CN111521854A

CN111521854A - 微弱电流测量装置

Info

Publication number: CN111521854A
Application number: CN202010394734.8A
Authority: CN
Inventors: 曾卫华; 张远东; 侯胜利; 梁珺成; 杨志杰
Original assignee: National Institute of Metrology; China University of Geosciences Beijing
Current assignee: National Institute of Metrology; China University of Geosciences Beijing
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2020-08-11

Abstract

本申请涉及一种微弱电流测量装置，包括：测量模块、控制模块和电源模块；所述电源模块给所述测量模块和所述控制模块供电；所述测量模块包括I‑V转换电路、信号调理电路、模数转换电路和量程切换电路；所述模数转换电路将模拟信号转换为数字信号输出至所述控制模块；所述控制模块对数字信号进行处理，输出电流信号的测量值；所述量程切换电路连接在所述I‑V转换电路与所述控制模块之间。本申请的微弱电流测量装置基于高阻法原理设计，能够保证较快的测量速度；通过对量程切换的控制，能够根据待测量的电流大小调整合适的量程，保证测量的精确度；本申请的方案使仪器兼具高性能与实用性，为放射性药品活度现场测量的实际应用打下了基础。

Description

微弱电流测量装置

技术领域

本申请涉及极微弱电流检测技术领域，具体涉及一种微弱电流测量装置。

背景技术

随着核医学的快速发展，越来越多的短寿命或超短寿命人工核素应用于临床诊断和治疗。这些核素随时间高速蜕变，这一特性为活度的绝对测量以及需要随时进行的结果核对工作造成了很大困难。

目前，中国计量科学研究院(NIM)研制了4πγ高压电离室活度测量系统，用于核素活度的快速测量与量值传递。该测量系统由4πγ高压电离室和极微弱电流检测电路组成。其中，极微弱电流检测电路是整个活度测量系统的关键部件。针对4πγ电离室的电流输出具有电流本底低、范围宽等特点，应用于电离室的微弱电流测量电路应具有如下特殊技术要求：1、具有fA(1fA＝10^-15A)级的电离室本底电流检测能力；2、测量动态范围宽，几十fA至mA量级；3、具有较快的检测速度，有利于现场检测；4、具有自动刻度校准功能，刻度校准操作简便；5、电流值检测精度高且示数稳定。

针对4πγ电离室的输出电流特性，中国计量科学研究院(NIM)所研制的4πγ高压电离室活度测量系统中的极微弱电流检测电路可测量电流值的范围是0.1pA～10nA。该电路利用了汤姆逊平衡法作为静电计的原理，在保证了比较高的测量精度的同时大大扩充了动态监测范围。但是该设备也存在两点不足：首先汤姆逊平衡法是以牺牲较小电流的检测响应时间来保证极微弱电流的检测精度，其测量电离室本底微弱电流需要几个小时的检测时间，所以基于该技术的电流检测速度较慢；其次，使用了较多集成度低的分立元件，设备体积相当于一台家用立式冰箱大小。基于以上两点，该设备不具备现场实时测量的功能。

相关技术中，随着医学水平的发展，越来越多的短半衰期，不同活度的放射性核素应用于核医学临床诊断及治疗，对活度计的检测响应时间、检测精确度都提出了更高的要求，研制一款具有更高精度，更广的活度测量范围以及更快响应速度的小体积放射性活度计迫在眉睫。作为活度计的核心部件，极微弱电流检测电路必须具有更广的电流测量动态范围，更高的测量精度与更快的响应速度，因此需要设计适合现场测量的、满足针对4πγ电离室的电流输出特性的极微弱电流检测电路。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种微弱电流测量装置。

根据本申请的实施例，提供一种微弱电流测量装置，包括：测量模块、控制模块和电源模块；所述电源模块给所述测量模块和所述控制模块供电；

所述测量模块包括I-V转换电路、信号调理电路、模数转换电路和量程切换电路；所述I-V转换电路将输入的电流信号转换为电压信号；所述信号调理电路对电压信号进行滤波调理；所述模数转换电路将模拟信号转换为数字信号输出至所述控制模块；所述控制模块对数字信号进行处理，输出电流信号的测量值；所述量程切换电路连接在所述I-V转换电路与所述控制模块之间。

进一步地，所述I-V转换电路包括静电计级运放；所述静电计级运放的输入端用于接收待测量的电流信号，输出端连接到所述信号调理电路。

进一步地，所述量程切换电路包括多个档位电路；所述档位电路包括反馈电阻、继电器和开关管；

所述反馈电阻与所述继电器的开关触点串联，该串联线路连接在所述静电计级运放的输入端和输出端之间；

所述继电器的控制部分与所述开关管串联，所述开关管的控制端与所述控制模块电连接。

进一步地，所述测量模块设置于屏蔽罩内部；所述屏蔽罩为双层结构，包括外屏蔽体和内屏蔽体；所述外屏蔽体连接信号地，所述内屏蔽体连接到所述静电计级运放的保护电平管脚；

所述装置整体安装在屏蔽机壳中。

进一步地，该装置的PCB板采用环氧树脂材质制成；

在所述PCB板上，待测量电流信号的输入端周围设置有保护环；所述PCB板的下层设置有保护铜层。

进一步地，所述信号调理电路包括低通滤波器；所述低通滤波器为八阶有源低通滤波器。

进一步地，所述控制模块包括主控单元和外围电路；

所述主控单元为单片机；所述单片机与所述模数转换电路连接；

所述外围电路包括接口电路和看门狗电路；所述接口电路和所述看门狗电路分别与所述单片机电连接；所述单片机通过所述接口电路与上位机通信连接。

进一步地，所述电源模块包括模拟电源和数字电源；所述模拟电源向所述测量模块供电，所述数字电源向所述控制模块供电；

所述模拟电源为线性稳压电源电路、所述数字电源为隔离稳压电源电路；

所述隔离稳压电源电路能够输出两路隔离的电源电压，其中一路给所述主控单元和所述看门狗电路供电，另一路给所述接口电路供电。

进一步地，所述模数转换电路与所述控制模块之间通过信号隔离传输电路进行通信连接；所述信号隔离传输电路包括磁隔离器。

进一步地，所述模数转换电路包括基准电压源和模数转换器；所述基准电压源连接于所述模数转换器的REF管脚，所述模数转换器的输出端连接到所述控制模块。

本申请的实施例提供的技术方案具备以下有益效果：

本申请的微弱电流测量装置基于高阻法原理设计，能够保证较快的测量速度；通过对量程切换的控制，能够根据待测量的电流大小调整合适的量程，保证测量的精确度；本申请的方案使仪器兼具高性能与实用性，为放射性药品活度现场测量的实际应用打下了基础。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种微弱电流测量装置的电路总体框图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种微弱电流测量装置的电路总体框图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种I-V转换电路设计图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种量程切换的档位电路设计图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种PCB板上的保护环的设计示意图。

图6(a)～(d)是根据一示例性实施例示出的一种8阶模拟低通滤波器电路图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种隔离电源电路设计图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种数字信号的信号隔离传输电路设计图。

图9是根据一示例性实施例示出的一种模数转换电路设计图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种单片机软件控制程序流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的方法和装置的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种微弱电流测量装置的电路框图。该装置包括：测量模块、控制模块和电源模块；所述电源模块给所述测量模块和所述控制模块供电。

如图2所示，测量电路主要由I-V转换电路、信号调理滤波电路、24位高精度模数转换电路、量程切换电路组成，主要完成电流到电压的转换、信号的滤波调理以及数字化工作。为降低外界电磁信号对该部分电路的干扰，将该部分电路置于屏蔽罩内。主控电路由STM32L系列低功耗单片机最小系统及外围电路构成。其中，外围电路包括RS485总线接口电路、看门狗电路等。RS485总线可以在较远距离实现电离室电流数据可靠传输，有利于实现远程数据监测。电源电路则主要由LDO稳压电源电路、隔离稳压电源电路组成，为整个系统的模拟电路和数字电路供电。最后将电流检测电路整体安装在屏蔽机壳中进行屏蔽，实现了关键部件的双层屏蔽。

参照图2，一些实施例中，所述控制模块包括主控单元和外围电路。所述主控单元为单片机；所述单片机与所述模数转换电路连接。所述外围电路包括接口电路和看门狗电路；所述接口电路和所述看门狗电路分别与所述单片机电连接；所述单片机通过所述接口电路与上位机通信连接。

下面结合具体的实施方式，对本申请的方案进行拓展说明。

第一方面，本申请的方案能够实现快速测量功能。

两种较常用的检测极微弱电流信号的方法为电容反馈积分法和汤姆逊平衡法，这两种方法的大致原理都是利用极微弱电流为电容充电后，通过测量电容两极板的电压差来实现电流的检测，利用这种方法实现的电流检测，在保证电容稳定性的前提下可获得较高的测量精度。但是，极微弱电流为电容充电的速度极慢，使测量时间大大增加，甚至可以达到数小时。

为实现微弱电流的快速检测，本申请的方案设计了一种改进型的I-V测量电路，其测量原理如图3所示。

一些实施例中，所述I-V转换电路包括静电计级运放U1；所述静电计级运放U1的输入端用于接收待测量的电流信号，输出端连接到所述信号调理电路。

参照图3，图中的RES+端与RES-端添加合适阻值的电阻，可以构成一个基本的电流-电压转换电路。被测电流通过端子J1接入，经过高值电阻转换为合适范围内的电压信号(即图中TP1测试点的对地电压值)，通过检测到电压信号的特性以及反馈电阻阻值的大小可以计算出被测电流的大小。高阻法的响应速度非常迅速，只要流过稳定的电流值，电阻两端就会检测到稳定的电压值。所以，以高阻法作为基本原理的电流检测设备，其响应时间主要取决于电路中的其他元器件(比如运算放大器)达到新的平衡的速度，以及后期信号处理耗费的时间。

本方案在选用了保证测量速度的高阻法原理的同时，还尽可能多地设计模拟滤波器进行滤波(在后续的高精度测量部分有详细介绍)，减少数字信号的处理所耗费的时间。在最后的测试中，100fA大小的被测电流从开始检测到示数稳定最长时间不超过15秒钟，实现了快速测量的功能。

第二方面，本申请的方案能够实现极宽量程的测量。

本方案设计了量程切换电路来快速、准确地切换量程，达到宽量程快速测量的目的。本方案的电流准确测量范围为0.05pA-0.5mA，达到了10个数量级的极宽量程电流测量。

一般来说，单个定值电阻的电流测量跨度范围为10³(即最高测量电流值与最低测量电流值比值为10³)，在精度要求极高的电路中，单个定值电阻的电流测量跨度范围就缩小为10²甚至更小。所以说仅仅依靠一个定值电阻来完成如此宽量程的电流测量是不现实的。这样看来，交由单个电阻的测量电流范围越小就越能保证精度，完成电流测量的反馈电阻网络包含越多阻值的电阻就能保证拼接在一起的测量范围越宽。本方案利用了多达八个定值电阻构成了切换量程的电阻网络，平均每个定值电阻的测量跨度范围大约为20，有效地保证了测量精度。

如图4所示，每个量程切换档位的具体电路主要包括反馈电阻、继电器和开关管。利用内部为机械结构、体积小、开关速度快、寿命长的单簧管继电器RLY1通过单片机输出的电平信号RESRELAY_1控制反馈电阻R5是否连入I-V转换电路的反馈网络中。由于继电器的控制部分由隔离电源进行供电(下文隔离电源的设计中有详细介绍)，并且单片机输出的数字信号也与模拟信号部分进行了隔离，所以此部分电路设计引入的噪声干扰可以忽略不计，在完成量程切换工作的同时最大程度地避免了对测量精度的影响。

参照图4，一些实施例中，所述量程切换电路包括多个档位电路；所述档位电路包括反馈电阻R5、继电器RLY1和开关管Q1。所述反馈电阻与所述继电器的开关触点串联，该串联线路连接在所述静电计级运放的输入端和输出端之间。所述继电器的控制部分与所述开关管串联，所述开关管的控制端与所述控制模块电连接。

第三方面，本申请的方案能够实现高精度测量。

测量精度是电流检测设备中最关键、最重要的指标，本方案通过合理规划测量方案、精心设计屏蔽系统、有针对性地设计合适的滤波降噪方案等一系列措施达到了测量精度高于0.2％～1％的指标。

由于被测电流信号极其微弱，而阻抗再高的材料都无法做到真正意义上的绝缘，因此电流检测电路中的PCB材质会成为不可忽视的漏电介质，PCB材料的绝缘能力直接关系到I-V转换电路的转换精度。目前常用的绝缘性比较好的PCB材质为FR-4(环氧树脂)、特氟龙(聚四氟乙烯)、蓝宝石以及聚苯乙烯。其中，蓝宝石造价昂贵，聚苯乙烯耐腐蚀性差；特氟龙有很高的绝缘阻抗，耐腐蚀性也很强，但是由于特氟龙材质本身比较柔软难以加工，并且特氟龙材质在机械应力下易自发形成电流干扰，影响测量稳定性，不适合用作为极微弱电流检测设备的PCB材质。本方案最终采用阻抗相对略低，但耐腐蚀性较强、制板难度较低的FR-4材质定制PCB板。

一些实施例中，所述测量模块设置于屏蔽罩内部；所述屏蔽罩为双层结构，包括外屏蔽体和内屏蔽体；所述外屏蔽体连接信号地，所述内屏蔽体连接到所述静电计级运放的保护电平管脚。所述装置整体安装在屏蔽机壳中。

保护工作是高阻抗工作的基础。需要保护的目标信号应该被另一种驱动到保护电压的导体包围。在实际的生产应用中无法做到理想的保护状态，本方案通过一些保护措施有效地提高了测量电路的性能：在输入信号周围15mil(1mil＝0.0254mm)处添加保护环(如图5所示)以及在信号下层留出一块保护铜层。

此外，由于静电计级别的运放极其敏感，可轻松检测手或纸张的移动。此类影响不是周期性或可预测的，它们可能显现为古怪的直流漂移。为降低环境中各种电磁信号的干扰，还需利用一些屏蔽体将I-V转换电路进行屏蔽。屏蔽体是指在高阻抗输入与干扰源之间增加一块导电材料，并且导电材料必须电气连接到低阻抗源(如信号地)。屏蔽体与保护体的物理构造几乎相同。由于这种相似性，许多保护结构也能提供屏蔽。本方案为了保证屏蔽效果，设计了“盒中盒”的双屏蔽结构，外屏蔽体连接信号地，内屏蔽体连接到静电计级运放ADA4530-1的保护电平管脚。

一些实施例中，该装置的PCB板采用环氧树脂材质制成。在所述PCB板上，待测量电流信号的输入端周围设置有保护环；所述PCB板的下层设置有保护铜层。

保护和屏蔽的工作可以很大限度地抑制外界噪声干扰，提高电路的测量性能，但是仍会有一些噪声信号诸如电路工作时的机械振动噪声、元器件的热噪声、工频干扰等噪声。这种电路本身具有的或者伴随输入信号的噪声无法通过保护和屏蔽来抑制，滤波是降低这些噪声干扰的有效手段。为降低电路的噪声水平，设计了三种滤波的手段，分别是针对模拟信号搭建的八阶有源低通滤波器(如图6所示)、ADC内部的可编程滤波器以及针对数字信号噪声的软件滤波算法。经过滤波后电流值测量的精密度极高，最小电流测量档的绝对误差小于5fA，极大程度地满足了测量的需求。

如图6所示，一些实施例中，所述信号调理电路包括低通滤波器；所述低通滤波器为八阶有源低通滤波器。需要说明的是，图6(a)～(d)顺序拼接为一体的完整电路图才是八阶有源低通滤波器；图中示出的是12Hz低通滤波器，其f0＝12Hz。

抑制噪声的工作中最重要的部分就是在噪声的源头处就进行抑制处理。在精度要求极高的电路中，电源信号噪声是不可忽略的噪声信号干扰源。电源中信号的纹波大小直接影响到使用该电源的各模块电路噪声水平。电源隔离技术可以很大程度地限制噪声信号从电源和地信号的引入。本方案选用了电源纹波较低的锂电池作为电源，在内部利用金升阳公司的隔离电源模块IB0505S-W75R3设计了隔离电源电路，生成了两路隔离的电源电压，经过电平转换后分别为单片机等数字信号部分以及隔离的RS485模块进行供电(如图7)，实现了模拟信号、数字信号与向显示端传输数据的RS485总线三部分电源完全隔离。

一些实施例中，所述电源模块包括模拟电源和数字电源；所述模拟电源向所述测量模块供电，所述数字电源向所述控制模块供电。所述模拟电源为线性稳压电源电路、所述数字电源为隔离稳压电源电路。

参照图7，所述隔离稳压电源电路能够输出两路隔离的电源电压，其中一路给所述主控单元和所述看门狗电路供电，另一路给所述接口电路供电。

虽然模拟信号、数字信号与数据传输部分进行了电源完全隔离的设计，但是为了保证模拟电路中ADC的SPI总线数字信号输出仍然要与单片机进行良好的通讯，利用磁隔离器ADμM1401BRW设计了信号隔离传输电路进行单片机与ADC的隔离通讯(图8)，这样的设计既保证了模拟电路免受数字信号电平频繁转换带来的的噪声干扰，又确保了各部分模块能够进行良好的通讯传输。最后，在电路工作频率普遍为低频(小于1MHz)的情况下，为了降低地线公共阻抗，模拟电路部分使用并联单点接地的设计。

参照图8，一些实施例中，所述模数转换电路与所述控制模块之间通过信号隔离传输电路进行通信连接；所述信号隔离传输电路包括磁隔离器。

为了降低测量电路自身带来的噪声干扰与直流漂移，本方案利用低噪、低漂移的器件设计了模拟电路部分。I-V转换电路(图3)中的高值电阻选用玻璃密封电阻器或金属氧化物电阻，这两种电阻稳定性极高。本方案选用的电阻大部分温漂小于50PPM/℃，电阻中最大的温漂数值不超过100PPM/℃，阻值受温度变化极小。小于1GΩ的取样电阻上并联一个3pF左右的云母电容来避免电路产生自激振荡，云母电容相较于其他材质的电容具有自身电感和漏电损耗都很小、可靠性高、性能稳定以及容量精度高等优点。同理，在进入ADC之前的分压调理电路中，本方案选择温漂低至2PPM/℃的薄膜电阻器作为分压电阻，来保证电路稳定的性能。选用了ADI公司的24位高精度模数转换器AD7172-2，结合高精度电压基准ADR4525设计了的ADC采样电路。

如图9所示，一些实施例中，所述模数转换电路包括基准电压源U3和模数转换器；所述基准电压源U3连接于所述模数转换器的REF管脚，所述模数转换器的输出端连接到所述控制模块。

第四方面，本申请的方案能够实现自动刻度校准功能。

由于仪器内部器件存在着不确定的直流偏置，再加上使用环境的差异以及仪器内部老化的因素，极微弱电流检测仪器一般都需要定期进行校准来保证所测得的数据的准确度。但是用于其校准的极微弱电流源价格昂贵，所以很难保证每一台电流检测的仪器都配有一台可以为其提供校准信号的电流源，仪器如果具有自动校准的功能就会使电流检测装置的可用性大大提高。本方案利用了Keithley公司的Model-6430数字电流源表对电流检测装置的各个量程进行手动校准后，又额外添加了一键自动校准功能。自动校准功能可以使电流检测设备在没有电流源表的情况下将各个量程档进行校零处理。

本方案利用数模转换器AD7172-2自带的校准模式，使用单片机控制ADC进行校准刻度，具体的单片机控制软件流程如图10所示。

参照图10，在电流检测装置开机后，先进行各模块的初始化参数配置，通过RS485接收到的指令判断是否进行仪器校准，如果不进行校准则进入测量模式进行电流值的测量，选择进入校准模式后可以选择进行手动校准或者自动校准，手动校准分为各档的零点评校准与满量程校准，需要利用电流源表调整合适的电流值进行极其精确的校准。自动校准模式则进行得比较快速，方便，当不进行电流输入(输入电流值为0)得情况下启动自动校准，系统会依次调整到各个测量档位并分别进行若干次测量，最后将测量均值写入八个字节的偏置寄存器中，在接下来的测量中，使用自动校准后的偏置寄存器的数据进行测量数据的修正，这就达到了自动刻度校准的功能。

本方案经过广泛的调研，吸取了各种常见的活度计设计的优点，采用合适的方法以及一系列的措施研制了一套小体积，测量范围为0.05pA～0.5mA，0.5pA以内绝对测量误差小于5fA，其余有效测量范围内测量精度为0.2％-1％，0.5pA以上电流值响应速度小于2s，0.5pA以下电流值响应速度小于16s的电流检测设备，在明显提高了电流测量的各方面指标的同时附加了一键自动校准、本底自动扣除等功能，使仪器兼具高性能与实用性，为放射性药品活度现场测量的实际应用打下了基础。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种微弱电流测量装置，其特征在于，包括：测量模块、控制模块和电源模块；所述电源模块给所述测量模块和所述控制模块供电；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述I-V转换电路包括静电计级运放；所述静电计级运放的输入端用于接收待测量的电流信号，输出端连接到所述信号调理电路。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述量程切换电路包括多个档位电路；所述档位电路包括反馈电阻、继电器和开关管；

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述测量模块设置于屏蔽罩内部；所述屏蔽罩为双层结构，包括外屏蔽体和内屏蔽体；所述外屏蔽体连接信号地，所述内屏蔽体连接到所述静电计级运放的保护电平管脚；

所述装置整体安装在屏蔽机壳中。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该装置的PCB板采用环氧树脂材质制成；

6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于：所述信号调理电路包括低通滤波器；所述低通滤波器为八阶有源低通滤波器。

7.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于：所述控制模块包括主控单元和外围电路；

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述电源模块包括模拟电源和数字电源；所述模拟电源向所述测量模块供电，所述数字电源向所述控制模块供电；

9.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于：所述模数转换电路与所述控制模块之间通过信号隔离传输电路进行通信连接；所述信号隔离传输电路包括磁隔离器。

10.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于：所述模数转换电路包括基准电压源和模数转换器；所述基准电压源连接于所述模数转换器的REF管脚，所述模数转换器的输出端连接到所述控制模块。