本发明专利技术题为具有径向双安装传感器的非接触式电参数测量设备。本文提供了用于操作和校准电参数测量设备的系统和方法。该设备可包括电流传感器，该电流传感器包括围绕接纳被测试载流导体的测量区域定位的多个磁场传感器。该传感器可包括多个磁场传感器同心环，该多个磁场传感器同心环提供忽略来自该测量区域之外的导体或其他部件的准确测量。该传感器可用于确定被测试导体的位置，并且此类信息可用于通过考虑该导体的位置来产生准确测量。还可提供一种校准系统，该校准系统操作以产生校准数据，该校准数据随后用于提供更准确测量。该校准数据可包括一个或多个查找表、用于一个或多个数学公式的系数或其他类型的数据。个数学公式的系数或其他类型的数据。个数学公式的系数或其他类型的数据。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有径向双安装传感器的非接触式电参数测量设备
技术介绍
[0001]本公开一般涉及电参数测量设备，并且更具体地涉及非接触式电参数测量设备。
[0002]相关技术描述
[0003]电压表是用于测量电路中的电压的仪器。测量多于一种电特性的仪器称为万用表，并且操作以测量故障排除、服务和维护应用通常需要的许多参数。此类参数通常包括交流(AC)电压和电流、直流(DC)电压和电流以及电阻或通断性。还可以测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。
[0004]对于测量AC电压的常规电压表或万用表而言，需要使至少两个测量电极或探头与导体电流接触，这通常需要切除绝缘电线的一部分绝缘体或提前提供测量端子。除了需要暴露的电线或端子进行电流接触之外，由于存在被电击或触电的风险，将电压表探头接触到剥离的电线或端子的步骤可能相当危险。可使用“非接触式”电压测量设备来检测交流(AC)电压的存在，而不需要与电路进行电流接触。当检测到电压时，通过指示(诸如灯光、蜂鸣器，或振动电机)提醒用户。然而，此类非接触式电压检测器仅提供AC电压存在或不存在的指示，并且不提供AC电压的实际量值(例如，RMS值)的指示。
[0005]例如，由于万用表测试引线和电路承载电流的容量，所以采用内部分流器的通用万用表可限制为最大十安培。此外，万用表通常必须使用内部保险丝进行保护，以防止过大的电流电平流过万用表，这既是出于安全原因，也是为了防止损坏万用表。移除熔断保险丝存在困难，外加购买替换保险丝需要一定的时间和成本，这使得期望获得不需要内部保险丝的非接触式电流测量仪器。
[0006]钳式万用表通过采用感测载流导体中的电流而不必切断载流导体或断开包括载流导体的电路的一体式电流钳来提供比通用万用表更好的测量电流的能力。电流钳通常与万用表在同一外壳中提供，该万用表使用单独的测试探头以常规方式测量其他参数，诸如电压和电阻。电流钳围绕载流导体闭合以感测由电流产生的磁场。电流钳为万用表的测量提供电压信号，该万用表计算并显示测量的电流电平。因为没有电流从载流导体通过钳式万用表分流，所以已在很大程度上消除了对可测量的最大电流的限制。同样地，钳式万用表中的内部保险丝已被消除。
[0007]为了获得有效的电流测量，电流钳中的磁芯必须环绕载流导体，以便闭合电流钳。必须机械地致动电流钳以打开钳口，插入载流导体，然后围绕载流导体闭合钳口。钳口必须对准以完成磁芯以便获得有效的电流测量。由于磁芯上使用了大量的铁，所以钳式万用表在物理上也会很重。此外，高电平的电流可使得磁芯饱和。因此，钳式万用表的电流测量容量限于不使磁芯饱和的电流电平。此外，频率带宽和相位角的性能也受到限制，这取决于磁性材料。
[0008]另外，诸如罗哥夫斯基(Rogowski)线圈的其他磁场/磁通量测量方法具有其他缺点，例如不能够测量DC电流并且需要积分器来恢复原始电流波形和量值。
[0009]此外，对于诸如电流钳或分裂铁芯式变压器的一些电参数测量设备而言，被测试导体可自由定位在测量设备的前端或探头端部内的各种物理位置处。在某些情况下，被测试导体的可变位置可不利地影响被测试导体的一个或多个电参数(例如，电压、电流、功率)的测量，从而导致不准确的测量结果。因此，在执行一个或多个电参数的测量时确定被测试导体的位置和/或补偿所确定的位置将是有利的。
技术实现思路
[0010]电参数测量设备可概括为包括：前端，该前端包括大小和尺寸被设计为接纳被测试导体的开口；多个磁场传感器，该多个磁场传感器围绕开口设置在支撑构件上，该多个磁场传感器包括：定位在距开口的中心第一径向距离处的第一组相等地间隔开的磁场传感器，和定位在距开口的中心第二径向距离处的第二组相等地间隔开的磁场传感器，该第二径向距离大于该第一径向距离，并且第一组中的每个磁场传感器与第二组中的对应的磁场传感器径向对准；和控制电路，该控制电路操作地耦合到多个磁场传感器，该控制电路被配置为：从多个磁场传感器接收至少一个传感器信号；至少部分地基于所接收的至少一个传感器信号来确定被测试导体的物理位置；以及至少部分地基于所接收的至少一个传感器信号和所确定的物理位置来确定导体的电流参数。该电流参数可包括交流电流(AC)或直流电流(DC)。多个磁场传感器中的每个磁场传感器可包括以下各项中的至少一者：各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器、霍尔效应传感器、磁通门传感器或线圈。控制电路可被配置为使用来自磁场传感器中的恰好两个磁场传感器的传感器信号来确定被测试导体的物理位置。多个磁场传感器中的至少一个磁场传感器可包括第一子传感器和相对于该第一子传感器以90度角布置的第二子传感器。多个磁场传感器中的每个磁场传感器可形成于包括其他磁场传感器中的至少一个磁场传感器的集成电路中。第一组中的每个磁场传感器可与第二组中的其对应的径向对准的磁场传感器一起形成于集成电路中。第一组磁场传感器中的磁场传感器中的每个磁场传感器可彼此串联耦合，并且第二组磁场传感器中的磁场传感器中的每个磁场传感器可彼此串联耦合。磁场传感器中的每个磁场传感器可单独耦合到控制电路。
[0011]多个磁场传感器可包括定位在距开口的中心第三径向距离处的第三组相等地间隔开的磁场传感器，该第三径向距离大于该第二径向距离，并且控制电路可操作以：确定第一组磁场传感器中的磁场传感器中的至少一个磁场传感器由于被测试导体中的电流量而饱和；以及至少部分地基于来自第二组磁场传感器和第三组磁场传感器的传感器信号来确定导体的电流参数。为了确定导体的电流参数，控制电路可被配置为应用取决于被测试导体的确定的物理位置的校准因子。控制电路可被配置为确定磁场传感器中的至少一个磁场传感器是饱和的，并且忽略来自该至少一个磁场传感器的传感器信号以确定被测试导体的电流参数。控制电路可被配置为确定磁场传感器中的至少一个磁场传感器是饱和的，并且响应于该确定，用使用来自定位成与饱和磁场传感器相邻的磁场传感器的传感器信号获得的内插传感器信号替换饱和磁场传感器的传感器信号。
[0012]电参数测量设备还可包括操作地耦合到控制电路的多个非接触式电压传感器，其中控制电路至少部分地基于从多个非接触式电压传感器接收的传感器信号来确定被测试导体的物理位置。控制电路可被配置为至少部分地基于从多个非接触式电压传感器接收的
传感器信号来确定被测试导体的电压参数。多个磁场传感器中的每个磁场传感器可操作以确定由被测试导体产生的磁场的方向。控制电路可将唯一的校准因子应用于多个磁场传感器中的每个磁场传感器。
附图说明
[0013]在附图中，相同附图标记识别相似元件或动作。附图中的元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些可能被任意地放大和定位，以提高附图的可读性。此外，如所绘制的元件的特定形状未必旨在传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且可能仅为了便于在附图中识别而被选择。另外，例如在附图中的一些附图中布置成环的单个元件的数量为一个示例，并且取决于特定应用所需的准确本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电参数测量设备，包括：前端，所述前端包括大小和尺寸被设计为接纳被测试导体的开口；多个磁场传感器，所述多个磁场传感器围绕所述开口设置在支撑构件上，所述多个磁场传感器包括定位在距所述开口的中心第一径向距离处的第一组磁场传感器和定位在距所述开口的所述中心第二径向距离处的第二组磁场传感器，所述第二径向距离大于所述第一径向距离，并且所述第一组中的每个磁场传感器与所述第二组中的对应的磁场传感器径向对准；和控制电路，所述控制电路操作地耦合到所述多个磁场传感器，所述控制电路被配置为：从所述多个磁场传感器接收传感器信号；至少部分地基于所述传感器信号或使用机械装置来确定所述被测试导体的物理位置；以及至少部分地基于所述传感器信号和所述物理位置来确定所述导体的电流参数。2.根据权利要求1所述的电参数测量设备，其中通过从至少三个磁场传感器接收的至少三个传感器信号的三角测量来确定所述被测试导体的所述物理位置，或者其中通过从恰好三个磁场传感器接收的恰好三个传感器信号的三角测量来确定所述被测试导体的所述物理位置。3.根据权利要求1所述的电参数测量设备，其中通过所述机械装置来确定所述被测试导体的物理位置。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电参数测量设备，其中所述多个磁场传感器中的至少一个磁场传感器包括第一子传感器和相对于所述第一子传感器以90度角布置的第二子传感器。5.根据权利要求1至3中任一项所述的电参数测量设备，其中所述第一组中的所述多个磁场传感器中的每个磁场传感器与所述第二组中的对应的径向对准的磁场传感器一起安装到支撑件，或者其中所述第一组中的所述多个磁场传感器中的每个磁场传感器形成在集成电路中，所述集成电路包括所述第二组中的所述多个磁场传感器中的相应磁场传感器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电参数测量设备，其中所述第一组磁场传感器中的所述磁场传感器以第一串联耦合，并且所述第二组磁场传感器中的所述磁场传感器以第二串联耦合。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电参数测量设备，其中所述多个磁场传感器中的每个磁场传感器单独耦合到所述控制电路。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电参数测量设备，其中所述多个磁场传感器包括定位在距所述开口的所述中心第三径向距离处的第三组磁场传感器，所述第三径向距离大于所述第二径向距离，并且所述控制电路操作以：确定所述第一组磁场传感器中的所述磁场传感器中的至少一个磁场传感器由于所述被测试导体中的电流量而饱和；以及至少部分地基于来自所述第二组磁场传感器和所述第三组磁场传感器的传感器信号来确定所述导体的所述电流参数。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电参数测量设备，其中所述控制电路被配置为确定所述多个磁场传感器中的至少一个磁场传感器是饱和的，并且在确定所述被测试导体的
所述电流参数时忽略所述多个磁场传感器中的所述至少一个磁场传感器。10.根据权利要求1至9中任一项所述的电参数测量设备，其中所述控制电路被配置为从所述多个磁场传感器识别饱和磁场传感器，以及用使用来自定位成与所述饱和磁场传感器相邻的磁场传感器的传感器信号获得的内插传感器信号替换...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：福禄克公司，
类型：发明
国别省市：
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