电流性能指标的评价方法 目前市场上销售的交流电流信号的标准发生器的频率*大只是到100kHz,因此就无法获得频率超过100kHz的标准电流,同时也几乎找不到能够输出超过数安培/1MHz的电流发生器。所以,我们自己研制开发了能够生成1MHz的电流发生器。在输出频率超过100kHz的电流时,采用了我们自己的独特的方法对电流的性能指标进行了评��,以确保电流值的准确性。 这些电流发生器能够产生20A/200kHz,10A/500kHz,5A/1MHz的电流。频率超过100kHz的电流的评价方法是,使用宽频带数字万用表(DMM)对标准分流电阻上的电压降进行测量,并以此电压降作为评价PZ4000电流的一个参考。首先我们准备三种不同阻值的分流电阻,分别为10Ω,100mΩ,10mΩ。与之对应的电流的标准范围分别为,电阻为10Ω时,电流500mA以下,电阻为100mΩ时,电流为500mA~5A,电阻为10mΩ时,电流为5A~20A。 10Ω分流电阻的阻抗值Z可通过LCR测定计(电感电容电阻测定计)来测量。由于测量精度的问题,不能用它测量100mΩ和10mΩ的阻抗,我们将经过10Ω分流电阻得到的标准500mA的电流作用在100mΩ的分流电阻上,使用DMM测量它两端的电压降。根据测量结果,计算出100mΩ分流的电阻的阻抗值Z。采用同样方法测量10mΩ分流电阻的阻抗值Z,将经过100mΩ分流电阻得到的标准5A的电流作用在10mΩ的分流电阻上,使用DMM测量它两端的电压降,根据测量结果,计算出10mΩ分流的电阻的阻抗值Z。 图1是对PZ4000进行电流评价时的接线图。使用该方法对测量造成的不确定性将在下面介绍。在此,仅仅列举一些主要原因以及该种方法所引发的特有的原因。 在500 mA/1 MHz下的不确定性分析 1. 由于自身发热导致10Ω分流电阻的阻值变化。 将500 mA电流加载到10Ω分流电阻上,观察输出电压的变化. 这种评价考虑到了电流发生器短时间内的稳定性以及DMM的稳定性,因为在真实的测试系统中包含这些设备。所有这些因素对结果的影响大概在0.005%。 2. LCR 测定计造成的不确定性 根据该仪器的精度指标, 在10Ω/1 MHz的测量精度是0.27%。 89.908 度. 根据电容器的相位角与合成导纳的相位角之间的差推测,由电压输入电路造成的影响是 0.002度。 3. DMM造成的不确定性 DMM 是使用 AC/DC 比较仪进行校准的, 在5 V/1 MHz 下造成的不确定性是 0.14%(95%)。 4.受DMM的输入电 路的影响: 因为DMM的输入电路和10Ω分流电阻是以并联方式连接的,10Ω分流电阻的阻抗与它和DMM的输入电路的并联阻抗的差别是造成不确定性的根源。如果使用LCR测定计对DMM的输入电路和10Ω分流电阻的导纳进行测定。10Ω分流电阻的导纳是:G=0.0995359(S),B=-0.00808791(mS), Y="0".0998640(S), DMM的输入电路的导纳是:G=0.0370965(mS),B= -0.92098(mS),组合在一起的导纳是:G=0.0995730(S), B=-0.00900889(S),Y="0".0999797。 10Ω分流电阻的导纳与组合在一起的导纳是不同的, DMM的输入电路导致的不确定性是 -0.12%。
5. 流向10Ω分流电阻的电流与流向PZ4000的电流不同: 因为受电流发生器的电路,DMM的输入电路,在PZ4000的输入电路与地之间的寄生电容以及电缆的阻抗的影响,流向10Ω分流电阻的电流与流向PZ4000的电流是不同的,我们在PZ4000和10Ω之前分别加入一个电流传感器 (CT) ,发现测量的结果是不同的. 流向P