功率放大器在传感器高精度校准方法中的应用

实验名称：大功率脉冲电流测量传感器的高精度校准方法

研究方向：针对测量传感器高精度校准方法的研究

传统的测量精度校准的方法是对传感器单一频率下的刻度因子进行校准，校准方法通常选用同轴分流器串联于放电回路中，通过测量同轴分流器两端电压，对比传感器的测量输出来标定实际刻度因子，这种方法在一定程度上能够提高传感器的测量精度，但是也存在不少缺点：校准精度低、校准的刻度因子无法满足宽频带测量的要求、同轴分流器不易安装。本文针对传感器提出一种高精度的校准方法：

实验内容：

搭建精密电流测试源：搭建大功率脉冲电流测量传感器刻度因子的校准平台，对设计的大功率脉冲电流测量传感器采集数据的融合方法进行研究，通过高精度校准平台对大功率脉冲电流测量传感器的精度进行优化，拟合出大功率脉冲电流测量传感器刻度因子的曲线，得出大功率脉冲电流测量传感器不同频率下刻度因子的校准公式。

实验过程：

（1）搭建精密电流测试源。本文搭建了百安级电流测试源，由高精度数字信号发生器产生不同频率、不同幅值以及不同类型的可调节数字信号，之后信号经过精密功率放大器放大，并施加在低温漂负载上产生电流，为大功率脉冲电流测量传感器的线性度校准和频率校准提高高境地的校准源。

实验设备：高精度数字信号发生器、精密功率放大器、低温漂负载

（2）搭建大功率脉冲电流测量传感器刻度因子的校准平台：

（3）搭建大功率脉冲电流测量系统的实验平台，通过实验验证大功率脉冲电流测量传感器的性能，主要对大功率脉冲电流测量传感器的精度、稳定性、响应时间和电流幅值测量范围进行验证。

实验设备：雷击浪涌发生器、高精度的数字信号发生器、示波器、六位半表、低温漂电阻、功率放大器、采集卡、电流测量传感器。

（4）大功率脉冲电流测量传感器的精度测试。

实验结果：

如下图所示在 500Hz 以下霍尔传感器可以保证 0.3% 的测量精度；在 100Hz~10kHz 时，宽频带测量传感器可以保证 0.2%的测量精度，且频率越高误差越小，所以频率超过 10kHz 时，宽频带测量传感器依然能够保证较高的精度。因此，大功率脉冲电流测量传感器在 0~10kHz 频带内不同频率下可以达到 0.3%以内的测量精度。