微弱信号测量是一门重点研究如何有效抑制各类噪声与提高信噪比的新兴学科,在诸如生物医疗器械、新型纳米材料、电化学分析以及核技术等众多领域有着广泛的应用。在核电领域,微电流检测技术是自给能探测器在线中子测量的关键技术之一,而自给能探测器是监测堆中子通量进而控制反应堆功率的重要部件,堆用自给能中子通量探测器输出信号的动态范围为pA~μA,需匹配后置微电流测量电路。目前,常用微电流测量仪器结构复杂、适用性差,维护困难。难以满足核电现场监控的需要。中广核研究院与成都理工大学合作研发自给能探测器配套的信号采集与处理系统,以实现对反应堆中子通量的高精度监测。。论文的主要研究内容如下:(1)微电流测量方法研究。分析微电流测量方法的基本原理与优缺点,选择低时延、高精度的微电流测量方法,在保证测量精度的前提下尽可能地降低响应时间。(2)微电流测量电路研发。采用跨阻变换法设计微电流仪的硬件电路。微电流仪通过模拟开关切换量程,凭借数据采集电路对放大电路输出信号进行模数转换以及降噪处理,并通过总线与上位机通信。(3)微电流测量的影响因素研究。深入研究降低微电流测量精度的影响因素,采用特殊的屏蔽设计和电路补偿,分别抑制各类干扰因素。(4)测量装置的性能测试。利用标准信号源对测量装置的准确度、精密度、线性度以及零点稳定性等技术指标进行测试。论文取得以下成果:(1)研制了针对微弱电流测量需求的硬件电路,包括低纹波电源、跨阻放大及量程切换电路和高精度模数转换电路,设计微弱电流信号的测试信号源,并进行特殊的电磁屏蔽设计,并制作了样机。(2)开发了基于FPGA和高分辨率模数转换器的高精度数据采集与控制模块,通过PC端上位机的串口调试助手,初步实现弱电流信号在线测量。(3)针对I/V电路的自激振荡问题,开展了理论研究与试验,结果表明:在1GΩ~100GΩ反馈电阻上并联10pF~200pF电容可以有效地消除电阻反馈引起的自激振荡。(4)微电流测量装置性能指标的评定。利用标准信号源对系统的准确度、精密度、线性度以及零点稳定性等技术指标进行测试。结果表明:系统的准确度相对误差能够达到5%,精密度优于0.0801%,线性度优于0.9981,12小时内零点波动小于0.29μV。