、系统概述

在重离子加速系统中，大部分磁铁采用的是独立供电方式，即单块磁铁由单台励磁电源供电，这对励磁电源的输出性能(即线性度、稳定度)和输出电流回采的检测精度提出了更高的要求，而影响达到这要求的关键部件就是电源中所使用的直流传感器(DCCT)。

DCCT是电源反馈和回采的核心部件，在磁铁电源设计中，为了提高后期维护成本大量使用了电压型DCCT。由于其中器件的参数存在有差异，使得各个DCCT的性能指标(包括零点偏移、增益、线性度和稳定度)存在定误差。为了检测这误差并将其校正到允许范围内，我们设计研制了高精度直流传感器DCCT标定测试系统。

二、系统功能

该测试系统是个基于软件控制的自动化测试平台，主要由PC工控机、8位半数字万用表、超高精度直流传感器和高精度直流稳流电源构建而成。

主要的功能包括：

1)检测DCCT的性能指标，包括:零点偏移、增益、线性度、稳定度

2)通过与标准DCCT对比，校正被测试DCCT的输出参数，使零点偏移和增益相对误差小于10PPM;

3)用于检测稳流磁铁电源输出电流稳定度

三、系统设计

如图1功能框图所示，工控计算机通过数字I/O卡和18位高精度D/A转换器，实现对标准测试电源输出电流值的数字给定，并根据测试的需要设定给定电流的上/下限值，和给定电流的升降步长、速率。

用标准DCCT和被测试DCCT对电源输出电流同时进行测量。测量得到的模拟电压值，由计算机通过GPIB卡控制数字多用表和多路选通器将其转换为数字量，输送入计算机，计算机根据输入的测量数据，计算出DCCT的测量结果，并实时显示出来，同时以文件形式进行保存，以便于进行深入的分析处理。

将计算机分析计算出的被测试DCCT的参数，与标准DCCT参数进行对比，根据对比结果，通过调节DCCT自身的参数校正电路进行参数校正。

此外，可以利用系统中的数字多用表和多路选通器对直流磁铁电源输出电流稳定度进行检测，并将测试数据输入计算机进行保存和分析处理.

四、硬件及软件设计

根据磁铁电源性能的需要，DCCT各项参数的误差要求控制在土1×10-5范围之内，因此在设计系统硬件时，选用和研制了许多高精度、高稳定性的仪器和设备，包括8½数字万用表、超高精度直流传器和高精度直流稳流电源。

4.1  8½数字万用表

为了能将DCCT各项参数在士1×10-5范围之内的变化量测量出来，要求数据采集系统具有更高的精度和稳定性。目市场上有两种成熟的数据采集系统，种是传统的数字电压表(DVM)配多路选通器通过GPIB卡与计算机通讯，其特点是底噪声，高分辨率，高精度，但采样速率较慢，另种是时下发展很快的板卡式数据采集系统(DAQ)其特点是采样速率高，响应快，开发方便，但分辦率基本都在16位左右，相应测试系统设计指标，不能满足要求。因此我们选用了FLUKE公司研制的款8508A 型参考8½位数字多用表。 8508A 特别适宜于在校准实验室中应用，提供优异的测量不确定度、低噪声和低漂移,配备有块10通道的多路选通器，可以实现系统对多个DCCT同时进行测量的需要。

4.2标准DCCT

要对被测试DCCT的参数进行校正，就需要有个标准，为此我们选用了 HITEC公司生产的ULTRACC型DCCT。它是款用于高性能测量的装置，其具有高稳定性，小于0.25ppm/K的温度系数，和优于2.5p0m的线形度。

4.3标准测试电源

标准测试电源作为被测试DCCT的测量对象，其性能指标需在DCCT各项参数误差的范围之内，否则，将无法测量出DCCT的真实参数，所以要求电源输出电流的分辨率和稳定度指标达到≤1×10-5根据要求研制了台2000A/3V的直流稳流电源电源采用两结构，为零压软开关PWM移相全桥逆变整流电路，用于提供预稳压电源，后采用调整管进行线形调节，输出稳定直流，此种设计减小了电源体积，提高了电源效率，也减小了开关电源输出电压纹波对电流稳定性的形响。为了达到设计指标，使用了18位高精度D/A转换器AD760作为电源的给定器件，经測试AD760的有效分辦率达到4x10-6。为了更进步提高稳定性，AD760使用了LZ1000作为外接基准源，LTZ1000是种具有低温的电压基准源，它的使用，降低了温度对电源稳定性的影响电源还设计了远控数字量给定接口，可由计算机进行给定设置，并且输出电流在额定范围内连续可调用8位半数字电压表( FLUKE8508A 型)和标准DCCT( HITEC-ULTRACC)对电源在20％，50％，80％和100％额定输出电流的稳定度进行8h测试

直流电流技术指标

4.4软件设计

上层PC机的应用程序，用于对测试系统硬件的控制、数据采集和显示。它的基本功能包括:

1)控制电源和数字多用表，并进行数据采集;

2)对采集数据进行处理，并进行实时显示;

3)以文件格式保存采集的数据和分析结果。

原创作者：深圳市航智精密电子有限公司