在线测量电流的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种在线测量电路中电流的方法及其装置，该方法通过测量被测电路中某一电路元件在正常工作和在额外施加电压两种状态下的电压值后，通过计算即可得到被测电路中的电流。本发明专利技术同时还公开了实施上述方法的在线测量电路电流的装置。利用本发明专利技术方法和装置，无须断开被测电流通路，也无须打断被测电路的正常工作，直接通过对被测电路中选取的一个电路元件进行测试后，经过计算就可以显示被测电路中的电流值，极大地方便了电路的维修和诊断，同时，本发明专利技术装置还具有电路设计简洁的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子测量
，更具体的说涉及一种在线测量电 流的方法和装置。背景4支术以往，为了测量电流，需要把电流表串接到电流回路中，测量后 再将电流表取出，因而不但影响电路的正常工作，操作上也很不方便。对此，人们不断寻找新的测量方法，如中国专利200610157793. 3 "在 线测量直流系统和方法"就记载了一种测量方法，这种方法虽然不用 再将电流表接入电流回路中，但在测量工程中还是需要关断回路的正 常工作电流，因而仍然对被测回路的工作造成干扰。中国专利 CN85107432.A "在线直流电流测量方法及在线电流表"」坡露了另一种 测量方法，该方法可以直4妻测量回路中的电流，而不必中断被测电路 的工作，但是其缺点是测量设备要提供与工作电流相同的电流，当要 测量的电流达到100MA 1A时，就不再适合于便携式仪表，当要测量 的电流达到1A-20A时，则将使测试设备的电源变得非常复杂，另外， 这种测量方法还存在容易受外界因素影响，工作可靠性差的缺陷。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种在线测量 电流的方法，以及实现这种方法的装置。 本专利技术的技术方案如下 一种在线测量电流的方法，具体为1) 在被测电路中选取一具有线性阻抗的元件；2) 在被测电路保持正常工作状态下，测取所选元件两端的电压， 和/或在所选元件两端并4妻一测试电源，再次测耳又所选元件两端的电 压，以及测耳又由测试电源和所选元件所构成的回路中电流；3)通过计算得出所要测量的电流值。在进行上述步骤2)之前，首先确定所选元件中工作电流的性质， 然后根据被测量电流的性质，再进行后面的步骤2)、步骤3)。当被测量电流为直流时，首先用电压测量装置测取所选元件两端 的电压，得到一电压值V1;然后，在所选元件两端并接一直流测试电 源，使由该直流测试电源和所选元件构成的回路中产生一测试电流Il， 并同时测取所选元件两端的电压，得到一电压值V2;最后，通过公式 1=11 xV2/ (V2-V1)计算得出被测电路中的直流工作电流。当被测量电流为直流时，也可4安如下方式进行测量用输出方波 脉冲信号的测试电源，串联电流测量装置后，并联在所选元件的两端， 同时在所选元件两端并联电压测量装置，分别测取输出方波高电平时 的电压Vth、电流Ith和输出方波^f氐电平时的电压Vtl、电流Itl，最 后通过公式1= (I th*Vt 1-Vth*111) / (Vth-Vt 1)计算出所选元件中的直 流工作电流I。当被测量电流为直流时，还可按如下方式进行测量首先，用电 压测量装置测取所选元件两端的电压，得到一电压值V1;然后，用发 出正弦波的交流测试电源与串联在交流测试电源上的选频电流测量装 置并联在所选元件的两端，测取测试电流/t,用选频电压测量装置测 取所选元件两端的电压Ft,计算出阻抗值^Kt//t;最后，通过^^式 1= VI/Z计算出所选元件中的工作电流I 。当被测量电流为交流时，其测量步骤为首先，用选频电压测量 装置测取所选元件两端的电压R然后，用发出正弦波的交流测试电源 与串联在测试电源上的选频电流测量装置并联在所选元件的两端，测 取测试电流/t,用选频电压测量装置测取所选元件两端的电压Ft,计 算出阻抗值Z-rt/7t;最后，通过公式/=^//计算出所选元件中的工作 电流/,其中的Z、 rt、 /t、 「、 /均为矢量。当被测量电流包含有多种频率的交流成分时，首先，利用选频电 压测量装置分别测取所选元件两端各个频率下的电压Pl、 然 后，用发出正弦波的交流测试电源与串联在测试电源上的选频电流测 量装置并联在所选元件的两端，测取电流/t,用选频电压测量装置测 取所选元件两端的电压Ft,计算出阻抗值Z=Ft//t;最后，通过公式/=^//计算出各个频率下的电流/1、 T2…/n，并通过公式/=Vd/R+i:/i 计算出所选元件中的工作电流/，其中i=l、 2...n， Z、 R、 /t、 K /均为矢量。当被测量电流既包含有交流成分又有直流成分时，首先，用输出 方波脉冲信号的测试电源，串联电流测量装置后，并联在所选元件的 两端，同时在所选元件两端并联电压测量装置，分别测耳又输出方波高 电平时的电压Vth、电流Ith和输出方波低电平时的电压Vtl、电流Itl， 通过公式I产(I th*Vt 1-Vth*111) / (Vth-Vt 1)计算出所选元件中的直流 工作电流然后，用选频电压测量装置测取所选元件两端的电压R用发出正 弦波的交流测试电源与串联在测试电源上的选频电流测量装置并联在 所选元件的两端，测取测试电流/t，同时用选频电压测量装置测取所 选元件两端的电压Ft,计算出阻抗值Z=n//t，通过公式7-r/Z计算 出所选元件中的工作电流厶；最后，通过公式1= /,计算得出所选元件中的工作电流I,其 中，么n、 /t、 K /,、 I均为矢量。进一步，当所选元件的工作电流中包含有交流成分时，所述发出 正弦波的交流测试电源选用的频率不同于^皮测量电流中所包含交流成 分的频率。进一步，所述所选元件为被测电路中的一段导线、电阻、电感或 电容。实施上述方法的一种在线测量电流的装置，该装置包括测试电源、 选频电压测量装置、选频电流测量装置、信号处理单元、显示器，其 中，测试电源能够输出直流方波脉沖信号和交流正弦波信号，信号处 理单元用于对选频电压测量装置和选频电流测量装置测取的信号进行 运算处理，以得到所要测量的工作电流值，显示器用于显示测量结果 及测取信号的波形。进一步，所述信号处理单元的运算处理包括对被测量电流有效值 (均方根值)的计算、绝对值计算、绝对平均值的计算。进一步，在已测取计算得到Z后，对并联在所选元件两端电压测 量装置，输入到计算机的数字信号，用特性为Z的滤波器，作信号处8理，以得到/的数据流，并根据需要直接显示波形，或计算得到有效 值(均方根值)、绝对值、绝对平均值，再显示。 进一步，所述测试电源为恒流源。进一步，所述测试电源为由 一 电源串接一 阻值远大于所选取元件 阻抗的电阻后所构成的近似恒流源。进一步，所述信号处理单元还包括对所述的所选元件中的工作电流进行误差分析，具体为根据电流、电压测量装置的测量误差和电 流的计算公式，按常规手段计算出误差并显示，当误差过大时，通过 声、光告警，提醒用户调整测试方法或另选测试元件。本专利技术在线测量电流的方法和装置，使用时，无须断开被测电路， 无须打断被测电路的正常工作，直接通过对被测电i 各中选取的一个电 路元件进行测试后，经过计算就可以显示被测电^各中的电流值，极大 地方便了电路的维修和诊断。附图说明图1为本专利技术原理示意图2为直流工作电流的测量原理示意图3为交流工作电流的测量原理示意图4为交、直流工作电流的原理示意图5为本专利技术测量装置结构图6a为测试电源采用恒流源的电路结构图6b为测试电源釆用近似恒流源的电i 各结构图。具体实施例方式图1为本专利技术的原理示意图。如图中所示，本专利技术的工作原理是在被测试元件正常工作的条件 下，测取其两端的电压；在其两端并接测试电源后，再次测取所选元 件两端的电压，并同时测取由测试电源和所选元件所构成回路中的电 流；最后，通过计算得出所要测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线测量电流的方法，具体为：　１）在被测电路中选取一具有线性阻抗的元件；　２）在被测电路保持正常工作状态下，测取所选元件两端的电压，和／或在所选元件两端并接一测试电源，测取所选元件两端的电压以及由测试电源和所选元件所构成的回 路中电流；　３）通过计算得出所要测量的电流值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海先，
申请(专利权)人：刘海先，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]