量的局限性，所以在绝缘试验中就出现了测量泄漏电流的项目。关于泄漏电流的概念在上节中已加以说明。测量泄漏电流所用的设备要比兆欧表复杂，一般用高压整流设备进行测试。由于试验电压高，所以就容易暴露绝缘本身的弱点，用微安表直测泄漏电流，这可以做到随时进行监视，灵敏度高。并且可以用电压和电流、电流和时间的关系曲线来判断绝缘的缺陷。它属于非破坏性试验。由于电压是分阶段地加到绝缘物上，便可以对电压进行控制。当电压增加时，薄弱的绝缘将会出现大的泄漏电流，也就是得到较低的绝缘电阻。 1、泄漏电流的特点测量泄漏电流的原理和测量绝缘电阻的原理本质上是完全相同的，而且能检出缺陷的性质也大致相同。但由于泄漏电流测量中所用的电源一般均由高压整流设备供给，并用微安表直接读取泄漏电流。因此，它与绝缘电阻测量相比又有自己的以下特点：（1）试验电压高，并且可随意调节。测量泄漏电流时是对一定电压等级的被试设备施以相应的试验电压，这个试验电压比兆欧表额定电压高得多，所以容易使绝缘本身的弱点暴露出来。因为绝缘中的某些缺陷或弱点，只有在较高的电场强度下才能暴露出来。（2）泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好。（3）根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值则不可换算出泄漏电流值。因为要换算首先要知道加到被试设备上的电压是多少，兆欧表虽然在铭牌上刻有规定的电压值，但加到被试设备上的实际电压并非一定是此值，而与被试设备绝缘电阻的大小有关。当被试设备的绝缘电阻很低时，作用到被试设备上的电压也非常低，只有当绝缘电阻趋于无穷大时，作用到被试设备上的电压才接近于铭牌值。这是因为被试设备绝缘电阻过低时，兆欧表内阻压降使“线路”端子上的电压显著下降。（4）可以用)u (f i =或)t (f i =的关系曲线并测量吸收比来判断绝缘缺陷。泄漏电流与加压时间的关系曲线如图1-7所示。在直流电压作用下，当绝缘受潮或有缺陷时，电流随加压时间下降得比较慢，最终达到的稳态值也较大，即绝缘电阻较小。 i I 1 I 2 图1-7 泄漏电流与加压时间的关系曲线 1—良好；2—受潮或有缺陷

微弱电流检测的设计

毕业设计微电流检测器设计指导教师讲师学院名称工程学院专业名称自动化论文提交日期2011年5月论文答辩日期2011年5月答辩委员会主席____________ 评阅人____________ 摘要

近年来,微弱电流信号检测技术在信号处理、电视技术、测量技术、通信技术、信息运算多媒体技术以及一般的电子电路设计等领域得到了非常广泛的应用，并极大地促进了相关技术领域的迅速发展,例如军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等。随着科学技术的发展，对微弱信号进行检测的需要日益迫切，微弱信号检测是发展高新技术、探索及发现新的自然规律的重要手段，对推动相关领域的发展具有重要的意义。微弱是相对于噪声而言的，所以只靠放大并不能检测出微弱信号，只有在有效地抑制噪声的条件下增大微弱信号的幅度,才能提取出有用信号。因此,必须研究微弱信号检测的理论方法和设备,包括噪声的来源和性质,分析噪声产生的原因和规律以及噪声的传播途径,有针对性地采取有效措施抑制噪声。本设计制作的微电流检测电路,是以A T89S52芯片为核心实现对微电流信号进行检测并显示,利用两个斩波稳零式高精度运放ICL7650组成的放大模块电路,实现I/V转换,将微电流信号转换成为电压信号,而两个相同高精度运放可以实现对电压信号的一二级放大,经两级放大后的电压通过ADC0809采样、A/D转换后传送给单片机AT89S52,之后单片机经过一些运算编程后控制,将所要测得弱电流信号在LCD1602显示出来。能实现对1uA 到2500uA微电流的实时检测。关键词：弱电流检测 AT89S52 ICL7650 ADC0809

微小电容测量电路

电容式传感器是将被测量的变化转换成电容量变化的一种装置。电容式传感器具有结构简单、分辨力高、工作可靠、动态响应快、可非接触测量，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作等优点已在工农业生产的各个领域得到广泛应用。例如在气力输送系统中，可以用电容传感器来获得浓度信号和流动噪声信号，从而测量物料的质量流量；在电力系统中，采用电容传感器在线监测电缆沟的温度，确保使用的安全；由英国曼彻斯特科学与技术大学(UMIST)率先开发的电容层析成像(ECT)技术是解决火电厂煤粉输送风-粉在线监测等气固两相流成分和流量检测的有效途径，其中微小电容测量是关键技术之一。电容传感器的电容变化量往往很小。结果电容传感器电缆杂散电容的影响非常明显。特别在电容层析成像系统中被测电容变化量可达0.01pF，属于微弱电容测量，系统中总的杂散电容(一般大于100 pF)远远大于系统的电容变化值，且杂散电容会随温度、结构、位置、内外电场分布及器件的选取等诸多因素的影响而变化，同时被测电容变化范围大。因此微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。 1 充/放电电容测量电路充/放电电容测量电路基本原理如图1所示。由CMOS开关S1，将未知电容Cx充电至Ve，再由第二个CMOS开关S2放电至电荷检测器。在一个信号充/放电周期内从Cx传输到检波器的电荷量Q=Ve·Cx，在时钟脉冲控制下，充/放电过程以频率f=1/T 重复进行，因而平均电流Im=Ve·Cx·f，该电流被转换成电压并被平滑，最后给出一个直流输出电压 Vo=Rf·Im=Rf·Ve·Cx·f(Rf为检波器的反馈电阻) 。充/放电电容测量电路典型的例子为差动式直流充放电C/V转换电路，如图2所示。

微电流检测资料

目录 1、设计背景 (1) 2、设计方案选择 (1) 2.1典型的微电流测量方法 (1) 2.1.1开关电容积分法[1] (1) 2.1.2运算放大器法 (2) 2.1.3场效应管+运算放大器法 (2) 2.2总体设计方案 (3) 3、具体设计方案及元器件的选择 (4) 3.1稳流信号源问题 (4) 3.2I/V转换及信号滤波放大 (5) 3.2.1前级放大 (5) 3.2.2滤波及后级放大电路 (6) 3.2.3运算放大器的选取 (6) 3.3量程自动转换 (6) 3.4信号采集处理 (7) 4、软件仿真结果 (8) 5、参考资料 (9)

微电流测试电路设计 1、设计背景微电流是指其值小于-6 10A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题： 10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12 问题；（2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号；（3）怎样将微弱信号提取放大；（4）如何实现量程的自动转换问题；（5）将实际中的模拟信号转换成数字信号；（6）实现对数字信号的处理和显示。 2、设计方案选择 2.1典型的微电流测量方法 2.1.1开关电容积分法[1] 开关电容式微电流测量方法的前级是在利用开关电容实现电流向电压转换的同时对电压信号进行调制和放大，达到微伏级；后级电路通过选频放大电路实

电流检测最的三个最基础知识点

电流检测最的三个最基础知识点目前，电流检测的阻值非常低，其主要用于测量流经其山的电流。通过该电阻的电流主要是通过电阻两端的电压反映出来，所以通过应用公式l=V/R该公式是由某著名学校的老师乔治西蒙欧姆提出的：即电阻上的电流与电压成正比。上面简单的介绍就当作抛砖引玉了，本文的主题一一阻选择、高边或低边监测以及检测放大器的选择—— 都是以这个电气工程基本公式为基础的。电流检测监控有助于提高一些系统的效率，减少损失。例如，许多手机实现了电流检测监控，提高电池寿命，同时提高可靠性。如果电流消耗太大，手机可以做岀决定，降低CPU频率来减少电池负载以此延长电池寿命，同时防止手机过热来增加稳定性。甚至有手机应用程序可以访问电流检测并且对优化手机的性能做出决策。除了电流检测监控使用了一个电阻，另外两个不太常用的方法也使用了电阻。其一是使用霍尔效应传感器来测量产生通量场的电流。虽然这是非侵入性的，并且具有非插入损耗的优点。它相对来说有点贵，并且要求一个相对大的PCB基板。另一种方法，使用变压器测量感应的交流电流，也属于面积和成本密集型；并且同时只对交流电流有用。本文将介绍使用一个电阻进行电流检测监控的三个基本方面： 1、选择一个低阻值精度采样电阻。如果说基板是基于位置，位置，位置”，然而选择一个电阻就是基于精度，精度，精度”原则。 2、选择一个检测放大器芯片。当感应到在小于1欧姆电阻，电压很小的变化也会产生一个很大的结果。检测放大器将电压变化放大，使无意义的事情变的更有意义。 3、检测电阻的位置，位置，位置”。这个若检测参考电源，称为高边检测，或者如果连接地，又叫作低边检测。精密电流传感应用程序不再是自制食物电路；制造商已经做了所有的研究和现代设计的大部分工作。电阻选择选择电阻值，精度和物理尺寸都取决于预期的电流测量值。电阻值越大，测量可能就越精确，但大的电阻值也会导致更大的电流损失。对于低功率电池驱动的设备，必须减少损失，电阻大约一毫米的长度值并且带有成百上千欧姆的电阻经常被使用。对于一个或更多的放大器的更高电流，电阻可以使用更大的阻值，这将得到更准确的测量与可接受的损失。尽管电阻器通常认为是一个简单的二端设备，为准确测量当前的四端电阻比如VishayWSK系列，在每个电阻的末端都使用了二端。这为二端提供了应用电路的电流路径，和另一对感测放大器的电压检测路径。这四端设置，也称为开尔文传感，确保在每个连接尽可能最小的阻力，确保感测放大器的测量电压就是电阻两端的的实际电压并且包括小电阻的组合连接。这将使得更加容易相互连接并且减少电阻温度系数造成的影响（TCR）。TCR是一个电阻随着温度的升高而阻值增加的效果。电源接到检测电阻上通常都会使电阻加热并且可能连接到100°C或者远远高于该温度的环境温度下。尽管检测电阻设计成具有非常低的 TCR,但是有线或PCB布线连接起来组合的TCR可能使阻值增加5%到10%。开尔文传感通过改进传感系统温度的稳定性

电气设备泄漏电流测试方法及注意事项

电气设备泄漏电流测试方法及注意事项? ? ??测量泄漏电流的原理和测量绝缘电阻的原理本质上是完全相同的，而且能检出缺陷的 (1)试验电压高，并且可随意调节，容易使绝缘本身的弱点暴露出来。因为绝缘中的某些缺陷或弱点，只有在较高的电场强度下才能暴露出来。 (2)泄漏电流可由微安表随时监视，灵敏度高，测量重复性也较好。 (3)根据泄漏电流测量值可以换算出绝缘电阻值，而用兆欧表测出的绝缘电阻值则不可换算出泄漏电流值。 (4)可以用i=f(u)或i=f(t)的关系曲线并测量吸收比来判断绝缘缺陷。泄漏电流与加压时间的关系曲线如图1-1所示。在直流电压作用下，当绝缘受潮或有缺陷时，电流随加压时间下降得比较慢，最终达到的稳态值也较大，即绝缘电阻较小。 1. 测量原理对于良好的绝缘，其泄漏电流与外加电压的关系曲线应为一直线。但实际上的泄漏电流与外加电压的关系曲线仅在一定的电压范围内才是近似直线，如图1-2中的OA段。若超过此范围后，离子活动加剧，此时电流的增加要比电压增加快得多，如AB段，到B点后，如果电压继续再增加，则电流将急剧增长，产生更多的损耗，以致绝缘被破坏，发生击穿。在预防性试验中，测量泄漏电流时所加的电压大都在A点以下。将直流电压加到绝缘上时，其泄漏电流是不衰减的，在加压到一定时间后，微安表的读数就

等于泄漏电流值。绝缘良好时，泄漏电流和电压的关系几乎呈一直线，且上升较小；绝缘受潮时，泄漏电流则上升较大；当绝缘有贯通性缺陷时，泄漏电流将猛增，和电压的关系就不是直线了。通过泄漏电流和电压之间变化的关系曲线就可以对绝缘状态进行分析判断。2. 影响测量结果的主要因素 (1)高压连接导线由于接往被测设备的高压导线是暴露在空气中的，当其表面场强高于约20kV/cm时，沿导线表面的空气发生电离，对地有一定的泄漏电流，这一部分电流会流过微安表，因而影响测量结果的准确度。一般都把微安表固定在试验变压器的上端，这时就必须用屏蔽线作为引线，用金属外壳把微安表屏蔽起来。电晕虽然还照样发生，但只在屏蔽线的外层上产生电晕电流，而这一电流就不会流过微安表，防止了高压导线电晕放电对测量结果的影响。根据电晕的原理，采取用粗而短的导线，并且增加导线对地距离，避免导线有毛刺等措施，可减小电晕对测量结果的影响。 (2)表面泄漏电流（a）未屏蔽（b）屏蔽反映绝缘内部情况的是体积泄露电流。但是在实际测量中，表面泄露电流往往大于体积泄漏电流，这给分析、判断被试设备的绝缘状态带来了困难，因而必须消除表面泄漏电流对真实测量结果的影响。消除的办法是使被试设备表面干燥、清洁、且高压端导线与接地端要保持足够的距离；另一

直流大电流传感器

SDC系列传感器一、概述： SDC系列传感器是一种新型霍尔检测式传感器，该系列传感器，具有现场测量准确，工作可靠，线性度好，响应速度快，过载能力极强，长期过负载而不损坏，功耗极低，节电显著，是一种比较理想的直流测量和控制专用仪器设备。 SDC系列传感器，结构小巧，无任何付件，开口方式，安装、使用、维护和现场检验均十分方便，采用环氧树脂封装、有效地解决了现场防腐问题，提高传感器的可靠性和机械强度，又采用了科学的温度补偿技术，大大提高了传感器的温度稳定性，同时，从原理上解决了杂散磁场干扰问题，保证了现场测量准确度。 SDC系列传感器有开口和闭口两种类型，适应于冶金、化工、电镀、电力和电力拖动等行业的直流大电流测量和控制用。二、测量原理：

SDC系列传感器属霍尔检测式，它利用带气隙的测量磁路，把待测电流I 转换成为气隙中与I成正比例的磁感应强度B，再利用霍尔器件把B转换成为霍尔器件的输出电压U H，经求和放大电路，即可获得与待测电流I成比例的传感器输出电压U o，U o=KI。其原理框图如1所示： Uo=KIx 图1 SDC系列传感器原理框图三、技术指标：测量原理：霍尔检测原理测量范围：0-360KA 测量精度：±0.2% 响应时间：＜1us 线性误差：±0.1% Fs 功耗特点：小于5V A,且与量程无关温度漂移：±0.005%/℃max 作测量用：负载阻抗要求大于100KΩ重复误差：±0. 05% Fs 作控制用：负载电流不得大于1mA 偏心误差：±0.1% 输出方式：0—5V 使用条件：环境温度-20℃—65℃。相对温度≤90%，杂散磁场≤60×10-4T 电源电压：DC±15V 四、安装及使用（一）打开包装箱后应检查设备是否完好，配件是否齐全。（二）安装步骤如下：

电化学分析系统中pA_A微电流测量

第25卷第11期电子测量与仪器学报 Vol. 25 No.11 · 972 · JOURNAL OF ELECTRONIC MEASUREMENT AND INSTRUMENT 2011年11月本文于2011年9月收到。 DOI: 10.3724/SP.J.1187.2011.00972 电化学分析系统中pA~μA 微电流测量王俊 (福州大学至诚学院, 福州 350002) 摘要: 为了提高电化学分析系统的分析速度和测量的准确度。探究如何对电化学分析系统中,既有慢变化又有快变化的pA~μA 范围的微电流进行快速、准确的测量。基于定阻式I/V 转换的方法,对pA~μA 范围的微电流,设置了由微机控制的多个电流量程及自动调零电路,以及从软?硬件上进行抗工频干扰的设计。实现对宽范围微电流测量的量程快速搜索?转换,提高了电化学分析系统中pA~μA 范围微电流测量的准确度? 关键词: 微电流; 测量; pA~μA; 电化学分析系统中图分类号: TH399 文献标识码: A 国家标准学科分类代码: 460.40 pA~μA micro-current measurement in electrochemical analysis system Wang Jun (Zhicheng College, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China) Abstract: In order to improve the speed of analysis and the accuracy of measurement in electrochemical analysis system, the fast-speed and accurate measurement of micro current of pA~μA range in both slow and fast change was researched. Based on the constant resistance I/V conversion method, for the pA~μA micro-current measurement range, a number of current computer control and automatic zero-adjusting circuit was set up, and anti-frequency interference design of software and hardware were carried out. The fast search and conversion in wide micro current measurement range were realized. Thereby the scope of pA~μA micro-current measurement accuracy is enhanced. Keywords: micro-currents; measurements; pA~μA; Electrochemical analysis system 1 引言应用在电化学、生物电化学和生命科学等作为物质组分分析和测量的电化学分析系统。随着超微电极技术的突破性进展, 使用具有信?噪比高、反应速度快等优良电化学特性的微电极、超微电极作为电化学分析系统的传感器, 大大提高了该系统对微小量测量的准确度[1-2]。微电极、超微电极由于化学反应所生成的微电流(极化电流), 其范围为pA~μA, 对该范围的微电流测量, 正是文中要讨论的。把反映被测物质含量的微电流信号, 经过电流—电压转换, 形成相应的电压信号。利用计算机技术对产生的电压信号进行一系列的数据处理, 电化学分析系统可以较容易实现最优化选择, 实现数据处理过程的全部自动化, 但系统的分析速度和测量的准确度之关键在于对微电流的测量。鉴于微电极、超微电极其尺寸及表面形状、测试它们的化学反应体系及其控制电位(电压)的波型、扫描速度以及电化学分析方法等不同, 其极化电流峰值大小差别很大, 达几个数量级[3]。微电极一般为nA~μA, 超微电极一般为pA~nA, 极化电流的时间曲线和电位曲线也不同。有的变化较缓慢, 有的变化较快, 有的曲线的频谱还包含工频50 Hz 频率分量, 而且测试环境往往是高阻抗, 工频干扰尤显严重, 对测量小至pA 级微电流的元器件的温、湿度影响很大。因此, 要快速、准确地测量电化学分析系统中pA~μA 微电流难度较大[9]。电化学分析系统中测量的微电流可小至pA 级, 要实现对既有慢变化的, 又有快变化的pA~μA 宽范围微电流量程自动地快速搜索、转换有以下难点:

微弱电流信号检测记录

微弱电流信号检测记录 (2012-02-14 11:19:12) 标签：杂谈目录零、序一、微弱电流测试器的指标二、微弱电流测试所需要的条件三、微弱电流计四、高阻电阻五、微弱电流计放大器的基本电路六、微弱电流标准源七、微弱电流计的测试八、微弱电流测试仪器DIY汇总九、微弱电流测试器DIY 十、改进与应用二、微弱电流计放大器的基本电路 1、微弱电流放大的基本电路弱电流的基本电路是反向放大器的形式，即I-V转换电路。先看一个实例，来自ICH8500的数据表。

放大器接成典型的反向放大器，但没有输入电阻，其实是一个电流-电压变换器，并有几点不同： a、有保护（Guard，作用见下） b、反馈电阻Rfb非常大，为10的12次方欧姆，即1T c、有个反馈电容Cfb，用来与输入等效电容分压，提高响应时间。在一个实际采用ICH8500的电路板上，该电容采用了470pF的聚苯乙烯（反馈电阻用了30G）反馈电阻Rf（或叫Rfb）的选择。这是一个关键元件，一方面取决于所要求的灵敏度和噪音，另一方面与其他元件和电阻的来源情况有关。上述电路的Rfb非常大达到1T，因此1pA的输入电流就会引起1V的输出，即灵敏度是1V/pA，这样用2V的电压表，就可以实现满度2pA的微电流计，甚至可以用200mV的电压表事项满度200fA的超微电流计。 Rfb也与电流噪音密切相关，越大则理论噪音越小，很多静电计选100G，这样理论噪音极限大概是0.25fArms，而K642选择了1000G，噪音就更小了。当然，Rfb不能取得太大，因为运放的偏置电流Ib是完全流过这个电阻的，产生压降，也产生噪音、温度系数等弊病，所以Rfb要与运放匹配，最好Ib×Rfb 小于满度输出的1%，至少<10%。否则，当没有输入的时候，Ib就要全部流过Rfb，

#大电流测量仪的课程设计

目录 1、课程设计目的 (2) 2、课程设计内容和要求 (2) 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 3、设计方案 (2) 3.1、设计思路 (2) 3.2、工作原理及硬件框图 (3) 3.3、硬件电路原理图 (4) 3.4、PCB版图设计 (6) 3.5 EWB仿真图形 (8) 4、课程设计总结 (9) 5、参考文献 (10) 一、课程设计目的 1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程； 2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图； 3、掌握使用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。二、课程设计内容和要求 2.1 设计要求设计一个大电流测量仪，具体要求如下： 1. 测量范围为10A, 100A, 1000A 2．量程可自动切换 3. 课程设计说明书 4. 电路原理图和印刷板图

5. 仿真图形和仿真结果 2.2 设计内容（1）．通过图书馆互联网获取资料；（2）．学习了单片机的基本知识，知道了单片机有四个并口，P0，P1，P2，P3，并且简单了解了霍尔元件及其使用，复习模拟电子技术一些知识，如，集成运算放大电路的工作原理，通过自己所学知识将资料有效利用，获得电路图；（3 ）．学习EWB软件，及protel软件，将电路图进行仿真，得到波形图，及PCB板。三．设计方案 3.1设计思路（1）在元件的控制电流端通以电流I，并在片子平面的法线方向上，施以感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之间）将产生一个电势Vh（称霍尔电势，也有称霍尔电压），其大小正比于电流强度I和磁感应强度B的乘积，这一现象就是常称的霍尔效应，霍尔元件就是基于这一效应来工作的。通电导线的周围存在磁场，其磁场的强弱正比于导线中的电流，若将通以恒定控制电流的霍尔元件放在通电导线周围的磁场中，则霍尔输出电压的大小就和导线中的、电流的大小成正比，通过控制磁场使大电流感应出小电流，便于我们测量。（2）由A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，可以通过单片机的高低电平来控制量程的自动切换。由于显示器只能显示模拟信号，所以需要D/A 转换器将数字信号转换为模拟信号！选取定量程后，进入下一个模块，开始电流的测量。（3）电流的测量电路功能说明参考图二的原理图说明！ 3.2基本原理图及设计框图

电流检测方法

电流检测方法 1 传统的电流检测方法 1. 1 利用功率管的RDS进行检测( RDS SENSIN G) 当功率管(MOSFET) 打开时,它工作在可变电阻区,可等效为一个小电阻。MOSFET 工作在可变电阻区时等效电阻为: 式中:μ为沟道载流子迁移率; COX 为单位面积的栅电容;V TH 为MOSFET 的开启电压。如图1 所示,已知MOSFET 的等效电阻,可以通过检测MOSFET 漏源之间的电压来检测开关电流。这种技术理论上很完美,它没有引入任何额外的功率损耗,不会影响芯片的效率,因而很实用。但是这种技术存在检测精度太低的致命缺点: (1) MOSFET 的RDS本身就是非线性的。 (2) 无论是芯片内部还是外部的MOSFET ,其RDS受μ, COX ,V TH影响很大。 (3) MOSFET 的RDS随温度呈指数规律变化(27～100 ℃变化量为35 %) 。可看出,这种检测技术受工艺、温度的影响很大,其误差在- 50 %～ + 100 %。但是因为该电流检测电路简单,且没有任何额外的功耗,故可以用在对电流检测精度不高的情况下,如DC2DC 稳压器的过流保护。图1 利用功率管的RDS进行电流检测

1. 2 使用检测场效应晶体管(SENSEFET) 这种电流检测技术在实际的工程应用中较为普遍。它的设计思想是: 如图2 在功率MOSFET两端并联一个电流检测FET ,检测FET 的有效宽度W 明显比功率MOSFET 要小很多。功率MOSFET 的有效宽度W 应是检测FET 的100 倍以上(假设两者的有效长度相等,下同) ,以此来保证检测FET 所带来的额外功率损耗尽可能的小。节点S 和M 的电流应该相等,以此来避免由于FET 沟道长度效应所引起的电流镜像不准确。图2 使用场效应晶体管进行电流检测在节点S 和M 电位相等的情况下,流过检测FET的电流IS 为功率MOSFET 电流IM 的1/ N ( N 为功率FET 和检测FET 的宽度之比) , IS 的值即可反映IM 的大小。 1. 3 检测场效应晶体管和检测电阻相结合如图3 所示,这种检测技术是上一种的改进形式,只不过它的检测器件不是FET 而是小电阻。在这种检测电路中检测小电阻的阻值相对来说比检测FET 的RDS要精确很多,其检测精度也相对来说要高些,而且无需专门电路来保证功率FET 和检测FET 漏端的电压相等,降低了设计难度,但是其代价就是检测小电阻所带来的额外功率损耗比第一种检测技术的1/ N 2还要小( N 为功率FET 和检测FET 的宽度之比) 。此技术的缺点在于,由于M1 ,M3 的V DS不相等(考虑VDS对IDS的影响), IM 与IS 之比并不严格等于N ,但这个偏差相对来说是很小的,在工程中N 应尽可能的大, RSENSE应尽可能的小。在高效的、低压输出、大负载应用环境中,就可以采用这种检测技术。

大电流测量方案对比

大电流测量方案对比大电流检测在工业、电力电子、航空、军工等领域应用广泛，下表为电流检测方案的信息汇总及其特点。一、分流器原理：将已知的纯电阻放在被测电流的电路里，回路中的电流可以通过测量电阻上的电压来求得，分流器利用了欧姆定理进行测量。实际应用中分流器的电阻数值在毫欧或微欧级别，目前常规的分流器规格有100A/75mV、500A/75mV、1000A/75mV等。分流器存在较小的电感L1，其等效电路如图1，正弦电流通过分流器时，分流器两侧上的电压为U=I×(R1+jwL1)。要使分流器测量精度高并且响应速度快，要降低被测电流的频率和幅度，否则当频率和幅度变高，会使分流器的发热量大幅度增加，严重影响分流器的测量精度。结构设计上，应尽量减少分流器的自感，并对外界磁场有较好的屏蔽能力，而且具有一定的动态稳定性能。

图1 分流器等效电路为了减少电磁力和热应力对分流器测量结果的影响程度，科学家们对分流器的结构进行了分析和改进。但由于分流器自身的缺陷，有很多问题是无法利用补偿和设计来弥补的，例如发热和频率特性等问题。二、直流互感器原理： 1936年德国的克莱麦尔教授第一个研制成功直流电流互感器，通过测量原边电流对带有铁芯线圈的感抗的改变来测量直流电流的大小，这和交流互感器的原理是不同的。结构如图2。直流电流互感器的副边和原边电流也有可能满足公式（2.1），即在不计铁芯损耗、不计副边组的内阻及铁芯均匀磁化的情况下。但是直流电流互感器的测量结果很容易受到外界磁场的影响从而产生很大的误差，比如当测量电流的激磁电流小于直流互感器时，不论是哪一种软磁材料的磁化特性曲线都不是完美的，都是存在着缺陷的。图2 直流互感器原理

微电流测量

微电流测量（nA级交流、直流）一、直流微电流测量基于I-V变换的弱电流测量方法是常用的弱电流检测方法，其中的反馈电流放大型测量电路结构较简单，转换的线性较好，电路频率响应特性较好，在加入有效的硬件和软件抗干扰措施后，可以提高测量精度和稳定性。因此测量的电路是按照基于反馈式电流放大器型I-V转换原理进行设计，其基本电路如图1所示。图1 I/V转换原理图假定运放为理想运放，利用运算放大器的虚地概念和结点电流代数和为0的定律得出 (1) 输出电压V o与测量电流I s成线性比侧关系，比例系数为R f，因此根据放大要求选取R f值即可获得所需的放大倍数。电流测量电路整体框架如图2，其中反馈电流放大电路采用的是两级放大方式。图2 电路整体框图由于待测电流信号为10-9A，所需放大倍数较高，若采用一级放大，则需要R f约为1010Ω。当R f过大时会产生较大的电阻热噪声电流，增大了分布电容，同时要求运放的输入电阻更大以减小分流；根据式(1)，一级放大后信号与输人为反相，所以采用两级放大电路，这样可以通过调整每一级放大倍数，来选择阻值适当的R f，减小由R f引起的误差；并通过两次电压反相，使放大电路的最终输出电压与输入信号同相，两级放大电路如图3。

图3 两级放大电路图为减小噪声干扰和运算放大器负担，通常要求输出电压应比运算放大器的噪声电压值至少大两个数量级或更高；但输出电压太大，必然要增大R f，同时增大对运算放大器性能的要求。所以第一级放大器输出电压应设计为50～100mV，由式(1)，R f应为100MΩ。图3中C f表示R f引入的杂散电容，通常为0.5pF。当R f为100MΩ时，电路的截止频率约为0.3kHz，严重影响放大电路的频率响应特性。为改进频率响应，可以引入补偿电容C来消除C f的影响。根据运算放大器以及流入节点电流与流出节点电流相等特性，得出（2）由于R f1为kΩ级电阻，其杂散电容可忽略，可得（3）代入式(2)，拉式变换并消去V x(s)后，得出传递函数为（4）为消除C f影响，取RC=R f C f，得（5）由式(3)可知，截止频率为无穷大，理论上频带已经扩展到整个区域，因此频率响应得到改善。通过RC网络补偿可改善系统的动态特性，实际中100kHz 的带宽完全可以达到。但因为电路中还有其他的杂散电容，不可能被简单的RC 网络完全补偿。为减小由大电阻引入的噪声电流和分布电容，R f可采用T型网络结。第二级放大电路将第一级输出电压信号进一步放大，并反向输出，保证最终电压输出与检测的电流输入同相。第二级放大倍数为10倍，由式(1)，取R f/R1为10。为消除背景噪声影响，在运放输出端和A/D转换电路之问加入双T型50Hz 信号带阻滤波器将这个主要干扰谐波成分滤除，其电路如图4。

电容传感器测量电路

第一部分引言本设计是应用于电容传感器微小电容的测量电路。传感器是一种以一定的精度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。传感器在发展经济、推动社会进步方面有着重要作用。电容式传感器是将被测量转换成电容量变化的一种装置，可分为三种类型：变极距（间隙）型、变面积型和变介电常数型。二、电容式传感器的性能和其它传感器相比，电容式传感器具有温度稳定性好、结构简单、适应性强、动态响应好、分辨力高、工作可靠、可非接触测量、具有平均效应等优点，并能在高温、辐射和强烈振动等恶劣条件下工作，广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量之中[1]。电容式传感器也存在不足之处，比如输出阻抗高、负载能力差、寄生电容影响大等。上述不足直接导致其测量电路复杂的缺点。但随着材料、工艺、电子技术，特别是集成电路的高速发展，电容式传感器的优点得到发扬，而它所存在的易受干扰和分布电容影响等缺点不断得以克服。电容式传感器成为一种大有发展前途的传感器[2]。第二部分正文一、电容式传感器测量电路由于体积或测量环境的制约，电容式传感器的电容量一般都较小，须借助于测量电路检出这一微小电容的增量，并将其转换成与其成正比的电压、电流或者电频率[3],[4]。电容式传感器的转换电路就是将电容式传感器看成一个电容并转换成电压或其他电量的电路。电容传感器性能很大程度上取决于其测量电路的性能。由于电容传感器的电容变化量往往很小，电缆杂散电容的影响非常明显，系统中总的杂散电容远大于系统的电容变化值[5]。与被测物理量无关的几何尺寸变化和温度、湿度等环境噪声引起的传感器电容平均值和寄生电容也不可避免的变化，使电容式传感器调理电路设计相当复杂[6]。分立元件过多也将影响电容的测量精度[3]。微小电容测量电路必须满足动态范围大、测量灵敏度高、低噪声、抗杂散性等要求。测量仪器应该有飞法（fF）数量级的分辨率[6]。二、常用电容式传感器测量电路 1、调频电路这种电路的优点在于：频率输出易得到数字量输出，不需A/D转换；灵敏度较高；输

第六章 高电压和大电流的测量