AI-6000高压数字电桥研发成功

2021.08.20

AI-6000高压数字电桥于近日研发成功。AI-6000高压数字电桥用于精密介损测量和各种交流阻抗之间的比对。可用于实验室低频交流阻抗基准的传递。


主要特点:

1.可满足各种精度的标准损耗器和介损仪的校准。传统电流比较仪的介损相对精度只有0.5级,无法满足1级标准损耗器或介损仪的校准要求。AI-6000高压数字电桥的介损没有相对误差,可以用于0.2级及以上精度的标准损耗器或介损仪的校准。

2.目前介损仪均采用变频抗干扰方式工作,需要在不同频率下校准标准损耗器或介损仪的精度。传统电流比较仪只能在固定频率(如50Hz)下工作。AI-6000高压数字电桥可在16~160Hz频率范围内工作,能够覆盖常规标准损耗器或介损仪的频率范围。

3.AI-6000高压数字电桥可以在0~360度相位差范围内工作,因此可以代替直角电桥,用于电容与电阻之间互测。AI-6000高压数字电桥可以采用高精度MΩ级电阻反向测量电容量。AI-6000高压数字电桥具有高精度电压变比测量功能,可用于精密电压互感器的校准,也可用于高阻电阻的高精度测量。

4.仪器自带标准电流源,可以实现自校准和自我检定。自校准可以使仪器长期保持在规定精度上,避免了长期老化的影响。自我检定可以在不借助外部标准源的情况下,给出误差统计数据。

5.全数字设计,算法完全符合电工理论。仪器自动测量,数据丰富,操作十分简便。测量结果由大屏幕液晶显示。仪器带有热敏打印机,U盘和通讯接口。

技术指标:

▪ 测量方式:正接线

▪ 输入电流范围:15uA~1A有效值(试品和标准通道)(1)

▪ 输入电流波形:正弦波,谐波含量不大于5%(2)

▪ 相位差测量范围:0~360°

▪ 相位差测量分辨率:0.0001°

▪ 相位差测量精度:±0.0005°,折合介损0.0010%(3)

▪ 电流比测量分辨率:1ppm

▪ 电流比测量精度:±读数*1ppm(150uA下比较两只100pF标准电容器)(3); ±读数*5ppm(15mA以下)(3);±读数*10ppm(15mA以上)(3)

▪ 电流比测量范围:0.1CN~100000CN(7位有效数字)

▪ 介损测量分辨率:10-6

▪ 介损测量精度:±(读数*0.002%+10-5

▪ 介损测量范围:0~±100%(LCR自动识别)

▪ 电流绝对值测量精度:±读数*0.05%(4)

▪ 输入电阻:最大2Ω

▪ 频率测量范围:15~410Hz(6)

▪ 频率测量分辨率:0.0001Hz

▪ 频率测量精度:0.0002Hz

▪ 电源:110~240V单相交流50/60Hz

▪ 仪器体积:500mm(长)* 480mm(宽)*180mm(高)

▪ 仪器重量:6.5kg

▪ 环境温度:18℃~32℃

▪ 环境湿度:<80%

说明:

(1)不能直接测量1A以上电流,如果需要测量大电流,应该使用精密级电流互感器增加量程。一般精密级电流互感器可以将电流扩大到100A以上,其附加比值误差大约为10ppm,附加介损误差大约为0.001%。

测量15uA以下电流会使误差增加。例如,测量1uA电流时数据会有明显波动,比值波动范围可高达20ppm,介损波动范围可高达0.002%。

(2)输入电流中的高频放电脉冲会可能引起数据波动并造成测量误差。实验室内的高压源一般不会引起这种现象。如果高频干扰无法消除,可考虑在高压源输出并联高压滤波电容。如果信号线或插座屏蔽不良,电场干扰会在信号产生干扰电流。应保证仪器与试品之间采用全屏蔽电缆和全屏蔽插头连接。尽管仪器对磁场干扰不敏感,但是强磁场会产生感应电压,最终可能导致微小的感应电流进入测量端。应使仪器离开调压器或升压变压器1米以外。异频干扰会导致测量数据出现周期波动,同频干扰会使测量数据产生不易察觉的固定误差。

(3)试品和标准为同类试品,开机后预热1小时以上。

当两个电流基本相等时精度最高,特别是它们在同一个档位的上限时。例如用100pF电容标定另外一个100pF电容,外加5kV时电流约为150uA,此时为4号量程的上限,实际精度大约为0.5ppm,外加500V时为4号量程下限,实际精度大约为1ppm。两个电流不相等时,一般15mA以下实际精度约为5ppm,15mA以上约为10ppm。非同类试品之间比较时,数据受频率波动影响,误差会增加。

绝对值测量时精度还受标准电容器的影响。普通的标准电容器温度系数太大而无法发挥电桥精度,建议采用AI-6000恒温标准电容器,可以提供优于10ppm的稳定度。

(4)基波测量精度,由设计保证,没有经过测试。

(5)输入电缆电阻和仪器内部采样电阻对测量的附加影响可以扣除。

(6)仪器依靠内部校准电路保证整体精度,由于仪器内部测量电路对不同频率的响应有差异,因此应该设置仪器的校准频率与信号频率一致。例如50Hz下使用应该将校准频率设置为50Hz,400Hz下使用应该将校准频率设置为400Hz,两者偏差一般不宜超过10Hz。


AI-6000恒温标准电容器:

电容量基准的传递精度取决于高压电桥和标准电容器的精度。传统高精度高压电桥的精度和分辨率大约为10ppm,但是标准电容器的精度也只能达到100ppm(0.01%)。主要原因是标准电容器具有明显的温度系数。有机材料封装的标准电容器的温度系数大约为60ppm/°C,无机材料封装的标准电容器的温度系数大约为20ppm/°C。因此,即便高压电桥给出10ppm精度的数据,对环境温度下的标准电容器来讲也没有太大意义。 目前AI-6000高压数字电桥对100pF等值电容的比对精度可以做到1ppm,因此电容量基准的传递精度几乎完全取决于标准电容器的精度。AI-6000型恒温标准电容器采用无机材料封装标准电容器为核心,外加绝缘、加热控温元件和保温层并放置在塑料箱中,解决了恒温和绝缘问题。配合AI-6000高压数字电桥,100pF等值电容量传递精度可以做到10ppm以内。

技术指标:

▪ 标称电容量:100pF,实际90pF~100pF,以传递值为准

▪ 介质损耗因数:<0.0001%,以传递值为准

▪ 标称电容量:100pF,实际90pF~100pF,以传递值为准

▪ 介质损耗因数:<0.0001%,以传递值为准

▪ 稳定度:10ppm

▪ 最高工作电压:10kV有效值

▪ 工作方式:正接线

▪ 工作频率:20Hz~60Hz

▪ 控温温度:50°C

▪ 控温精度:0.1°C

▪ 控温时间:室温进入恒温状态:约30分钟 达到电容量稳定:约1小时

▪ 工作电源:12~24V直流,3A

▪ 环境温度:20~35°C

▪ 相对湿度:<80%

▪ 体积:320mm长×275mm宽×135mm高

▪ 重量:3.9kg