随着用户对电子设备安全性测试要求越来越高,需要对电气安全测试设备输出的高压信号质量进行准确测量与评估,以衡量其测量有效性和结果可信度。其中,不仅要求测量交直流高压信号的有效值、平均值、频率,还要能检测信号频谱、失真度、纹波,及过渡过程的特征参数。传统高压测量设备功能单一、集成化程度低,且缺少频域及过渡过程特征参数测量功能,难以满足评估高压信号源性能的需求。针对这一现状,本学位论文对50V~20kV交直流高压信号的时域、频域、过渡过程特征参数测量方法进行深入研究,并设计和开发适用于电气安全测试设备性能评估的多参量高压表。本学位论文主要完成内容包括:在对高电压检测、电流/电压变换、高精度整周期数据采集与信号处理等关键技术研究的基础上,设计了高性能的系统总体架构;深入研究并设计了基于FPGA+MCU的高压表嵌入式硬件系统,包括具有高稳定度、频带范围宽的高电压检测装置、具线性隔离技术的高精度电流检测装置、高精度频率测量模块及数字控制模块等电路;采用分层、模块化技术设计了基于FPGA+MCU的高压表嵌入式系统软件,在FPGA中实现了高速数据采集控制、频率测量、过渡时间在线测量及通信接口等模块;在MCU中实现测量控制、信号处理、校准、通信以及界面显示等功能。经检测,本课题设计开发的20kV高精度多参量高压表样机,能够实现50V~20kV,10uA~200mA的电压电流有效值/平均值测量,测量精度可达0.3%,能进行信号纹波、频谱、失真度、频率等测量,达到了项目指标要求,现已通过验收,并被多个科研院所选用。