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微型电化学系统中的微电流测量

微电子学与计算机 2009年第6期26卷 1-4页

作者：胡庚靳洋杨士元王红蔡浩原蒋俊峰清华大学自动化系北京100084 西门子中国研究院北京100102

介绍了一个微型电化学系统中的微电流测量技术.在电路面积和元件精度受限的情况下,通过电流-电压转换电路的设计,实现了高灵敏度和大量程.通过单片机中的数字校准,补偿了模拟元件带来的误差.该系统对于微电流测量的分辨率达到pA量级,精... 详细信息

介绍了一个微型电化学系统中的微电流测量技术.在电路面积和元件精度受限的情况下,通过电流-电压转换电路的设计,实现了高灵敏度和大量程.通过单片机中的数字校准,补偿了模拟元件带来的误差.该系统对于微电流测量的分辨率达到pA量级,精度达到0.1%,是一套适合工业应用的高集成度和高精度的系统.

关键词：电化学系统微电流测量数字校准

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微机控制电化学系统中的微电流测量设计

电源技术 2014年第2期38卷 327-328,340页

作者：肖乐刘觉民向增郭刚秦攀湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

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IN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... 详细信息

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IN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.

关键词：电化学分析仪微电流测量 ADuC847

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基于二分程控法消失调电压的微电流测量方法

仪表技术与传感器 2019年第9期 107-111页

作者：王选择马丹陈泽远张天杨练根湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068 湖北省现代制造质量工程重点实验室湖北武汉430068

针对微电流测量存在需要进行细小分辨的问题,提出了一种快速消除失调电压的检测方法,从硬件设计和软件算法方面详细描述了测量系统。选择偏置电流较小的运算放大器,设计了一种消失调电压的微电流检测电路;结合STM32单片机技术,采用二分... 详细信息

针对微电流测量存在需要进行细小分辨的问题,提出了一种快速消除失调电压的检测方法,从硬件设计和软件算法方面详细描述了测量系统。选择偏置电流较小的运算放大器,设计了一种消失调电压的微电流检测电路;结合STM32单片机技术,采用二分法利用程序控制数模转换(DAC)模块自动快速调压,在0输入状态,使测量电路尽快达到0输出的稳定状态,消除运放失调电压的影响,提高微电流的测量精度与测量速度。实验结果表明:该方法能够快速有效地消除失调电压的影响,完成0.1μA级精度的电流测量,达到微电流测量要求。

关键词：微电流测量二分程控法失调电压自动调压快速调压

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基于ADuC847微电流测量仪的研究与开发

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基于ADuC847微电流测量仪的研究与开发

作者：肖乐湖南大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断发展和更新，对微弱电流的检测技术日益迫切，其检测技术在电化学、生物学、医学、航空航天等领域都有着广泛的应用，对推动相关领域的发展具有重要作用，通过检测分析微电流可以探索和发现新的自然规律，具有重要的... 详细信息

随着科学技术的不断发展和更新，对微弱电流的检测技术日益迫切，其检测技术在电化学、生物学、医学、航空航天等领域都有着广泛的应用，对推动相关领域的发展具有重要作用，通过检测分析微电流可以探索和发现新的自然规律，具有重要的现实意义，也是未来科学技术发展的必经之路。目前国内外的微电流测量技术有一定的发展，但多数设备电路结构复杂、价格昂贵、体积大、检测精度不高且无显示。为此，本文研究和开发了用ADI公司新推出的高性能24位数据采集与处理系统ADuC847作为控制核心的微电流检测仪装置。首先，在查阅大量文献资料的基础上，对目前国内外微弱电流检测理论研究和测量仪器的发展状况进行了介绍，阐述研制新型的微弱电流检测仪装置系统的意义，以及本文所完成的主要工作。其次，详细对比了微弱电流测量的几种方法及其原理，包括高阻抗负反馈运放放大法、电容积分转换法、运算放大器I-F转换换法、运放差分电路I-V变换法，分析了各种方法的优缺点，进行了仿真和实验对比，在设计中选取了能够更好的抑制零漂和抗共模干扰的运放差分电路I-V变换法。然后，详细的对微电流测量仪系统的基本原理与硬件结构进行撰写。硬件部分包括微机控制电路、差分测量放大电路、滤波电路、电源电路、通讯电路、LCD电路等主要环节。其中，重点对微电流信号的放大、量程自动切换和巴特沃斯滤波器的进行设计。接着，对微电流测量仪进行了基于控制芯片ADuC847的软件设计，包括各个功能子程序（初始化程序、继电器换挡程序、LCD液晶程序、数据采集程序等）的编写原理和流程图，重点说明了数字滤波技术。然后介绍了上位机软件的开发环境、开发过程和面向用户的应用软件界面和操作的方式。最后分析了微电流测量仪在调试过程中需要注意的一些事项和微电流测量实验与调试的过程结果与问题，以及在电化学分析方面应用。

关键词：微电流测量运放差分电路I-V变换 ADuC847 巴特沃斯滤波器

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直流微电流测量及标准源关键技术研究

直流微电流测量及标准源关键技术研究

作者：赵旭成都理工大学

学位级别：硕士

随着核科学与技术在国计民生中的广泛应用,人们享受到核能科技发展带来便利的同时也越来越关注核安全与辐射安全。不论是在核能发电或放射医疗等放射性场所,还是在大气或水体等环境辐射监测方面,电离辐射剂量的准确性和精确性都是保障... 详细信息

随着核科学与技术在国计民生中的广泛应用,人们享受到核能科技发展带来便利的同时也越来越关注核安全与辐射安全。不论是在核能发电或放射医疗等放射性场所,还是在大气或水体等环境辐射监测方面,电离辐射剂量的准确性和精确性都是保障核能科技安全可持续开展的前提条件。辐射剂量测量是电离辐射测量中的重要分支,是度量电离辐射在介质中能量沉积的重要手段。在环境辐射监测活动中核辐射探测器产生的电离电流信号极其微弱,一般仅为10-14A量级甚至10-15A量级,微弱的电流信号不仅幅值小还极易受到噪声及外部干扰影响,测量难度较大,同时为保证测量系统量值准确性,需由计量校准机构依据量值传递体系进行测量系统的周期性检定或校准,以达到量值溯源的目的。目前,此类测量及校准设备长期依赖国外垄断企业,因此开展对直流微电流测量方法及标准电流源的关键技术研究是极其必要的。本文深入分析了现阶段直流微电流测量及微电流标准源的主要方法及其优劣,针对电离辐射探测器辐射剂量量值传递中微电流测量及测量仪表现场校准的实际使用需求与自主可控要求,开展了直流微电流测量及标准源的关键技术研究。选取电流电压变换法和电流负反馈调节法作为设计方案,设计了一套直流微电流测量及微电流标准源系统,可实现对微电流信号的测量及测量系统的校准。论文的主要研究成果如下:（1）分析了基于电流电压变换法和电流负反馈调节法的直流微电流测量及标准源电路的关键技术,指出了影响微电流电路性能的关键参数,对指导微电流电路关键元器件选型和干扰抑制与低噪声设计提供了参考。（2）构建了基于GD32单片机及高精度A/D、D/A转换器的信号采集与控制电路和电流电压变换与电流负反馈调节前置电路的硬件电路,核心元器件国产化率达到90%以上;完成了下位机程序设计和人机交互设计;集成了微电流源和测功能的直流微电流测量及标准源系统,具备现场测量及现场校准能力。（3）使用Keithley 6430亚飞安源表作为替代电离电流的标准电流源,测试直流微电流测量系统性能指标,测试结果表明,测量系统对10-7A～10-14A微电流具有线性测量响应,最高分辨力可达10-14A,相对误差小于0.5%,具有较高的准确度与分辨力。（4）使用Keithley 6517B静电计作为辐射电离电流测量系统,测试直流微电流标准电流源系统性能指标,测试结果表明,标准电流源系统在10-7A～10-12A范围内微电流输出线性度较好,可对10-14A微电流变化做出响应,相对误差优于1%,具有较高的准确度与精度。

关键词：电离辐射剂量微电流测量电流电压变换微电流标准源电流负反馈调节

变压器油纸绝缘介电谱特性及微电流测量技术研究

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变压器油纸绝缘介电谱特性及微电流测量技术研究

作者：刘涛哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

介电谱绝缘诊断法是一种无损检测方法,可以在时域和频率较宽范围内反映多方面的绝缘介电参数变化特点,尤其在低频段反映绝缘老化性能效果极为显著,因而日益引起国内外科研人员的关注。鉴于介电谱测试中,频域法低频段测量耗时相对较长的... 详细信息

介电谱绝缘诊断法是一种无损检测方法,可以在时域和频率较宽范围内反映多方面的绝缘介电参数变化特点,尤其在低频段反映绝缘老化性能效果极为显著,因而日益引起国内外科研人员的关注。鉴于介电谱测试中,频域法低频段测量耗时相对较长的问题,本文通过傅里叶变换将时域测量的电流信号变到频域,获得介质的低频特性,代替直接用频域法进行测量,大大减少测量时间。论文在时频域分析中,建立了线性绝缘系统的等效扩展Debye模型。文中通过变换模型中参数得到相应的PDC及FDS曲线的变化规律,通过与国内外的相关实验结果对比分析,取得了较好的一致性。论文分析对绝缘性能有影响的各类条件因素作用下,PDC及FDS曲线的变化与扩展Debye模型中参数之间的联系,可以在介电谱绝缘诊断中更好地分析阐明测量结果。本文通过I-V转换原理,采用高性能的运算放大器,设计了微电流测量电路,能够实现对微安至纳安范围内的微电流信号准确测量。论文中搭建了实验系统,用微电流测量电路对不同水分含量绝缘纸的去极化电流进行了测量,并对测量的去极化电流进行了拟合与FFT变换,计算得到频域特性,最后对频域复电容的实部、虚部及损耗因数曲线进行了分析。分析结果表明不同水分含量试样的损耗因数曲线频域变化规律相近,只是在低频段随着水分含量的增加,损耗值相应增大,曲线有上移趋势。实验结果表明硬件测试系统在一定量程范围内实现了微电流的准确测量。

关键词：介电谱油纸绝缘极化去极化电流微电流测量损耗因数

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微电流测量技术的进展