5、其它方法
例如电力上的交流电压比较高,直接可控整流后就形成了高压直流。
再如静电法(电荷搬运法)。
直流高压的调整和输出
得到了高压后,可能是脉动的,噪声、稳定性就更无从谈起,需要滤波、稳压等环节去掉不稳定因素,形成稳定的精密高压,才好作为标准用于计量测试。
观察商品的高压发生方式,有的调节是在低压测,也有的是在高压测,甚至两侧都有。
低压侧调节的好处是不言而喻的,高压测调节需要有源器件耐压太高,但可能效果比较好,因为直接。
335D,采用结合的办法
而并联的效率低主要用在小电流上。
电压精密调整,离不开高压采样,目前高压采样绝大多数用电阻串。
335D的框图
335D的可调采样电阻串,主要由Fluke金封线绕实现,其实就是一个高精度两线电阻箱,调节范围是0到1M
高压发生,也离不开电压基准,基准的稳定度、噪音等指标一定要好于高压的。
为了达到高压调整的目的,调整的器件首先要选择自然的。比如串联调整,应该选择恒流方式的,并联调整应该选择内阻低的。这就像普通飞机没有东西也可以滑翔,被扰动也可以自稳定一样。相反,如果要驾驭直升飞机,那对操控性的要求就高多了。
直流高压测试方法
直接测试
一般万用表都可以测试1000V或以下的电压,直接用万用表就可以测试。这种方法简单方便快捷,但测试精度有限。
分压测试
用分压器,把高压分压成低压,然后就可以直接测试或对比了。由于分压器可以做得很好,给后续测试打下基础。但是,分压器的输入阻抗相对较低,对被测有影响。
对比测试
如果具备另外一个同值电压基准,那就可以用背靠背的方法,用指零仪读出插值,实现精确对比。
如果能够生成一个可以调节的高压基准,用指零仪观察插值,调节到与被测电压完全一样,这样基准的电压值就是被测电压了,而且此时对基准尤其是对被测电压都不造成负载。这其实就是高压电位差计。
缓冲测试
不少高压的输出阻抗高,因此无论直接测试或缓冲测试,均会造成影响。缓冲测试就是增加一级缓冲,解决这个矛盾。
直流高压的直接测试
用万用表直接测试,其实表里一般也是先对高压(例如1000V)进行100:1分压成后形成10V左右的低压,就可以直接进入ADC采样数字化了。万用表的标准输入电阻是10M,因此为了达到100:1的分压,自然就采用9.9M+100k,而9.9M也常见用3个3.3M的串联组成。比较另类的是HP的3455,用10M+100k电阻再加上运放进行反向有源分压,分压点是虚地,100k的另一端出现-10V。好处是10M为整数,而且分压点没有电容效应,便于交流补偿。
为什么数字表选择10M作为标准的电压档输入阻抗,也是考虑了要测试1000V的高压,此时电流100uA,也不算小了,功率达到0.1W,在计量上也算比较大的了。如果选择1M,那势必耗散1W,超大了,对于手持设备也不允许,甚至远低于模拟万用表。至于选择100M,那也受限与电阻的来源,更不利于交流补偿(离散电容),漏电的影响也很大了。
其实对于模拟表,很多都是50uA的表头,即20k/V,测试1000V时反而有20M,比数字表还大了,就更别说灵敏度更高的指针表了,例如Simpson269,灵敏度是100k/V,800V档的总阻抗是80M。当然,国产的MF10尽管灵敏度也是100k/V,但只在100V或更低的量程下有效,250V和500V的灵敏度就降低到20k/V了,因此最大内阻还是10M。同样,灵敏度也是100k/V的西门子uA MULIZET,也同样把最大内阻限制在10M。
直流高压分压测试
常见的商品的有:
Fluke 720A,开尔文-瓦利分压器(KVD),可以实现任意分压值,但输入阻抗比较低为100k,精度为0.1ppm(输入),对于10:1分压精度为1ppm。
Fluke 752A,哈蒙分压器,只有100:1和10:1两档,100:1分压下输入阻抗4M,而10:1分压时为400k,分压精度分别是0.5ppm和0.2ppm,自校准。
Datron 4902S,级连分压器,有多个离散的分压点,功能上介于上述二者之间。输入阻抗根据被分压电压的不同是变化的,一般是每伏1k,因此最大1000V下就是1M。
分压器为什么选比较低的输入电阻,应该是有其原因。720A只有100k,这样可以兼顾低压分压(例如把10V分压成),低阻值的电阻性能比较好,而752A输入电阻达到4M,全部都是用120k的高性能的电阻串联而成,成本很高。
直流高压对比测试
最简单的对比,就是背靠背,用指零仪读取差值。由于电位被抬升,因此差值读数很小的话,灵敏度就非常高。当然,由于差值有时稍大,那么用数字表来替代指零仪就方便灵活。
不过,这种方法在对比的时候,仍然需要被测负载有电流输出,这在高压源输出阻抗较高的场合就会造成负载误差。解决的办法就是把基准电压换成一个个可以调节的,例如Fluke 335D、5440B、5700A,一边观察指零仪一边调节输出,最后让两个电压完全相等,这样指零仪则没有电流通过,免除了负载误差。其实这就是电位差计原理,只不过电压要高很多。常见的所谓高压电位差计,其实只工作在几伏的电压而已。
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