宽频高精度电感同步采样测量研究-电测与仪表.DOC

PAGE 1 - 可选择型低值电容标准的研究* 张艳丽1，迟洁茹1，黄璐2，LEE RAEDUK2，齐福强1 （1.青岛大学 自动化学院，山东 青岛?266071；2. 中国计量科学研究院，北京，100029） 摘要：在电磁计量和仪器仪表行业中，通常需要高稳定电容标准器装置对仪器设备进行量值检定校准以确保它们测量的准确性。可选择型低值电容就是一种可在同一系统中输出不同稳定微小电容值的标准器。针对该类电容器最大不确定度来源之一，即屏蔽栅通孔的边缘效应，文中采用3-D电场仿真对其进行了深入研究分析，同时依据仿真结果完成了一种可选择型低值电容标准器的整体结构设计，为其实际加工制作奠定了坚实的理论基础。 关键词：可选择型低值电容标准 ；3-D电场仿真；屏蔽栅；边缘效应 中图分类号：TM53 文献标识码：A 文章编号：1001－1390（2015）12－0000－00 Research on a selectable low-value capacitance standard Zhang Yanli1, Chi Jieru1, Huang Lu2, LEE READUK2, Qi Fuqiang1 （1.College of Automation Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, Shandong, China.; 2. National Institute of Metrology, Beijing 100029, China） Abstract: In?electromagnetic metrology?and?electronic instrumentation,?the stable capacitance standards including the Selectable selectable Lowlow-value Capacitance capacitance Standardstandard（SLCS）are usually required for calibrating the instrumentations and meters to ensure its measurement accuracy. SLCS is a kind of standard equipment which can output different stable small capacitance values under the same system. This paper adopts the 3-D electrical field simulation software to research on the edge effect around the hole on the screen shutter which is one of the largest uncertainty sources for the SLCS. On basis of the simulation results, the overall mechanical structure for one kind of SLCS has been designed, which can lay a strong solid foundation for its actual realization. Keywords: selectable low-value capacitance standard, 3-D electrical simulation, screen shutter, edge effect 0引 言 三端口型标准电容器[1]已经实现了名义值从10 pF到1 μF 且年稳定性在2×10-5~10×10-5的商业化应用，然而若要在低频范围内实现高准确度的交流阻抗测量，则需要一些不同名义值的稳定电容标准器。其中，开尔文屏蔽环型电容器的电容值一般均低于5pF， 完全屏蔽型电容器的电容值则均低于0.1pF[2] ，以上两类电容器因需要依据不同设计要求单独制作而仅适用于特殊目的的应用场合。此外，市场上的十进制电容箱和可变容值电容器，则因其电容值的年稳定性仅在1×10-4~3×10-4且温度系数高达-1×10-4/℃~ -2×10-4/℃而不能应用于高准确度的交流阻抗测量。为此，人们研制出一种可选择型低值 *基金项目 *基金项目：国家自然科学基金资助项目51207149） 电容器，能够实现同一种结构输出0~5pF间的任意稳定微小电容值。目前该类电容器已经通过实验验证[3-5]，而且也已有相应的理论模型。不过，该类电容器最大不确定度