补偿型RC积分器优化冲击电压测量：减小误差与提高精度

本文主要探讨了补偿型RC积分器在冲击电压测量中的应用，针对瞬态数字记录仪的需求，特别是在雷电冲击电压的测量中。作者提出了过补偿无源积分器的设计，这种设计相较于传统的第一级或第二级无源积分器，具有显著的优势。它通过优化微分和积分过程，能够有效地减小半峰值时间的测量误差，从而提高输出电压的精度。在测量系统中，积分时间常数t'（由电阻Rj和电容Cj决定）与微分时间常数t'd（由电阻Ra和电容Ca决定）的比例决定了系统的分压比K。 在实际应用中，为了确保测量的准确性，对于冲击电压波形，尤其是波前时间较长的信号，需要选择积分器的R和C值足够大，以确保半峰值时间测量误差在可接受范围内。例如，如果目标误差限制在3.0%，则积分时间Tj需要大于3毫秒。然而，当测量较低电压时，较大的积分时间可能会导致分压比过大，给测量工作带来挑战，因为这可能导致输出电压Uo的峰值过小，从而影响读数的清晰度和精度。 本文还提及，测量系统的基本原理是利用微分电容Cd和微分电阻Rd构成的微分电路，然后通过积分器将微分信号转化为与原始冲击电压相似的低电压信号。这种方法通过分压方式实现，允许在通用示波器或数字瞬态记录仪上进行冲击电压的精确测量。 补偿型RC积分器的设计和使用在冲击电压测量中扮演着关键角色，它不仅提升了测量的精度，还在一定程度上克服了传统积分器在处理特定电压波形时可能遇到的问题，为电力系统和雷电防护领域的研究提供了有效的工具。