大电流比例标准器 / 量程扩展器6511D6011D

自从MI公司在1993推出电流比例标准器/量程扩展器（以下简称扩展器）之后，其优异的性能，独立的应用范围，稳定的质量受到各国用户的赞誉，被各个国家的计量院，工业计量校准及科研开发所广泛使用。新的6011D在直流比较器中使用两个比例绕组将大电流缩小至工作量程并测量两个电流的比例。MI公司是唯一可以提供认证校准比例可达0.2 ppm的供应商。下图是两个典型的应用，一个是内置10 A电流源的6511D，一个是使用6150A电流源的6011D系统。

 

6011D系列还可以将业界最好的电阻电桥6010D的量程进一步向下扩展，或者配合6242D电桥进行分流器或者DCCT的校准，其准确度远远优于使用数字表校准分流器/DCCT的测量方法。6011D提供了高精度和费用之间的选择灵活性。该系统是解决电流校准以及未来准确度更加严格的应用解决方案。常见的电流源校准解决方案原理如（图1和图2）所示。

 

图1   6511D构成的独立电流源校准应用

 

 

图2   6011D构成的独立电流源校准应用

 

6011D系列包括三个型号：6511D/10A，6011D/150A，6011D/300A。作为独立的仪器，每台6011D都有前面板和按键用来选择量程和电流换向。按10，100和1000来选择比例。他也可以通过IEEE488接口进行扩展。仪器本身内置电流换向，可以通过前面板的按键直接切换。

 

6011D的精密直流比较器在闭环反馈使用双芯磁通调制技术来产生次级电流。该次级电流进一步通过一个同时监测初级电流以及比较器匝数比的电路所修正。两个电路共同产生了超过107的环路增益。使得次级安匝比和初级安匝比的比例准确度优于0.02 ppm，因此可以完成DCCT的测量或者校准。DCC比较器的偏移和热效应通过电流换向给消除掉了。所有的连接都在仪器的背板上，如（图3）。电流Ix和Rx连接端可以承受满电流输入(150 A/300 A)以及30 A的输入。如果在低于30A的电流下使用6011D则不需要使用大电流电缆。

 

 

图3 6011D后面板

 

6011D的校准

6011D是一个比例仪器，而确定比例的是初级(Nx)和次级(Ns)的绕组数。比例校准的技术是使用稳定的标准电阻比以及MI的6010或者是6242电桥。

 

6010D的单个输出口在仪器的背板上。校准电流源，可以将标准的1 Ω至100 Ω的标准电阻连接至输出源，用数字表测量电阻的电压即可。可以将MI公司的6150A (150 A)或6250A (300 A)系列电流源和6011D配置在一个机架上构成系统。

 

6011D的输入和输出电流列在一般技术指标里面。6011D/150A的满量程输出电流是在10和100比例下是100 mA，在1000比例下是150 mA。6011D/200和6011D/300的满量程输出电流在所有比例下都是100 mA。

 

6011D应用

如果要完成分流器或者DCCT的校准，可以使用两台精密的数字表测量分流器或DCCT上的电压，然后和通过测量电阻上的电压进行比较即可。如（图4和图5）。MI提供软件6300，可以设置测试程序并自动完成分流器或DCCT的校准至3000 A。如果要求更高的测量准确度，就使用电桥6010D或者6242D来取代数字表来完成分流器和DCCT的校准（图6和图7）。 6511D也可以和配合6010D或6242D电阻电桥一起使用。6011D/150以及6011D/300扩展器也可以和6010D或者6242D使用。

 

 

 

图4   数字表构成的分流器校准应用

 

 

图5 基于数字表的DCCT校准应用

 

图6 基于MI电桥的DCCT校准应用

技术指标中列出了 6011D 的比例，以及 6010D 或6242D 在 100% 和 10% 的电流下直至1000 : 1。6010D 和6011D 次级和初级的入绕组用来确定这些比例值。当选择比例时，6010D 和 6242D 的最大电流是150 mA。（图 8）是6242D/150 系统，该系统也可以提供 6242D/300 A 系统。（图9）是一个6010D/300 A 系统。所有被测设备的连接都是在前面板进行，系统全部置于带滚轮的机架中便于在实验室进行移动。

 

 

 

 

图 8  6242D/6011D/150 A系统

 

                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 图9 6010D/6011D/300 A 系统

 

 

 

技术指标

6011/300								6010D/6242D
Rx   (Ω)	测试电流 (A)	量程 (A)	比例* (S/M)	输出 (A)	量程 (%)	Vrx (V)	不确定度* (ppm)	Rs (Ω)	比例 (S/M)	Is (A)	Vrs (V)	Prs (W)
0.1	3	3	30	0.1	100	0.1	0.210	1	1	0.1	0.1	0.01
0.1	3	3	30	0.01	10	0.01	0.300	1	1	0.01	0.01	0.0001
0.01	30	30	300	0.1	100	0.1	0.210	1	1	0.1	0.1	0.01
0.01	3	30	300	0.01	10	0.01	0.300	1	1	0.01	0.01	0.0001
0.001	300	300	3000	0.15	100	0.15	0.210	1	1	0.15	0.15	0.0225
0.001	30	300	3000	0.01	10	0.01	0.300	1	1	0.01	0.01	0.0001
*比例：是基于比较器初级和次级的绕组计算得出。 *不确定度：是基于量程的10%至90%。

 

大于300A的应用

（图10）是一个6010D/3000 A的系统。1000 A的系统包括了6680A，6025，6012M以及6011D。2000 A包括两台6680A，6025M，6012M以及6011D。3000 A系统包括3台6680，6024，6014M以及6011D。上面的系统是和6010D或6242D一起工作。

 

 

图 10 6010D/3000 A 系统

 

技术指标

型号	6511D/10	6511D/150	6511D/300
比例	1000,100,10	1000,100,10	3000,300,30
电流源*	内部/外部	外部	外部
最大输入电流	100,10,1	150,10,1	300,30,3
输出电流	10,100,100	150,100,100	100,100,100
电阻量程	1 Ωm ~ 100 mΩ	100 μm ~ 100 Ωm	10 μm ~ 100 Ωm
线性度	< 0.02 (ppm)	< 0.02 (ppm)	< 0.02 (ppm)
准确度(ppm)	0.5,0.2,0.2	0.1,0.1,0.1	0.5,0.2,0.2
输出伴生电压	22 V	22 V	22 V
工作环境	18℃ ~ 34℃	18℃ ~ 34℃	18℃ ~ 34℃
尺寸（长 x 宽 x 高）	488 x 425 x 215 mm (6011D /300) / 488 x 425 x 170 mm (6011D)
重量	20 kg/23 kg（运输）
电源	100 V, 120 V, 220 V, 240 V, 240 V - 50/60 Hz

 

订购信息

型号	说明
6511D	内置10 A 电流比例标准/扩展器
6011D/150	150 A电流比例标准/扩展器（不包含电流源）
6011D/300	300 A电流比例标准/扩展器（不包含电流源）
6150A（6250A）	150 A电流源（300 A 电流源）
6013M/6023	400 A电流比例标准器/扩展器和换向开关
6012M/6025	2000 A电流比例标准器/扩展器和换向开关
6014M/6024	3000 A扩展器和换向开关
说明：电桥和数字表需要单独选购