一種新型的交流阻抗計量標準裝置

顏曉軍， 扈蓓蓓， 李亞琭， 吳 康， 游 立

(北京東方計量測試研究所，北京100083)

1 引 言

阻抗概念涉及領域非常廣泛。阻抗測量技術在生物醫學、電力控制、空間技術等領域也有了越來越廣泛的應用。目前阻抗計量工作中，RLC數字電橋是最常用的測量儀器，為了保證阻抗數據測量的準確性和可靠性，RLC數字電橋的校準也被日益重視[1，2]。目前校準RLC數字電橋一般使用實物阻抗標準器(標準電容器/標準電容箱、標準電感器/標準電感箱、標準電阻器/標準電阻箱)[3,4]，采用直接測量法，將實物阻抗標準器與RLC數字電橋相連接，RLC數字電橋的示值與實物標準阻抗的參考值之差即為測量誤差。但通過實物阻抗標準器對RLC數字電橋的量傳，僅能對無源阻抗器件(即電容、電感、電阻)進行校準，其頻率范圍也受到限制，如電容的頻率范圍為100 Hz～1 MHz，電感僅在100 Hz、1 kHz下進行量傳，并且交流電阻一直無法得到溯源。而對于任意阻抗模和阻抗角的交流阻抗，雖然可以使用RLC數字電橋進行測量，但測量結果目前無法實現溯源。

本文研究了一種新型的交流阻抗標準裝置，其包括交流阻抗標準源和校準裝置。交流阻抗標準源是一種有源模擬阻抗，它采用數字模擬阻抗技術[5]，通過調節輸出電壓和電流的幅值與相位，模擬出具有任意阻抗模和阻抗角的交流阻抗[6～8]。交流阻抗標準表為一種高精度的RLC阻抗測量儀，其目的是為滿足高精度阻抗溯源的要求，能準確地測量實物阻抗與交流阻抗。同時，本文研究了一種交流阻抗溯源的新方法，可將交流阻抗溯源到實物標準阻抗、電壓比例標準和相位標準上，從而解決了任意阻抗模和阻抗角的交流阻抗溯源問題。……