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电流测量仪器的量程相关系数

电流测量仪器（如皮安表、电流计等）通常需要具备宽范围的测量能力，同时又要保证高精度。为了实现这一目标，仪器通常采用 主量程 (Range) + 精细增益调节 (RangeScale) 的双参数设计。这种设计是为了兼顾 宽动态范围测量 和 高分辨率测量

这种设计广泛应用于 皮安表、电流计、半导体测试、电化学分析等高精度测量领域,是现代高端测量仪器的核心技术之一

电流信号的变化范围可能非常大，可能从 **皮安级 (pA) 到 毫安级 (mA)**，单一量程无法覆盖如此大的动态范围。因此，需要使用 不同的主量程 (Range) 来适应不同的电流测量需求。但如果只依赖主量程，每次更换量程都会产生：

• 切换滞后：机械继电器或电子切换器的响应时间
• 测量误差：量程切换可能导致校准误差、偏移等
• 信号干扰：切换过程可能引入噪声，影响测量稳定性

因此，在主量程的基础上增加 **精细增益调节 (RangeScale)**，可以在不改变主量程的情况下，通过电子增益调整，实现更精细的测量范围划分，提高测量分辨率和准确性。例如：

在 Range = 2μA 的情况下，若增益设为 1/2（RangeScale = 1），则最大测量范围变为 1μA

在 Range = 20μA 的情况下，若增益设为 1/8（RangeScale = 3），则最大测量范围变为 2.5μA

这样可以获得更灵活的测量能力，避免频繁切换主量程带来的误差。

因此，在主量程的基础上增加 **精细增益调节 (RangeScale)**，可以在不改变主量程的情况下，通过电子增益调整，实现更精细的测量范围划分，提高测量分辨率和准确性。例如：

案例如下:

主量程

• Range = 1: 2μA
• Range = 2: 20μA
• Range = 4: 200μA
• Range = 8: 2mA
• Range = 16: 20mA

增益调节参数如下:

• RangeScale = 0: 1倍增益（原始量程）
• RangeScale = 1: 1/2增益（量程变为原来的1/2）
• RangeScale = 2: 1/4增益（量程变为原来的1/4）
• RangeScale = 3: 1/8增益（量程变为原来的1/8）

例如：

在 Range = 2μA 的情况下，若增益设为 1/2（RangeScale = 1），则最大测量范围变为 1μA

在 Range = 20μA 的情况下，若增益设为 1/8（RangeScale = 3），则最大测量范围变为 2.5μA