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題-1.png "TH1200納伏表校準(zhǔn)裝置")
構(gòu)模型-210726.61.jpg "TA4300電能質(zhì)量校準(zhǔn)器")
構(gòu)模型.61.jpg "TD1545直流電能表檢定裝置")
構(gòu)模型.57.jpg "TD2650高精度交直流高壓表")
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一、?導(dǎo)言
在寬頻電流測量場景如電能標(biāo)準(zhǔn)源、諧波源和電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)源的校準(zhǔn)中，經(jīng)常需要對100 A、100 kHz以下的寬頻電流進(jìn)行測量，如直接使用數(shù)字多用表，常存在如下幾個方面的問題：
1）?范圍受限：一般數(shù)字多用表最大能夠測量20 A電流，部分型號甚至僅為2 A；
2）?交流精度較低：以3458A為例，被測交流電流為1 A時，最佳精度僅為0.1%左右；
3）?可靠性：通常高精度數(shù)表電流測量的抗沖擊性和耐久性遠(yuǎn)低于其電壓測量。
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因此，需要使用轉(zhuǎn)換法即先將大電流轉(zhuǎn)換為小電流或者小電壓信號再進(jìn)行測量。目前常用的方法包括電阻法、互感器法、比較儀法等。
本文主要針對電阻法進(jìn)行討論。
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二、?常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)電阻測量高頻電流存在的問題
電阻法工作原理為歐姆定律（見圖1），電阻通過被測電流后轉(zhuǎn)換為電壓，并接入數(shù)字多用表的電壓端進(jìn)行測量，此時被測電流按式（1）計算。
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電阻的阻值通常使用標(biāo)準(zhǔn)直流電橋進(jìn)行標(biāo)定，但是在測量交流電流時，由于電阻本身具有一定的分布電感和電容（見圖2），電阻在交流測量下的等效阻抗：
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由式（2）可知，電阻阻抗值會隨頻率發(fā)生變化，同時電阻兩端的電壓相對于電流存在相位移，這對交流電流和功率的精密測量是非常不利的。
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首先，電阻的阻抗值隨頻率發(fā)生變化，因此被測電流在不同頻率下的測量幅值也會有一定不同，通常用交直流差表示電阻在不同頻率下的阻抗和直流電阻的差值。
其次，電阻兩端電壓相對電流存在相位移，由交流功率P=U×I×cosφ可知，如被測電流相位測量存在偏移，對功率測量會造成較大的干擾。不同相位差△φ下因相位引入的功率誤差見表1，由表可知，在相位差較大即功率因數(shù)非常低的情況下，即便是很小的相位誤差也能帶來非常大的功率誤差。
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表1. 不同相位差下相位引入的功率誤差
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三、?鼠籠式同軸結(jié)構(gòu)及優(yōu)勢
天恒測控深度分析標(biāo)準(zhǔn)電阻使用中存在的上述問題，通過鼠籠式同軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，選擇高品質(zhì)電阻元件等方式有效降低交直流差和相位差對精密測量的影響。
同軸分流器結(jié)構(gòu)與外觀見圖3，由高精度電阻元件和 PCB 印刷電路板構(gòu)建而成。圓盤 A 上安裝有 N 型同軸連接器，電流從 A 板的同軸連接器的中心點輸入，然后從 A 板一側(cè)的中心放射地流向每一條形 PCB 的高電位側(cè)，流經(jīng)電阻元件后，由條形 PCB 的另外一側(cè)返回 A 板的低電位端面，最后通過同軸連接器的低端返回電流源。分流器的輸出電位由安裝有同軸連接器的 C 板引出。
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由于電流在相互平行的PCB的兩側(cè)大小相等方向相反地流動，回路的電感大幅度降低。另外，電壓回路和電流回路接近相互垂直，相互間的互感幾乎為零，因此在高頻測量時可獲得較小的交直流差和相位移。
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四、?同軸分流器典型應(yīng)用和注意事項
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·?使用注意事項
實際測量中，交流電流的測量值按式（4）計算。
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