微机控制电化学系统中的微电流测量设计

为提高电化学分析仪系统的测量精度和数据分析速度,优化系统的结构,介绍了由单片机ADuC847控制的电化学分析仪系统中的微电流测量设计,分析了微电流测量的原理,通过I/V转换、T型电路和抗干扰等设计,并使用高精度运放OPA129对微电流进行放大,实现了宽量程和高灵敏度。该系统可以快速、准确测量pA~μA级微电流,并能直观地显示测量结果。     

新型低功耗宽量程精密恒电位仪设计

为了满足电化学分析系统中宽量程范围内微电流的准确测量需求,设计了一种新型低功耗宽量程精密恒电位仪,提出了基于补偿式恒电位控制与两级比例电阻法相结合的微电流检测方法,实现10~(-10)~10~(-3)A量程范围内的准确电流测量。文中给出新型低功耗宽量程精密恒电位仪的硬件电路设计,利用等效模型电路推导了电路传输特性,并采用自制的三电极自制针状传感器和高精度电阻模拟生物电化学分析过程。仿真和实测结果表明,新型低功耗宽量程精密恒电位仪信号输出稳定,在10~(-10)~10~(-3)A量程范围内的微电流检测相对误差小于1%,据此设计的便携式恒电位仪已实际应用于组织工程液压生物反应器智能化监测系统。     

用于FAIMS系统的微电流检测电路

为解决电容积分式电流检测法不能满足FAIMS快速测量要求的问题,设计了一种用于FAIMS系统的微电流检测电路。该设计运用I/V电阻反馈法对信号进行放大。通过屏蔽和滤波等设计,有效地降低了FAMIS系统对检测电路的高频电磁干扰。考虑到前端电路的噪声来源,采用合理的元器件和电路设计,运用两级放大将FAIMS系统中的pA级电流放大并转换到mV量级。通过采集卡,利用LabVIEW对测得的电流信号进行采集和数据处理。实验结果表明,该电路的测量精度优于0.1 pA,采样频率高于15 Hz。进行了FAIMS系统实验,测得系统输出的背景噪声为0.2 pA。以乙醇为实验样品,在载气（N2）流量为0.8 L/min的情况下,得到了乙醇的FAIMS谱图,证明了该微电流检测电路可用于FAIMS系统。     

一种微电流测量方法的研究

为实现一种高准确度、快速、稳定测量微电流信号的方法,从而运用开关调制、低通滤波、运放反馈、多级放大、差分、状态判别电路等构成整个测量系统,解决了多级放大与运放电路饱和的问题,提高了测量系统的信噪比。设计出最小量程10pA,最小分辨率0.5pA,准确度可达0.5级的微电流测量仪。试验结果表明,影响微电流测量的主要因素是工频干扰和电路失调,设计所采用的低通滤波、屏蔽能够有效抑制工频噪声;开关调制放大电路、差分电路能够有效消除电路失调带来的测量误差。     

氢火焰离子检测器微小电流检测系统设计

气相色谱分析是物质分离分析的一种重要手段,在众多领域应用日趋普遍.通过对检测组分进行处理后,使之以电信号的方式被检测.氢火焰离子检测器是气相色谱检测器其中一类,由于其检测信号微弱,范围较宽,使得对 检测器中微小电流放大技术的研究和实现都有较大的难度和局限性.设计了高阻抗、低漏电流的场效应管作为反馈元件构成的对数放大电路检测系统,实现对490 pA～12 μA范围内的电流检测,以及自校准调零电路确保测量数据误差小于3％.降低了氢火焰离子检测器检测电路的复杂度,提高了系统精度,在现有气相色谱检测器处理宽范围微弱电流信号的方法上提出了一种新的解决方法.     

基于隧穿磁阻效应的宽频微小量程电流传感器设计及噪声分析

针对电网中微弱电流的测量需求,研制了基于隧穿磁阻效应的百μA级无接触式微电流传感器,并对微电流传感器进行低噪声设计,包括电源模块、放大模块、调零和输出模块。测试了采用不同传感芯片传感器的微弱电流探测能力,其最小可测电流幅值为280μA,对应传感器的带宽达10 kHz。并对传感器系统各模块的噪声水平进行了测量分析与计算,结果表明隧穿磁阻芯片的1/f噪声(低频噪声)是限制传感器最小可测电流幅值的主要因素。该微电流传感器可以适应智能电网微弱电流测量需求。     

锂离子蓄电池动力电源电流检测系统的设计

针对锂离子蓄电池动力电源电流检测系统的要求以及现有电流检测系统存在的不足,采用霍尔电流传感器,并设计模拟接口电路实现双量程测量,有效提高了大量程电流测量系统的精度。配合信号发生器设计了硬件定标方法、配合上位机及高精度电压表设计了软件定标方法,可有效解决电子器件之间的差异、单片机A/D电源不稳定及环境变化对系统带来的误差。实验结果表明该系统测量精度高。     

用于飞行时间质谱仪的微电流检测模块

飞行时间质谱仪内部电磁环境复杂,且信号极其微弱,对微电流检测模块有着较高的要求。本工作针对正在研制的大气压接口飞行时间质谱仪制作了一种适用于质谱仪等复杂科学仪器的高精度微电流检测模块。模块由单片机控制,运用改进的电流电压转化法对质谱仪离子信号转换放大,利用标准RS485接口与上位机通讯。对模块进行了最小100 fA ,量程范围分别为±150 nA和±1500 pA两个量级微电流信号的测试,结果表明分辨率可达62．5 fA ,模块灵敏度高、稳定性好、自适应性强,满足飞行时间质谱仪的检测要求。     

数字蓄电池容量检测仪

用单片机完成对蓄电池放电电流的采样 ,采样频率远远大于放电电流的变化速度。保证了采用定电阻放电时蓄电池容量测量的准确性 ,从而摆脱了恒流放电装置。测量时 ,电流在 0 .5～ 10 0A范围能自动转换量程。蓄电池的放电率为 0 .2C时 ,适用于 2 .5～ 5 0 0Ah的电池。数字显示当前所放出的容量 ,不须人工计算。采用了先进的PIC 16C 73A单片机 ,该机工作速度快、体积小、工作电压低、功耗小、驱动能力强〔输入 /输出 (I/O )口可直接驱动发光二极管(LED)〕 ,由它设计制成的数字显示的计量蓄电池容量的安时仪 ,其整个系统呈现单片化结构 ,且体积小、可靠性高、测量显示方便、直观 ,价格低廉     

基于STM32和电容积分法的微电流测量仪设计

基于电容积分法测量原理,利用32位微控制器STM32F103控制双通道双切换积分(Dual SwitchedIntegrator)芯片DDC112,配合电路防泄漏电流工艺设计,实现双通道fA(飞安10-15A)级微弱电流的连续测量。利用单芯片DDC112实现I/V转换,并提供20位数字输出,使系统具有电路简化,分辨率高,干扰噪声低等特点。该系统测量分辨率达到1fA,测量时间范围:50~1×106μs,电流量程可在5×104~7×109fA范围内通过设置积分时间进行选择。     

基于Zigbee的新型直流泄漏电流测量终端的设计

针对现有变电站直流系统直流泄漏电流测量传感器需要现场布线,灵活性差等问题,研制了基于CC2530 IEEE 802.15.4/ZigBee片上资源的新型直流泄漏电流测量终端,并进行了测量精度和通信可靠性测试。其中电流传感模块基于霍尔磁平衡的穿芯式小电流传感器实现,主控单元模块基于CC2530实现测量信号的数字化、传输以及电源管理等功能。测试结果表明,研制的测量终端量程为0~20 m A,能有效分辨50μA的电流,室内环境有效通信距离可达50 m。     

基于PSOC的宽量程电能计量模块

介绍了一种基于可编程片上系统(PSOC)的宽量程电能计量模块(EPSOC)的结构与原理,分析了自调增益算法及同步采样算法。通过EPSOC的实现,利用PSOC特有的自调量程技术,能使电压量程宽达46～460V,电流量程宽达0．5～120A。EPSOC可以测量电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率等电力参数,可以用于单(三)相电能表、电量变送器,也可以用于电力监测装置。     

FH17型电流电压转换器

FH17型电流电压转换器能将0～500mA的直流电流精确地转换成0～5V的直流电压,配接直流数字电压表可实现直流电流的数字化测量。FH17转换器的主要技术指标如下: 1、量程:5μa～500mA共六档; 2、内阻:100kΩ～1Ω; 3、测量分辨率:10~(-10)A～10~(-6)A;     

一种光电式直流泄漏电流测量装置

介绍了研制的一套用光电法在高电位端测量试品直流高压下泄漏电流的装置。该装置量程范围为8～800μA,双极性信号转换,电池供电,功耗仅100mW。转换信号在低压侧进行微机处理后显示或记录。与传统的测量方法相比,该装置具有使用方便、抗干扰能力强、测试准确、线路简单和体积小的优点。该装置稍加改进,即可进行其它高电位端的电压及小电流的检测。     

一种宽量程高精度绝缘电阻测量仪设计

为实现宽量程高精度的绝缘电阻测量,提出一种将积分静电计与比例电阻法相结合的具自校正功能的高阻测量方法。首先,根据不同量程高阻测量的主要误差特点,按被测电流大小选择不同的测量模式实现在10^5-10^9Ω范围内的高精度测量;其次,针对微电流条件下的超高阻测量,研究一种具误差抑制功能的高阻检测算法,抑制由于测量系统固有泄漏电流和由于分布参数引起的非线性干扰电流造成的误差,有效地将微电流测量下限扩展到0．1pA,实现在1000V高压激励下对高达10MQ元件的测量。实验结果表明,系统在10^5-10^9Ω范围内测量准确度小于-0．5％,相对测量不确定度（包含因子k=2）小于0．04％,在10^9-10^12Ω范围内测量准确度小于4-1％,相对测量不确定度（拓2）小于0．2％,在10^12-10^15Ω范围内测量准确度小于±5％,相对测量不确定度（妊2）小于0．6％。其整体性能已接近国际先进水平。     

基于Bang-Bang控制的宽量程电流互感器

当一次工作电流大范围变化时，电流互感器的测量误差也将发生较大变化。该文在分析造成互感器误差变化原因的基础上提出采用双级互感器的手段，通过Bang-Bang控制对互感器的误差曲线进行平滑改造。该方法利用Bang-Bang控制的快速响应特性，可以有效提高互感器的测量准确度，拓宽互感器的量程。实验证明，一次电流从额定值的2％变化到120％，该电流互感器的测量误差不超过一次电流额定值100％时准确度为0．1级的测量标准。     

三相异步电动机测试系统设计

电机性能测试过程中经常需要调节被试电机的电压、电流以及改变电流互感器的倍率.对电机的电压、电流、转速等数据进行实时采集,需要采集的数据量大,并且需要快速准确的调节、控制和测量.介绍了一种稳定可行的电机性能自动测试系统;被试电机的电压调节及电流互感器的量程选择采用可编程逻辑控制器.     

真空直流强迫过零开断中的弧后电流

为了研究真空直流强迫过零开断过程中的弧后电流,该文设计永磁-斥力混合式快速机构,搭建直流开断用弧后电流测量系统,开展直流小电流开断实验,研究弧后电流受开断电流幅值、电极开距、换流电流频率及换流电容电压的影响.研究结果表明:弧后电流呈现出不稳定性.弧后电流随开距增大而增大,且同开距下弧后电流变化不大.开断电流小于800A时,弧后电流增长较快;开断电流在800～1800A范围时,弧后电流增长较慢.弧后电流随着换流频率的增加显著增大,换流频率对弧后电流的影响起主导作用.换流电容电压应控制在一定范围内以减小弧后电流.     

青智仪表——测量电机专用的8860 8960系列三相电参数测量仪

仪表特点:16位单片机控制,智能化数字化测量电压、电流、功率、功率因数、频率、电能、时间(Var,Varh可选)的真有效值,适合于任何波形的参数测量,量程有(500V,5A),(500V,5/30A),其中5/30A为自动量程转换,所有参数在其量程的1％～100％内,精度为0.5级。     

一种测量小直流电流的新装置

通常认为,在1pA至1μA之间的电流为弱电流,而小于1pA的电流为甚弱电流。电离室产生的电流和流经反偏压二极管的电流就是这种弱电流。关于直流弱电流的测量,已有一些论文论及。传统的方法是基于运算放大器和高反馈电阻的使用。利用一组大电阻和一组开关继电器,便可以测量较大范围的弱直流。根据被测电流的大小,反馈电阻值将高达10~(18)Ω或更高。为了减少泄漏电流,各开关必须有相当高的绝缘性,同时,各接点亦应良好绝缘。很少一点杂质都将影响精度,甚至使装置无法测量。同时,继电器线圈的电感也会带来意想不到的麻烦。况且,继电器是一种对震动极敏感的元件,因此,一般来说,常常影响仪器的可靠性。旋转开关可代替继电器,但这种开关必须质量极好,并且其旋转轴一定要密封。