CN88103246A - 测定交流校准误差的方法和仪表以及采用有交流校准误差的器件的仪表 - Google Patents

Abstract

测定某一范围频率下用于交流校准器或交流测量仪表中的可变增益放大器的校准误差。可变增益放大器的增益是通过按不连续梯级方式调节可变电阻的阻值改变的。放大器所引出的某一范围可变幅值信号的幅值与该信号的假定值进行比较以获取放大器的校准误差信号。将放大器在其上加有某一频率范围中各频率时输出信号的幅值与在该范围的一个频率下放大器输出的幅值进行比较以求出放大器的幅值-频率响应指示值。用得出的校准误差信号修正该指示值。

Description

测定交流校准误差的方法和仪表以及采用有交流校准误差的器件的仪表

本专利申请书是本申请人一九八七年元月二十九日申请、申请顺序号为008，234、标题为“内部校准电气校准器的仪表和方法”的同时待审、一般转让的申请书的部分继续申请部分。

本发明总的说来涉及一种测定校准交流输出信号发生器件或交流信号幅值测定器件中的电路所引起的作为频率的函数的误差值的方法和仪表，还涉及包括误差测定电路的仪表。

对某种设备来说，往往需要对该设备所使用的电路所引起的作为频率的函数的误差值进行测定。这种电路通常还应用于一些幅值范围。例如，获取加到待校准的交流电压表的交流校准电压用的校准器就包括一些受可变频率交流源的控制的可变增益放大器。放大器的增益系作为校准器交流输出信号范围的函数而变化，振荡器的频率则作为所要求的校准器输出频率的函数而变化。在上述同时待审的专利申请所具体公开的校准器中，幅值和频率的范围分别在200毫伏与1，100伏之间和10赫与1兆赫之间。

许多交流电压表也装有类似的可变增益放大器，目的是使这些放大器在宽的幅值和频率范围内（例如200毫伏与1，100伏之间以及10赫与1兆赫之间的频率）受交流电压的控制。交流测量仪表中使用的放大器应能把加到仪表输入端的交流电压放大到接在放大器输出端的交流变直流的精密检测器所能处理的电平。检测器通常只能在放大器交流输出电压较窄的范围内（例如0至20伏）精确处理电压。因此放大器必须能在宽范围的输入幅值和频率下提供交流输入信号的增益和衰减。

校准器和交流电压表中所使用的可变增益放大器采用一些作为放大器待处理的电压范围的函数按不连续梯级方式变化的电阻器，作为其对增益起决定作用的元件。放大器不同，其电阻器的电阻值也不同，且阻值作为时间、温度和其它环境因素的函数而变化。电阻器的不同阻值改变着与该电阻器有关的放大器的增益，因而各放大器某特定幅值的输出电压值与理论值不同。因此改变校准器和电压表中所使用的可变增益放大器的输出电压的幅值会导致校准器加到在校准中的测量仪表的校准电压幅值和测量仪表的输出读数产生误差。

应用于校准器和测量仪表中供定量程用的（即定标用的）放大器也具有可变幅值对频率的响应关系。各放大器包括分布电抗，这些电抗通常取分路电容器的形式，具有使放大器输出电压随频率的增加而下降的趋势。为使校准器产生准确的交流输出且使交流电压表产生准确的读数，需要测定各放大器和校准器与电压表中其它诸电路的幅值对频率的响应特性。

过去采用既费时又易出误差的许多开关和复杂的手动操作来测定不同范围的校准误差和交流校准器与交流电压表中所使用的电路的频率。开关的有关的电压降使多个开关的使用给校准过程带来了误差。

因此本发明的一个目的是提供一种新的经改进的测定交流校准器或交流电压表中所使用的电路的校准误差的方法和仪表。

本发明的另一个目的是提供一种新的经改进的能在若干交流电压和频率范围内更准确更容易地测定交流校准器或交流电压表中所使用的电路的校准误差的方法和仪表。

本发明的另一个目的是提供一种新的经改进的在宽范围的幅值和频率内精确指示交流电压值的测量仪表，且校准误差系作为仪表量程给定值和加到定标电路上的交流电压频率的函数在仪表定标电路中加以补偿的。

根据本发明的一个方面，作为频率的函数由获取校准交流输出信号的器件或测定交流信号幅值的器件中所使用的电路所引入的误差值，是用一精密的传感器测定的，该传感器用以获取幅值与其一输入的均方根幅值相等的直流输出。在将传感器连接得使其受电路输出的控制时将已知的不同直流电平加到电路的一个输入端上。直流电平值和电路中各可调元件的值系控制得使电路给传感器提供第一范围的直流信号。第一范围内的信号导致传感器获得第二范围的直流信号。已知的直流电平和可调元件的值系调整得使第一范围中的各信号可以认为是具有在传感器能处理的值的范围内的预定值。将第二范围内各信号的实际值与第二范围内各信号的假定值进行比较以获取直流电平和可调元件各值的直流校准误差的数字显示。

在将传感器连接得使其受该电路输出的控制时，将恒幅值交流源在某一频率范围的各频率下加到电路的输入端。其中一个频率是电路中各电抗元件对电路输出幅值的影响可忽略不计时的频率。将频率范围内所有频率下传感器输出的幅值与某一频率下传感器的输出进行比较，以便在该频率范围内各频率下获取恒定幅值的交流校准误差的数字显示值。将精密传感器某已知的校准误差与直流校准误差及交流校准误差结合起来，以求出电路在交流输入端的各若干频率位置的校准误差。电路校准误差可以使交流输出更精确地测定出来，或使交流信号更精确地测定出来。

根据本发明的另一个方面，作为频率的函数由获取校准交流输出信号的器件或测定交流信号幅值的器件中所使用的电路所引入的误差值，是用这样一种仪表测定出来的，该仪表包括一精密传感器，用以获取其大小与其一输入的均方根幅值相等的直流输出。在某一频率范围的各频率下将一交流电源加到电路的输入端上，同时接上传感器使其受电路输出的控制。其中一个频率是电路中各电抗元件对电路输出幅值的影响可以忽略不计时的预定频率。将传感器的输出幅值在频率范围内的所有频率下与传感器在预定频率下的输出进行比较，以获取在频率范围的各频率下交流校准误差的数字显示值。在电路输入幅值范围内求出在各若干幅值位置电路的幅值校准误差。将精密传感器的校准误差与幅值校准误差及交流校准误差结合起来以求出各若干幅值位置的电路在各若干频率位置的校准误差。电路校准误差使交流输出可以更精确地求出，或使交流信号可以更精确地检测出来。

根据本发明的另一个方面，放大器的校准误差，即提供不同输出幅值范围的变量，是在整个频率范围测定的。可变增益放大器的增益是通过按不连续梯级的方式调节放大器的可变电阻值调节的。该放大器用于交流校准器或测量仪表中，用以测定交流信号的幅值。将某一范围的可变幅值信号加到放大器上，同时将电阻器调节到该不连续梯级值，这样，放大器就得出假设具有预定值的某一范围的可变幅值信号。检测放大器所得出的该范围内的可变幅值信号的幅值。将检测出的幅值与诸信号的假定值比较，以获取放大器在可变电阻器各不连续梯级值下的校准误差信号。将某一范围的恒定幅值可变频率信号，加到放大器上，同时令放大器的增益保持不变。放大器具有根据该可变频率信号范围的不同频率引出幅值不同的交流输出信号的倾向。检测放大器在该频率范围的各频率下加到放大器上的输出的幅值。将放大器在其上加有该频率范围的各频率时输出信号的幅值与放大器在该频率范围的某一频率下输出的幅值进行比较，以求出放大器的幅值-频率响应的显示值。放大器的幅值-频率响应的显示值由所得出的放大器的校准误差信号进行修正。

根据本发明的另一个方面，测定交流电压在若干量程的幅值的数字测量仪表包括一可变增益放大器，该放大器系连接得使其受加到测量仪表输入端的交流电压的控制。放大器的增益由放大器中的电阻装置加以控制。该电阻装置可根据测量仪表的量程输入信号按不连续梯级的方式调节。加到放大器输入端子上交流电压的频率不同，放大器的增益就不同，这一般是由于放大器内存在的寄生电抗所致。在最佳实施例中，其值表示放大器交流输出电压的数字信号是用驱动着一个模-数转换器的均方根值-直流转换器获得的。受加到各输入端的交流电压控制的鉴频器装置引出表示加到各输入端上的交流电压的频率的信号。在最佳实施例中，放大器输出幅值的数字校准信号是根据量程输入信号和频率指示信号用微型电子计算机求出的。微型电子计算机包括存储放大器输出电压作为放大器量程给定值和加到放大器的交流电压的频率的函数的幅值校准信号的装置。表示放大器的交流输出电压的数字信号由数字校准信号加以修正，以获取加到各输入端子的交流电压校正后的数字信号。数字显示装置根据校正后的数字信号提供加到测量仪表上的交流电压的精确可见显示。

研究下列有关本发明一些具体实施例的详细说明，特别是结合附图进行研究时，即可清楚了解本发明的上述和其它目的、特点和优点。

图1是本发明仪表的方框图，该仪表用以测定受某一范围的频率控制且用以产生某一幅值范围的输出电压的交流放大器的校准误差。

图2是一数字测量仪表的方框图，该数字测量仪表用以测量交流电压并用以校正包括在测量仪表中的放大器作为放大器的量程给定值和加到放大器上的频率的函数的输出。

图3是一交流校准器的方框图，该校准器采用可调定到一系列幅值范围且受某一频率范围控制的可变增益放大器，其中放大器的输出经修正之后用以提供放大器作为其量程给定值和加到放大器的输入端的频率的函数的校准误差。

现在参看附图的图1，这是实施测定作为电路11的幅值和频率的函数的校准误差的方法的一个仪表的示意图。电路11包括运算放大器12、数控输入电阻器13和数控反馈电阻器14，电阻器13和14，各个具有一连接到放大器12倒相输入端15的一个公共接点上的端子，包括多个根据来自只读存储器（ROM）16的数字控制信号有选择地连接到电路中的分立电阻器。电阻器13和14的阻值根据来自ROM    16的信号不连续地逐级变化。电阻器13和14总的说来控制着网络11的放大系数。网络11的增益可以大于或小于1;在一个特殊实施例中，电路11的增益可按不连续梯级的方式从1/300变到300。

包含在电路11不同电路中的电阻器13和14必须是彼此不同的。此外，电阻器13和14的各电阻值必须作为温度、老化和其它环境影响因素的函数而变化。电阻器13和14以及电路11中的其它元件包括作为加到网络的频率的函数影响着网络11输出的幅值的杂散电阻。本发明提供一种测定电路11的输出幅值作为加到该电路的输入的频率和电阻器13和14的给定值的函数的误差的方法和仪表。测定出来的在电路11输出端的误差叫做校准误差，存储在随机存取存储器（RAM）17中，使电路特殊使用在交流校准器或交流电压表中时可用它来校正电路11的输出。

尽管电路11的校准误差可由操作人员用纸和笔人工进行确定，但如果用电子计算机18自动测定校准误差则更为理想。电子计算机18包括微处理器19、ROM    16和RAM    17。ROM    16根据微处理器19提供给它的地址输入信号推出一个程序，该程序包括接线到电路11的指令和以电阻器13和14的值确定校准误差的指令。此外ROM    16还将数字信号馈到可变频率振荡器22上，以控制振荡器的输出频率。RAM    17根据来自微处理机19的读/写信号和来自ROM    16的地址信号促使RAM存储从模-数转换器23得出的校准误差信号并给微处理机提供能使微处理机确定校准误差值的信号。微处理机19也有选择地耦合到RAM    17的数据总线上，使RAM能在来自ROM    16的地址信号的控制下在其中预定的地址存储校准误差信号。

模-数转换器23响应从均方根值-直流转换器24得出的直流信号，均方根值-直流转换器最好是象Fluke    8506型所装的那种热力式转换器。转换器24有选择地响应电路11的输出（该输出从放大器12的输出端获得）和获自电源25的6.5伏直流参考电压，电源25最好是732A型Fluke参考电源。电路11的输出（可以是交流也可以是直流）和参考电源25的直流输出藉开关26有选择地耦合到转换器24的输入端。DAC（数-模转换器）21的直流输出和恒幅值可变频率振荡器22的交流输出藉开关27有选择地耦合到电阻器13的输入端。开关26和27的位置由ROM    16的输出控制。

最初，直流参考电源25和DAC    21的校准误差系按上述同时待审的申请中所述的方式测定。DAC    21和参考电源25的校准误差系在微处理器19和ROM    16的控制下存储在RAM    17中指定的地址中。

测定出DAC    21和参考电源25的校准误差之后，由微处理器19测定均方根值-直流转换器24和模-数转换器23的校准误差，微处理器19访问ROM    16，促使ROM    16（1）控制开关26将参考电源25的输出端连接到转换器24的输入端，并（2）访问RAM    17中存储有转换器23和24的校准误差的地址。在所述情况下，模-数转换器23的输出，其数字值与存储在RAM    17中的值有关，以便按需要输出参考电源25。变换器23的实际输出是根据来自微处理器19和ROM    16的信号供到RAM    17中的指定地址中，并在微处理器中与表示参考电源25的输出的信号进行比较。所得出的表示数字差的信号系存储在RAM的指定地址中，它表示转换器23相对于6.5伏参考电源25通过转换器24耦合时的输出校准误差值。得出的转换器23的输出校准误差在微处理器19中增加或减少参考电源25的一个校准误差值。得出的校准误差存储在RAM    17的指定地址中，并用以修正以后转换器23的各输出，为电路11提供准确的幅值和频率校准误差。

接着，由微处理器19控制ROM    16以启动开关26和27，使DAC    21的直流输出加到网路11，而网路11的输出被馈到均方根值-直流转换器24的输入端上。然后将DAC    21供以来自ROM    16的一系列信号，以控制DAC的输出通过一系列值阶跃。同时ROM    16给电阻器13和14提供指令信号，以控制诸电阻器通过一系列值阶跃。DAC    21的电压输出值和电阻器13和14的阻值系控制得使电路11引出转换器24能准确处理且等于来自参考电源的电压的恒定标称电压值。电路11根据一个实施例用于校准器中时，改变电阻器13和14的电阻值以促使电路11根据恒幅值交流输入电压引出一系列200毫伏和1，100伏之间的交流输出电压。在这种用途中，测定校准误差是为多次调节电阻器13和14而进行的，从而使电阻器14确定放大器的量程调定值，电阻器13确定放大器的量程内的调定值。当电路11用在一个交流测量仪表的实施例中时，改变电阻器13和14的阻值以便协助检测器的输入端即使在测量仪表的输入是在200毫伏和1，100伏之间的一系列交流输入电压时也能维持在0-20伏的操作范围内。因此需要测定电路11在电阻器13和14的阻值的所有排列组合情况下的输出校准误差。

对电路11的各工作量程（在一个实施例中，工作量程为200毫伏满标度、2伏满标度、10伏满标度、20伏满标度、200伏满标度和1，100伏满标度）、DAC    21的输出值和电阻器13和14的阻值应调节得使电路11的直流输出标称电压为6.5伏。电路11在各量程下的6.5伏输出由转换器23和24转换成数字信号。转换器23引出的各输出存储在RAM    17中指定的地址中。表示各量程下从电路11到转换器24的输入的各6.5伏（存储在RAM    17的指定地址中）与转换器23的输出进行比较（转换器23在参考电源25连接到转换器24的输入端时有效），由DAC    21的校准误差、参考电源25和转换器23和24修正。比较过程是在存储在ROM    16的程序的控制下在微处理器19中通过减法运算进行的。得出的差值信号存储在RAM    17的指定地址中以表示电路11各量程的校准误差。

测定各量程的校准误差之后，若要将特定电路11用的校准器中而不用在交流电压表中时，就要测定各量程范围内的校准误差。为此，ROM16根据微处理器19激励开关26和27，使得电路11的输入响应DAC    21的输出，转换器24的输入响应电路11的输出。若电路11用在测量仪表中，则无需进行校准误差的量程内测定，因为对测量仪表的各量程来说，电路11只有一个设定值。若电路11准备用在校准器中，则电路11的输出端应耦合到差分放大器的一个倒相输入端上，该差分放大器，如同时待审申请中所述的下面结合图3所将论述的那样，具有一响应数-模转换器输出的不倒相输入端。数-模转换器系通过一系列值定序以便确定电阻器13和14各调定组合值的校准误差。

直流校准误差值使电路11输入端的交流校准误差可在整个交流幅值的宽范围内测定出来而无需将电阻器13和14的阻值通过与振荡器22的各频率有关的整个系列或范围值定序。实质上，对电路11输出的测定是为振荡器22的各频率位置进行的，以便单独调定电阻器13和14。从测定出来的电路11的输出幅值，包括微处理器19、ROM    16和RAM    17在内的电子计算机系统为振荡器22的各频率测定电路11的输出的各可能幅值的校准误差。开始时先测定电路11在其电抗的作用可忽略不计时振荡器22的某一频率下的输出;这种频率（一般为100赫）叫做参考频率。在电子计算机系统中将电路11各其它频率的输出与该电路在参考频率下的输出进行比较以测定电路11的幅值-频率特性。

为此，微处理器19控制ROM    16以起动开关26和27，从而使振荡器22的输出端耦合到电路11的输入端，电路11的输出端耦合到均方根值-直流转换器24的输入端。在这种既定的接线方式下，ROM    16控制着振荡器22，从而使振荡器的频率通过对应于电路11所待测试的频率范围的频率范围阶跃，在一个最佳实施例中，频率为从10赫至1兆赫的十进制频率，即10赫、100赫、1千赫、10千赫、100千赫和1兆赫。电阻器13和14的阻值由ROM    16控制，使得振荡器22的频率改变时电阻器13和14不变。电路11所引出的一系列交流电压耦合到转换器24，得出准确表示电路11交流输出的均方根值的值的直流电压。转换器24的直流输出由转换器23转换成数字信号，并在来自ROM    16的地址信号的控制下存储在RAM    17的指定地址中。

所存储的电路11在振荡器22各不同频率下的输出幅值在微处理器19中为参考频率对电路11的输出进行归一化。归一化了的值存储在RAM    17中对应于振荡器22各频率位置的存储单元的地址中。振荡器22各十进制频率位置的各归一化值，若电路是用在测量仪表中，则系在电阻器13和14在各不同排列组合下的值与电路11的输出校准误差结合起来以求出电路11的输入的各幅值范围的校准误差，若电路是用在校准器中，则在电路11的各输出幅值下与电路11的输出校准误差结合起来以求出电路11的输入的各幅值范围的校准误差。当电路11作为测量仪表或校准器的一部分响应10赫、100赫、1千赫、10千赫、100千赫和1兆赫十进间隔的成套频率之间的频率时，测量仪表校准器可以包括用以在校准了的频率之间插入校准误差用的程序。

现在参看附图的图2，这是电路11用于响应了可变幅值可变频率交流源的数字电压表中的仪表方框图。受监控源的幅值范围是从200毫伏满标度至1，100伏满标度;源的频率可从10赫至1兆赫。

图2的测量仪表包括前面测试过以确定其作为幅值和频率的函数的标准误差的电路11，如前面结合图1所介绍的那样。校准误差存储在电子可编程只读存储器（EPROM）31中，EPROM    31由只读存储器（ROM）32的一个输出访问，ROM    32则又响应来自微处理器33的地址信号。微处理器33的响应EPROM    31的数据信号读出和来自RAM    34的数据信号，RAM    34则存储表示加到测量仪表输入端35的受监控信号的幅值和频率的信号。微处理器33响应操作人员合上量程调节开关36所引出的信号。来自开关36的信号通过只读存储器32控制着微处理器33以及电阻器13和15的阻值以调定电路11的放大系数。微处理器33根据来自量程调节开关36的信号来访问EPROM    31中与电路11与操作人员闭合开关36选取的量程有关的校准误差相当的指定存储单元。

电路11的交流输出幅值是通过将放大器12的输出端耦合到均方根值-直流转换器37进行监控的，均方根值-直流转换器，如上所述，最好是热力式的。转换器37的模拟输出加到模-数转换器38上，转换器38引出一多位数字信号，该信号的值与转换器37的输出值相当。转换器38的多位输出信号供到累积寄存器39上，在寄存器39中它增加或减少一个相当于电路11的校准误差的值，以调定电阻器13和15以及加到输入端子35上的频率。校准误差信号是根据来自ROM    32的地址信号从RAM    34获得的。因RAM    34的输出增加或减少转换器38的输出而存储在累积寄存器39中的信号系加到数字显示器41上。在放大器12的增益系数得到校正的情况下，显示器41上的数值表示端子35处交流信号的均方根值。

为测定加到端子35上的交流信号的频率，图2的测量仪表配备有鉴频器43，鉴频器43的一个输入端连接到输入端子35上。由于端子35处信号的频率范围宽，因而鉴频器43可包括多个并联的带通滤波器，各频率十进组都设一个。鉴频器43中的各带通滤波器有一个等于与该十进组频率有关的频率的中心频率，因而，举例说，鉴频器43包括一些中心频率为10赫、100赫、1千赫、10千赫、100千赫和1兆赫的带通滤波器。各滤波器的通带约为一十进位;举例说，中心频率为100赫的带通滤波器其通带系从50赫至500赫。鉴频器43包括六个振幅检测器，各个响应有关带通滤波器的输出。振幅检测器的输出信号在一模拟比较器中进行比较;引出最大电压的振幅检测器显示加到端子35上的信号的频率十进位组。因此鉴频器43有多个输出引线，每个引线与各十进位组相联系。二进制信号只在其中一个引线上获得，表示加到端子35上的信号所在的频率十进制组。因此鉴频器43从n个微处理器33中，EPROM    31中为端子35所提供的十进制组频率的电路11的校准误差所存储的频率特性与电路11输出幅值的校准误差信号混合，供电阻器13和15的阻值之用。幅值校准误差信号在来自ROM    32的信号的控制下由EPROM    31供到微处理器33上。

若测量仪表包括一精密的频率指示器，则鉴频器43中各带通滤波器的输出耦合到一分立的鉴频器上。各分立鉴频器引出一直流信号，该直流信号的值与滤波器带通中的信号频率有单一关系。从具有最高交流输出幅值（这是由模拟比较器测定出来的）的带通滤波器引出的直流频率指示信号耦合到模-数转换器44的输入端上，模-数转换器44则引出多位数字输出信号，供到微处理器33上。微处理器33响应表示ADC    44的输出信号的精确频率，且在ROM    32的控制下，将精确频率指示数字信号供到RAM    34中的某一指定地址上。RAM    34中的精确频率指示信号供到一适当的显示器（图中未示出）上，以显示加到端子35上的精确频率值。显示器的小数点位置是由一根据n个中的一个信号得出且存储在RAM    34的表示一所检测出的十进制的信号进行控制。

存储在RAM    34中表示精确频率的信号系与存储在ROM    32中的插入程序结合使用，以便对加到端子35的真正频率测定电路11的精确校准误差。ROM    32访问EPROM    31，以便为直接毗邻鉴频器43为在端子35上的信号测定的频率的两十进制值给RAM    34提供电路11的校准误差。这两个校准误差在微处理器33中与十进制中表示精确频率的信号混合。微处理器33执行普通的插入子程序，以便为由端子35加到电路11上的特定频率求出电路11的校准误差。所检测出的频率的校准误差用电路11的校准误差就ROM    32根据量程调定开关36的触发情况调定的电阻器13和15的阻值进行修正。

为电路11测定的校准误差也可用于在宽广的幅值和频率范围求出交流校准电压的校准器中。此校准电压有时要耦合到图2测量仪表的输入端子35上，以测定测量仪表的准确度。从显示器41读出测量仪表的不准确度，通过应用一般方法改变EPROM    31中的值来校正。

图3的电路图例示了包含本发明用以给校准中的外部测量仪表提供校准电压的校准器。被校准的外部测量仪表响应宽频率范围（在一实施例中为10赫和1兆赫之间）和宽幅值范围（这由放大器162获得）的校准器的交流输出电压，又响应可变频率固定幅值振荡器103的输出。振荡器103的频率系根据开关组118中校准器闭合开关的一个控制器进行控制的，开关组118则耦合到微处理器111上。来自开关组118的表示频率的信号系在来自ROM    113的地址信号的控制下经由微处理机111供到RAM    117上，然后供到振荡器103的一个缓冲器上。

振荡器103的可变频率其幅值由包括放大器162的电路和与其有关的阻抗（即数字受控电阻器161和163）以及压控电阻器158加以改变。电阻器158和163通常分别对应于图1的电阻器13和15。电阻器158和161彼此串联连接到振荡器103的输出端与放大器162的输入端之间，同时电阻器163接在放大器162的输入端与输出端之间的反馈线路上。电阻器161和163的阻值系按ROM    113的输出控制的，以便把放大器162的输出范围和输出的幅值控制在符合预定标称值的范围内。用以控制电阻器161和163阻值的ROM    13的输出又受来自幅值控制开关组119的信号的控制，对所要求的由校准器在放大器162的输出端供到校准中的测量仪表的幅值，响应控制器的控制。来自开关组118的信号系在存储在ROM    113中的程序的控制下通过微处理器111耦合到RAM    117中指定的地址，从那里再耦合到ROM    113的地址输入端。

电阻器158受校准正信号的控制，该信号则在各幅值和频率范围的交流输出下由RAM    117耦合到DAC    134。RAM    117接收ROM    113各输出的访问，该输出是被指定作为供电阻器161和163和振荡器103频率的调定值的校准误差的。校准误差值按上面结合图1说明的方式由RAM    117供到DAC    134。诺调定振荡器103使其引出已校准诸频率之间的一个频率，则两校准好的毗邻频率的校准误差由RAM    117提供给微处理器111。微处理器111在两毗邻频率的校准误差之间进行插值，以确定给定频率的校准误差。给定频率的校准误差则耦合到RAM    117，以便经由DAC    134控制电阻器158。

RAM    117还将数字控制信号提供给电阻器161，以便对放大器162的输出进行精确较长期的反馈控制;在最佳实施例中，包括RAM    117和电阻器161的反馈回路将放大器162的输出保持到百万分之十的程度。压控电阻器158还设有一粗（0.1%）实时反馈线路。因此配备有两个基本上并联的反馈回路，一个是较粗的实时回路，另一个是精确的、时间常数较大的回路。

振荡器103的频率因控制电路的分布（即杂散）电容而增加时，放大器162的输出电压具有下降的趋势。时间常数大的精确回路包括振荡器103的频率增加时对放大器162下降了的电压的补偿。分布电容的影响和所需要的补偿量是在校准过程中确定的，并存储在RAM    117中以便在放大器162的输出作为校准电压耦合到一外部测量仪表时控制电阻器158的阻值。因此当振荡器103的频率变化时，电阻器158的阻值相应变化，从而使放大器162加到外部测量仪表的交流输出保持在所要求的值上。

实时粗反馈回路包括均方根值-交流变直流的转换器104，时间常数较大的精确控制的反馈回路则包括均方根值-交流变直流的转换器105。转换器104和105由衰减器167的输出并行驱动，衰减器167包括其一个输入端由数字控制的电阻器164连接到放大器162的输出端的放大器165;固定电阻器166系作为反馈阻抗连接在放大器165的输入和输出端子之间。电阻器164的阻值系由ROM    103的输出按其对电阻器163进行控制的类似方式进行控制的。因此放大器165的衰减系数与放大器162的增益因数大致相同，从而使放大器165的输出停留在转换器104和105所能处理的范围，与放大器162加到在校准中的外部器件的电压幅值无关。

放大器165的交流输出加到均方根值-直流转换器104上，转换器104输出一直流输出信号，其值表示放大器165的实际均方根输出。转换器104应为数字控制电阻器161、163、164的各给定值和振荡器103的各频率获取一预定的直流输出电压。转换器104的输出电压与其输出端存储在ROM    113一指定地址中的预定值进行比较。存储在ROM    113该指定地址中的值由振荡器103的频率以及电阻器161、163、和164的阻值确定。在ROM    113该地址中的信号供到DAC    134中，在DAC    134中由RAM    117供到DAC的校准误差加以修正。DAC    134和转换器104的直流输出信号分别加到积分器237的不倒相输入端和倒相输入端上，积分器237引出一模拟误差信号，该模拟误差信号的大小和极性足以控制压控电阻158的值，以便在实时的基础上将放大器162的输出电压保持在DAC    134的输出所指示的所要求的大致电平上。为防止积分器237的输出中出现脉动，将该模拟误差信号加到低通滤波器238上，从那里再加到电阻器158的控制输入端上。

对放大器162的输出是通过将均方根-直流转换器105的输出供到模-数转换器133的输入端进行精确的大时间常数的控制的。于是转换器133引出多位数字信号，该信号在ROM    113一地址输出信号的控制下耦合到RAM    117中的一指定地址中。RAM    117中表示转换器105输出值的信号在微处理器111中与存储在ROM    113中表示转换器105的输出在电阻器163和164的阻值所指定的范围内所要求的预定值和在该范围内的值（由电阻器161的值表示）的数字信号进行比较。微处理器111受表示转换器105的输出的预定值和实际值的数字信号的控制，以引出在ROM    113的控制下耦合回RAM    117中的一指定地址的数字误差信号。

表示转换器105存储在RAM    117中的输出数字信号的误差定期从RAM读出到电阻器161中的累积寄存器中以增加和减少电阻器161的阻值。存储在电阻器161的累积寄存器中的值表示放大器162的交流输出在电阻器163和164的值所指定的范围内的幅值，该幅值由ROM    113提供给该寄存器。

尽管这里叙述和举例说明了本发明的一些具体实施例，但显然在不脱离本发明在本说明书所附权利要求书中所附的范围和精神实际的前提下是可以对上述具体例示和叙述的一些实施例的细节进行修改的。

Claims (9)

1、一种测定用于某一仪表中以获取校准交流输出信号的电路或用于用精密传感器测量交流信号的幅值以获取其幅值相当于其交流输入幅值的直流输出的仪表中的电路作为频率的函数所引入的误差的方法，所述精密传感器的输入信号-输出信号校准误差是已知的，所述测定误差的方法的特征在于，该方法包括下列步骤：将已知的不同直流电平加到电路的一个输入端上，同时将传感器连接得使其受电路输出的控制；控制直流电平和电流中各可调元件的值，以便电路给传感器提供直流信号的第一范围，第一范围内的各直流信号促使传感器在直流信号的第二范围内引出直流信号，已知的直流电平和可调元件的值系这样安排，使第二范围内的各信号可以认为是具有预定值；将第二范围内的各信号的实际值与第二范围内各信号的假定值进行比较，以获取直流电平和可调元件各值直流校准误差的数字指示，在各频率范围的各频率下往电路的输入端加恒幅交流源，同时将传感器连接得使其受电路输出的控制，其中一个所述频率是电路中的电抗元件在该频率下对电路输出幅值的影响可以忽略不计的频率；将传感器在该范围内的所有所述频率下的输出幅值与传感器在所述一频率下的输出进行比较，以获取在所述频率范围内的各所述频率下所述恒定幅值的交流校准误差的数字指示；和将精密传感器的校准误差与直流校准误差及交流校准误差合并，以获取在各若干频率位置下各若干幅值位置的电路校准误差，电路校准误差使交流输出可以更精确地测定出来，或使交流信号可以更精确地检测出来。

2、一种测定用于某一仪表中以获取校准交流输出信号的电路或用于用精密传感器测量交流信号的幅值以获取其幅值相当于其交流输入幅值的直流输出的仪表中的电路作为频率的函数所引入的误差的方法，所述精密传感器的输入信号-输出信号校准误差是已知的，所述测定误差的方法的特征在于，该方法包括下列步骤：将一交流源在某一频率范围内的各频率下加到电路的输入端，同时将传感器连接得使其受电路输出的控制，其中一个所述频率是电路中的电抗元件在该频率下对电路输出幅值的影响可以忽略不计的频率;将传感器在该范围内的所有所述频率下的输出幅值与传感器在所述一频率下的输出进行比较，以获取在所述频率范围的各所述频率下交流校准误差的数字指示;获取电路在其输入幅值范围内的各若干幅值位置的幅值校准误差，并将精密传感器的校准误差与幅值校准误差及交流校准误差合并，以获取电路在各若干频率位置的各若干幅值位置的校准误差，电路校准误差使交流输出可以更精确地测定出来，或使交流信号可以更精确地检测出来。

3、一种测定某一频率范围的可变增益放大器的校准误差的方法，可变增益放大器的增益通过按不连续梯级的方式调节放大器的可变电阻值进行调节，放大器则用于交流校准器或测量仪表中测量交流，该方法的特征在于，该方法包括下列步骤：将可变幅值信号加到放大器上，同时将电阻器调节到各不连续梯级值，因而使放大器引出可以认为具有预定值的某一范围的可变幅值信号;检测放大器所得出的该范围的可变幅值信号的幅值;将检测出的幅值与信号的假定值进行比较，以获取可变电阻各不连续梯级值下放大器的校准误差信号;将某一范围的可变频率信号加到放大器上，同时保持放大器的增益不变，该范围的可变频率信号中各频率的幅值相同，因而放大器具有根据该范围的可变频率信号中的不同频率获取幅值不同的交流输出信号的倾向;检测加到放大器上的该频率范围的各频率下放大器输出的幅值;将该频率范围中的各频率加到放大器时放大器输出信号的幅值与在该范围中的一频率下放大器的输出幅值进行比较，以获取放大器幅度指示对频率的响应特性;和获取放大器的校准误差信号来修正放大器幅值对频率的响应特性。

4、一种数字测量仪表，用以测量在若干幅值量程内的交流电压幅值，其特征在于，该数字测量仪表包括一可变增益放大器、一数字信号引出装置、一频率信号引出装置、一数字校准信号引出装置、一数字信号修正装置和一数字指示装置，所述可变增益放大器连接得使其受加到测量仪表输入端子上交流电压的控制，放大器的增益由包括在其中的电阻装置控制，电阻装置可根据量程输入信号按不连续梯级的方式调节，放大器的增益必须是随加到各输入端子上的交流电压的频率的不同而异，所述数字信号引出装置连接得使其受放大器一输出端的控制，用以获取其值表示放大器的交流输出电压的数字信号，所述频率信号引出装置连接得使其受加到各输入端上交流电压的控制，用以获取表示加到各输入端的交流电压的频率的信号，所述数字校准信号引出装置受量程输入信号和表示频率的信号的控制，用以获取放大器的输出幅值的数字校准信号，数字校准信号引出装置包括一存储装置，用以存储放大器作为放大器量程给定值和交流电压加到放大器上的频率的函数的输出电压的校准误差，所述数字信号修正装置用以借助数字校准信号修正表示放大器的交流输出电压的数字信号，以获取加到各输入端子上的交流电压值的校正数字信号，所述数字指示装置则受校正数字信号的控制。

5、权利要求4的数字测量仪表，其特征在于，所述修正装置包括一存储装置，用以存储作为加到各输入端子的交流电压的频率的函数表示放大器输出的幅值的数字信号。

6、权利要求4的数字测量仪表，其特征在于，所述存储装置存储着作为加到各输入端子上的交流电压的离散频率位置的函数表示放大器的幅值的信号，此外所述数字测量仪表还包括频率测定装置和插入装置，所述频率测定装置用以测定各离散频率位置之间的交流电压的频率，所述插入装置受毗邻离散频率位置对之间的交流电压的频率的控制用以插入毗邻离散频率位置对之间的幅值的值。

7、一种误差值测定仪，该误差是作为频率的函数由一个电路引入的，该电路用于一仪表中以获取校准交流输出信号或用于一仪表中用以测量交流信号的幅值，所述误差值测定仪的特征在于，该测定仪包括一精密的传感器、一直流电平施加装置、一直流电平值控制装置、一比较装置、一交流源施加装置、一幅值比较装置、和一合并装置，所述精密传感器用以获取幅值相当于其交流输入的幅值的直流输出，该精密传感器具有已知的输入信号-输出信号校准误差，所述直流电平施加装置用以在传感器连接得使其受电路一个输出的控制时将不同的已知直流电平加到电路的输入端，所述直流电平值控制装置用以控制直流电平和电路各可调元件的值，这样，该电路给传感器提供第一范围的直流信号第一范围内的各直流信号促使传感器引出在第二范围的直流信号中的直流信号，已知直流电平和各可调元件的值系安排得使第二范围内的各信号可以认为是具有预定值，所述比较装置用以将第二范围内各信号的实际值与一表示第二范围内各信号的假定值的信号进行比较，以获取各直流电平值和各可调元件值的直流校准误差的数字指示，所述交流源施加装置用以在传感器连接得受电路输出的控制时将一恒幅交流源加到某一频率范围各频率下电路的输入端，其中一个所述频率是电路中的电抗元件在该频率下对电路输出幅值的影响可以忽略不计的频率，所述幅值比较装置用以将该范围内所有所述频率下传感器的输出幅值与传感器在所述一频率下的输出进行比较，以获取所述恒幅的校准误差在所述频率范围内所述各频率下的数字指示，所述合并装置用以将所述精密传感器的校准误差与直流校准误差及交流校准误差合并，以获取电路在各若干频率位置的各若干幅值位置下的校准误差，所述电路校准误差使交流输出可以更精确地测定，或使交流信号可以更精确地检测出来。

8、一种误差值测定仪，该误差是作为频率的函数由一个电路引入的，该电路用于一仪表中以获取校准交流输出信号或用于一仪表中用以测量交流信号的幅值，所述误差值测定仪的特征在于，该测定仪包括一精密的传感器、一交流源施加装置、一幅值比较装置、一幅值校准误差引出装置和一合并装置，所述精密的传感器用以获取其幅值相当于其一交流输入的幅值的直流输出，该精密的传感器具有已知的输入信号-输出信号校准误差，所述交流源施加装置用以将一交流源在所述传感器系连接得使其受电路输出的控制时在某一频率范围的各频率下加到电路的输入端，其中一个所述频率是电路中的电抗元件在该频率下对电路输出幅值的影响可以忽略不计的频率，所述幅值比较装置用以将所述传感器在该范围的所有所述频率下的输出幅值与所述传感器是在所述一频率下的输出进行比较，以获取在所述频率范围内各所述频率下交流校准误差的数字指示，所述幅值校准误差引出装置用以给电路在电路一输入幅值范围内的各若干幅值位置获取幅值校准误差，所述合并装置则用以将精密传感器的校准误差与幅值校准误差及交流校准误差合并，以获取电路在各若干频率位置各若干幅值位置的校准误差，电路校准误差使交流输出可以更精确地测定，或使交流信号可以更精确地检测出。

9、一种测定某一频率范围的可变增益放大器的校准误差的仪器，可变增益放大器的增益通过按不连续梯级的方式调节放大器的可变电阻值进行调节，放大器则用于交流校准器或测量仪表中测量交流，该仪器的特征在于，该仪器包括一可变幅值信号施加装置、一幅值检测装置、一幅值比较装置、一频率信号施加装置、一放大器输出幅值检测装置、一放大器输出信号幅值比较装置和一校正装置，所述可变幅值信号施加装置用以在将电阻器调到不连续梯级值时将可变幅值信号加到放大器上，从而使放大器引出可以认为具有预定值的某一范围的可变幅值信号，所述幅值检测装置用以检测放大器所得出的该范围的可变幅值信号的幅值，所述幅值比较装置用以将所检测出的幅值与信号的假定值进行比较，以获取在可变电阻器各不连续梯级值下放大器的校准误差信号，所述频率信号施加装置用以在放大器的增益保持恒定时将某一范围的可变频率信号加到放大器上，该可变频率信号范围中各频率的幅值相同，因而放大器具有根据可变频率信号范围内的各不同频率获取有不同幅值的交流输出信号的倾向，所述放大器输出幅值检测装置用以检测在加到放大器上该频率范围的各频率下放大器的输出幅值，所述放大器输出信号幅值比较装置用以在该频率范围的各频率加到放大时将放大器输出信号的幅值与在该范围内的一个频率下放大器输出的幅值进行比较，以获取放大器的幅值-频率响应特性的指示值，所述校正装置用以借助于放大器所引出的校准误差信号修正放大器的幅值-频率响应特性的指示值。

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