專(zhuān)利名稱(chēng)：直流電流非接觸測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電流的測(cè)量方法，尤其是涉及直流電流非接觸測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，許多直流系統(tǒng)回路都需要測(cè)量電流的大小，而直流電流的常規(guī)測(cè)量方法是串聯(lián)測(cè)量，即先把直流回路斷開(kāi)后再把電流表串入直流回路進(jìn)行測(cè)量，但是在許多應(yīng)用領(lǐng)域，這種串聯(lián)是不允許的，如鐵路信號(hào)系統(tǒng)，斷開(kāi)回路會(huì)造成列車(chē)停運(yùn)甚至事故。因此采用非接觸測(cè)量是解決這一問(wèn)題的一種辦法。目前，直流電流非接觸測(cè)量，一是采用霍爾傳感器加電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于霍爾傳感器溫度漂移和零點(diǎn)漂移較大，所以測(cè)量精度不高，因此通常只用于大電流(安級(jí))的測(cè)量。另一種方法是采用磁調(diào)制式原理，但由于受測(cè)量原理的限制，該方法僅能測(cè)量微安或毫安級(jí)的小電流，隨著被測(cè)直流電流的增大，其線性誤差也隨之增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種測(cè)量精度高、范圍寬的直流電流非接觸測(cè)量方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述方法實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的直流電流非接觸測(cè)量方法，它包含下述步驟a、在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個(gè)繞組，即激磁繞組W1，測(cè)量繞組W2，和一個(gè)反饋繞組W4；將測(cè)量繞組W2的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸出端電連接；b、將被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3穿過(guò)所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對(duì)稱(chēng)的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過(guò)所述檢測(cè)電路檢測(cè)出測(cè)量繞組W2的相移時(shí)間△t；所述的相移時(shí)間是指被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3所產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)會(huì)破壞鐵芯A中交變磁通的對(duì)稱(chēng)性，此時(shí)測(cè)量繞組W2的輸出將反映出對(duì)稱(chēng)性被破壞的程度——信號(hào)的正負(fù)半波不對(duì)稱(chēng)，也就是正負(fù)半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負(fù)半波各自所占的時(shí)間t2、t1相減得到一個(gè)時(shí)間差，即為相移時(shí)間△t；d、通過(guò)檢測(cè)到的相移時(shí)間△t為正值或?yàn)樨?fù)值即可確定被測(cè)直流電流I的方向和大致強(qiáng)度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測(cè)直流電流I方向相反，用以削弱被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，然后再檢測(cè)相移時(shí)間△t，再調(diào)整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時(shí)間△t逼近0，當(dāng)相移時(shí)間△t＝0時(shí)，此時(shí)反饋繞組W4完全抵消了由被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，用此時(shí)的反饋電流I0的數(shù)值乘以反饋繞組W4的匝數(shù)即得被測(cè)直流電流I的大小。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞有激磁繞組W1，測(cè)量繞組W2，和一個(gè)反饋繞組W4，并將測(cè)量繞組W2的兩端抽頭與檢測(cè)電路信號(hào)輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸出端電連接。這樣通過(guò)反饋繞組W4中的反饋電流I0所產(chǎn)生的偏置磁場(chǎng)去抵消被測(cè)電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，消除了磁調(diào)制式測(cè)量的非線性誤差，因此，本測(cè)量方法對(duì)直流電流進(jìn)行非接觸在線測(cè)量，所測(cè)得的直流電流精度不受被測(cè)直流電流大小的影響，從而實(shí)現(xiàn)了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測(cè)量。同時(shí)本測(cè)量方法操作簡(jiǎn)便、快捷。


圖1為本發(fā)明所述高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A、激磁繞組W1、測(cè)量繞組W2、反饋繞組W4以及被測(cè)導(dǎo)線W3組合在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中a為本發(fā)明所述激磁電流i的電流波形圖。
圖2中b為本發(fā)明所述被測(cè)直流電流I＝0時(shí)環(huán)形鐵芯A磁化波形圖。
圖2中c為本發(fā)明所述被測(cè)直流電流I＝0時(shí)測(cè)量繞組W2輸出電壓波形圖。
圖2中d為本發(fā)明所述被測(cè)直流電流I≠0時(shí)環(huán)形鐵芯A磁化波形圖。
圖2中e為本發(fā)明所述被測(cè)直流電流I≠0時(shí)測(cè)量繞組W2輸出電壓波形圖。
具體實(shí)施例方式
如圖所示，(t1、t2)為相移時(shí)間，本發(fā)明所述的直流電流非接觸測(cè)量方法，它包含下述步驟a、在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個(gè)繞組，即激磁繞組W1，測(cè)量繞組W2，和一個(gè)反饋繞組W4；將測(cè)量繞組W2的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸出端電連接；b、將被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3穿過(guò)所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對(duì)稱(chēng)的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過(guò)所述檢測(cè)電路檢測(cè)出測(cè)量繞組W2的相移時(shí)間△t；所述的相移時(shí)間是指被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3所產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)會(huì)破壞鐵芯A中交變磁通的對(duì)稱(chēng)性，此時(shí)測(cè)量繞組W2的輸出將反映出對(duì)稱(chēng)性被破壞的程度——信號(hào)的正負(fù)半波不對(duì)稱(chēng)，也就是正負(fù)半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負(fù)半波各自所占的時(shí)間t2、t1相減得到一個(gè)時(shí)間差，即為相移時(shí)間△t；d、通過(guò)檢測(cè)到的相移時(shí)間△t為正值或?yàn)樨?fù)值即可確定被測(cè)直流電流I的方向和大致強(qiáng)度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測(cè)直流電流I方向相反，用以削弱被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，然后再檢測(cè)相移時(shí)間△t，再調(diào)整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時(shí)間△t逼近0，當(dāng)相移時(shí)間△t＝0時(shí)，此時(shí)反饋繞組W4完全抵消了由被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，用此時(shí)的反饋電流I0的數(shù)值乘以反饋繞組W4的匝數(shù)即得被測(cè)直流電流I的大小。
例如被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3為1匝，反饋繞組W4為2000匝，被測(cè)直流電流I＝50A，當(dāng)△t＝0時(shí)，只有反饋電流I0＝25mA且方向和被測(cè)直流電流I相反時(shí)才能抵消由被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的偏置磁場(chǎng)，所以測(cè)量反饋電流I0即可計(jì)算出被測(cè)直流電流I的數(shù)值，即I＝25mA×2000＝50A。
權(quán)利要求
1.一種直流電流非接觸測(cè)量方法，其特征在于它包含下述步驟a、在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個(gè)繞組，即激磁繞組W1，測(cè)量繞組W2，和一個(gè)反饋繞組W4；將測(cè)量繞組W2的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測(cè)電路輸出端電連接；b、將被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3穿過(guò)所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對(duì)稱(chēng)的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過(guò)所述檢測(cè)電路檢測(cè)出測(cè)量繞組W2的相移時(shí)間Δt；所述的相移時(shí)間是指被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3所產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)會(huì)破壞鐵芯A中交變磁通的對(duì)稱(chēng)性，此時(shí)測(cè)量繞組W2的輸出將反映出對(duì)稱(chēng)性被破壞的程度——信號(hào)的正負(fù)半波不對(duì)稱(chēng)，也就是正負(fù)半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負(fù)半波各自所占的時(shí)間t2、t1相減得到一個(gè)時(shí)間差，即為相移時(shí)間Δt；d、通過(guò)檢測(cè)到的相移時(shí)間Δt為正值或?yàn)樨?fù)值即可確定被測(cè)直流電流I的方向和大致強(qiáng)度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測(cè)直流電流I方向相反，用以削弱被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，然后再檢測(cè)相移時(shí)間Δt，再調(diào)整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時(shí)間Δt逼近0，當(dāng)相移時(shí)間Δt＝0時(shí)，此時(shí)反饋繞組W4完全抵消了由被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，用此時(shí)的反饋電流I0的數(shù)值乘以反饋繞組W4的匝數(shù)即得被測(cè)直流電流I的大小。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種直流電流非接觸測(cè)量方法，它包含下述步驟a.在高導(dǎo)磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個(gè)繞組，b.將被檢測(cè)直流回路的導(dǎo)線W3穿過(guò)所述環(huán)形鐵芯A；c.向激磁繞組W1通入交變對(duì)稱(chēng)的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過(guò)所述檢測(cè)電路檢測(cè)出測(cè)量繞組W2的相移時(shí)間Δt；d.通過(guò)檢測(cè)到的相移時(shí)間Δt為正值或?yàn)樨?fù)值即可確定被測(cè)直流電流I的方向和大致強(qiáng)度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測(cè)直流電流I方向相反，用以削弱被測(cè)直流電流I產(chǎn)生的直流偏置磁場(chǎng)，當(dāng)相移時(shí)間Δt＝0時(shí)，用此時(shí)的反饋電流I0的數(shù)值乘以反饋繞組W4的匝數(shù)即得被測(cè)直流電流I的大小。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R19/00GK1800862SQ200610017348
公開(kāi)日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2006年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者張興杰, 王清波 申請(qǐng)人:王清波, 張興杰