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我国攻克高精度电流测量关键技术

发布时间:2017-04-14来源:阅读:

日前,由中国计量科学研究院(以下简称“中国计量院”)牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项“宽量限超高精密电流测量仪”项目顺利通过了国家质检总局组织的技术验收。

电磁计量在现代测量技术中有着重要的地位,在基础科研、社会生产以及日常生活中有着广泛应用。而电流作为国际单位制7个基本量之一,是电磁计量的核心和基础。目前,国内外对电流进行的高精度测量,主要是通过测量已知阻值的采样电阻两端的压降,通过欧姆定律计算得到的。但该方法会因采样电阻存在负载效应而引入测量误差。因此,降低采样电阻的负载系数、对负载系数进行准确测量成为了电流精密测量技术的关键。

为突破电流精密测量技术瓶颈,改变我国高端精密电流测量仪基本为国外产品所垄断的不利局面,中国计量院电磁所在国家重大科学仪器设备开发专项的支持下,由张钟华院士领衔,协同国内9家科研院所、高校和企业,针对低负载系数采样电阻等精密电流测量关键技术展开了深入研究。经过5年攻关,项目组取得了一系列技术突破。

  

图1项目组研制的分布式低负载系数电阻和精密电流传感器

据项目主要技术骨干,中国计量院电磁所李正坤研究员介绍,项目组在国际上首次提出了一种“采样电阻负载系数自校准和测试方法”,实现了对电阻负载系数的准确测量,不确定度达到10-8量级。项目组还提出了一种低负载系数采样电阻的设计理论及研制方法,成功研制出最低负载系数达2×10-8/V的电阻器件系列。这些技术从根本上解决了长期以来制约我国精密电流测量技术发展的瓶颈问题,提升了我国电流计量溯源能力。

  

图2 项目组研制的电流测量仪等仪器和装置样机

通过项目各任务的协作,项目组还开发出基于精密电流测量技术的多种仪器设备样机和关键器件,包括:采样电阻负载系数校准装置、电流测量仪、直流大电流校准装置、直流电流表检定装置、高稳定度电流源和低热电势扫描开关等。目前,所开发的仪器设备已初步实现了工程化和产业化,部分设备已在国防计量、新能源汽车、医疗诊断、冶金化工等领域的科研院所和企业中得到了应用,创造了较好的经济和社会效益,带动了我国相关产业技术水平和创新能力的整体提升。