[實(shí)用新型]一種用于高精度電流測(cè)量?jī)x器的溫度測(cè)量及補(bǔ)償裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720867844.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-18
• 公開（公告）號(hào): CN206960534U
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏武;蔣勁剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 工業(yè)和信息化部電子第五研究所
• 主分類號(hào): G01R15/00
• 分類號(hào): G01R15/00
• 代理公司: 北京英特普羅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11015
• 代理人: 齊永紅,劉強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電流測(cè)量技術(shù)，尤其涉及一種用于高精度電流測(cè)量?jī)x器的溫度測(cè)量及補(bǔ)償裝置。

背景技術(shù)

分流器測(cè)電流法是目前用于交直流電流精密測(cè)量的主流方法，分流器法的原理簡(jiǎn)單，在直流和交流低頻率電流的測(cè)量中，表現(xiàn)出極高的準(zhǔn)確度和較快的響應(yīng)速度；在傳統(tǒng)的電流測(cè)量領(lǐng)域，只要不涉及到測(cè)量回路與被測(cè)電流之間電隔離的場(chǎng)合，分流器法是精密電流測(cè)量的較佳方案。

分流器測(cè)電流法的測(cè)量原理實(shí)際上是I-V電流轉(zhuǎn)換測(cè)量原理，即當(dāng)被測(cè)電流從分流電阻I-V核心器件上流過(guò)時(shí)，在I-V轉(zhuǎn)換核心器件的電壓采樣端對(duì)電壓進(jìn)行測(cè)量，由于已知I-V轉(zhuǎn)換核心的阻值大小，因而可直接計(jì)算出被測(cè)電流的有效值，其測(cè)量原理如下圖1所示。

目前分流器測(cè)電流法的缺點(diǎn)在于，電流流經(jīng)I-V轉(zhuǎn)換核心后，I-V轉(zhuǎn)換核心將持續(xù)發(fā)熱，不斷累加的熱量聚集難以快速消散，I-V轉(zhuǎn)換核心溫度快速上升，導(dǎo)致I-V轉(zhuǎn)換核心的電阻量值發(fā)生變化，電壓采樣端的電壓因此也發(fā)生變化，導(dǎo)致電流的測(cè)量準(zhǔn)確度難以提高。另外，外界溫度的變化也將導(dǎo)致I-V轉(zhuǎn)換核心的阻值發(fā)生變化，同樣導(dǎo)致電流的測(cè)量準(zhǔn)確度難以提高。

功率系數(shù)用于表征大功率負(fù)載時(shí)I-V轉(zhuǎn)換核心自發(fā)熱引起的電阻值變化情況，有負(fù)載不均勻、局部過(guò)熱的現(xiàn)象產(chǎn)生。如果I-V轉(zhuǎn)換核心的功率系數(shù)大，發(fā)熱后核心器件本身電阻值的變化大，對(duì)精密電流測(cè)量產(chǎn)生很大的影響，因此功率系數(shù)越小越好。

溫度系數(shù)是外界溫度變化導(dǎo)致I-V轉(zhuǎn)換核心器件電阻值產(chǎn)生的變化。由于儀器外部的溫度環(huán)境的波動(dòng)范圍比較大，核心器件的溫度系數(shù)導(dǎo)致的阻值變化對(duì)電流測(cè)量的影響也比較大。如采用10ppm溫度系數(shù)的分流器，在20℃環(huán)境中標(biāo)定，在30℃使用時(shí)將產(chǎn)生100ppm的偏差。因此溫度系數(shù)也是越小越好。

目前業(yè)界針對(duì)用于精密電流測(cè)量的I-V轉(zhuǎn)換核心的溫度補(bǔ)償主要方案是通過(guò)硬件模擬電路進(jìn)行補(bǔ)償，即利用安裝在I-V轉(zhuǎn)換核心上的具有相反溫度系數(shù)的熱敏電阻對(duì)其進(jìn)行溫度補(bǔ)償；該補(bǔ)償方案的問(wèn)題在于，由于元器件固有的I-V特性，每種元器件的溫度系數(shù)都是獨(dú)一無(wú)二的，用于補(bǔ)償?shù)臒崦綦娮韬捅谎a(bǔ)償?shù)腎-V轉(zhuǎn)換核心器件的溫度系數(shù)不可能做到大小完全相等，即無(wú)法做到全溫度范圍補(bǔ)償。兩種不同元器件的溫度系數(shù)可能差異很大，在較寬的溫度范圍內(nèi)，極容易造成欠補(bǔ)償或者過(guò)補(bǔ)償。因此，采用此種方案只能在有限的一小段溫度范圍內(nèi)，近似認(rèn)為溫度系數(shù)差異不大，能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)補(bǔ)償目的。上述缺點(diǎn)決定了，第一種補(bǔ)償方案的補(bǔ)償精度不可能很高，難以實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確度電流精密測(cè)量的目的。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種用于高精度電流測(cè)量?jī)x器的溫度測(cè)量及補(bǔ)償裝置，它具有工作穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高和補(bǔ)償效果好的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種用于高精度電流測(cè)量?jī)x器的溫度測(cè)量及補(bǔ)償裝置，其特征在于，它包括I-V轉(zhuǎn)換模塊以及用于檢測(cè)I-V轉(zhuǎn)換模塊溫度的溫度測(cè)量單元，I-V轉(zhuǎn)換模塊和溫度測(cè)量單元分別電連接于運(yùn)算處理及補(bǔ)償模塊，該運(yùn)算處理及補(bǔ)償模塊還連接有顯示模塊。

所述溫度測(cè)量單元與運(yùn)算處理及補(bǔ)償模塊之間依次電連接有第一信號(hào)調(diào)理電路和第一A/D轉(zhuǎn)換電路。

所述I-V轉(zhuǎn)換模塊與運(yùn)算處理及補(bǔ)償模塊之間依次電連接有第二信號(hào)調(diào)理電路和第二A/D轉(zhuǎn)換電路。

優(yōu)選的是：所述溫度測(cè)量單元為鉑電阻溫度傳感器，該鉑電阻溫度傳感器緊貼于I-V轉(zhuǎn)換模塊的散熱器上。

所述第一信號(hào)調(diào)理電路和第二信號(hào)調(diào)理電路包括電橋測(cè)量電路和放大電路。

所述第二信號(hào)調(diào)理電路和第二A/D轉(zhuǎn)換電路之間還設(shè)有有效值轉(zhuǎn)換電路和濾波緩沖器。

優(yōu)選的是：所述第二A/D轉(zhuǎn)換電路還包括分別對(duì)交直流電壓模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化采樣的切換開關(guān)。所述運(yùn)算處理及補(bǔ)償模塊為MCU。

本實(shí)用新型的有益效果為：本實(shí)用新型利用利用溫度測(cè)量單元對(duì)I-V轉(zhuǎn)換模塊多點(diǎn)精密測(cè)量，利用檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)I-V轉(zhuǎn)換核心的阻值進(jìn)行補(bǔ)償；整個(gè)溫度測(cè)量及補(bǔ)償裝置工作穩(wěn)定可靠，具有測(cè)量精度高，補(bǔ)償效果好，補(bǔ)償溫度范圍寬，響應(yīng)快速等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)楦呔入娏鳒y(cè)量?jī)x提供可靠和準(zhǔn)確的溫度補(bǔ)償，大幅減小了分流器I-V轉(zhuǎn)換核心溫度變化對(duì)帶來(lái)阻值變化導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確的影響，從而極大的提高了電流測(cè)量的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有分流器法進(jìn)行電流測(cè)量的電路原理圖。

圖2為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)方框圖。

圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施過(guò)程中的電路連接結(jié)構(gòu)方框圖。

具體實(shí)施方式