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如何在非常高的电压下测量非常低的电流

  在高能物理世界中,通常需要在非常高的电压(例如800VDC)下以纳安为单位测量非常低的电流。 雪崩光电二极管和光电倍增管以及其他检测器通常需要相当大的电压偏置,而只消耗很小的电流。这并不适合常规手持式数字万用表的任务。


  如果不需要高精度,一种选择是根据测量需要在电源,接地或两者上构建一个带有串联电阻的盒子。在电阻上增加端子。这些端子将与万用表一起使用以测量电压降。通过电压降测量,可以根据欧姆定律计算电流。


  电阻的大小应确定为使所需的最低电流达到约10 mV。例如,如果要测量1纳安,请使用10M欧姆电阻。1e-9 A * 1e6欧姆= 10毫伏。需要检查电阻的额定功率,以使最大期望电流平方乘以电阻值不超过电阻的额定功率(I ^ 2 * R必须<w)。在这种情况下,通常更优选功率较高的电阻器,因为它们通常也具有较高的电压额定值。


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  在正常使用情况下,额定电压无关紧要,因为电阻两端的压降非常低。但是,如果在尝试测量电阻两端的压降时,万用表探头碰到了接地源,并且如果电阻未达到该源的整个电压范围的额定值,则可能会有很大的噪声。 实际上,在如此高的电压下,在测量电压降时要非常小心,探头的任何滑动都可能导致电阻器损坏,万用表损坏,这甚至可能是致命的!


  在电阻器盒上使用香蕉插孔可将探针固定在适当的位置,而无需手动固定。通电时可以安全地摆脱伤害。


  如果需要像这样进行大量的当前测量,并且甚至想通过LabView或自己的编程来自动化该过程,则另一种选择虽然很昂贵,如购买吉时利2001型台式数字万用表。它的最大输入电压额定值为1100 VDC,并声称可以在最低电流测量范围内以100 pA的分辨率进行测量!成本稍低的 吉时利2000型可以处理最高1000 VDC的输入电压,并在使用最低电流测量范围时以最小10 nA的分辨率测量电流。


  当然,即使使用诸如此类的现成测量设备,仍然存在高压工作的危险。 在测量过程中犯错误甚至有可能致命! 除非您确信自己知道自己在做什么,否则请勿尝试此操作!如果可能,请连接测试探针,从而无需手动握住它们。这使您可以在断电的情况下进行连接,然后在通电时不干预。


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