專利名稱：直流電流非接觸測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及直流電流的測量方法，尤其是涉及直流電流非接觸測量方法。
背景技術：
在工業(yè)自動化系統中，許多直流系統回路都需要測量電流的大小，而直流電流的常規(guī)測量方法是串聯測量，即先把直流回路斷開后再把電流表串入直流回路進行測量，但是在許多應用領域，這種串聯是不允許的，如鐵路信號系統，斷開回路會造成列車停運甚至事故。因此采用非接觸測量是解決這一問題的一種辦法。目前，直流電流非接觸測量，一是采用霍爾傳感器加電流互感器來實現，由于霍爾傳感器溫度漂移和零點漂移較大，所以測量精度不高，因此通常只用于大電流(安級)的測量。另一種方法是采用磁調制式原理，但由于受測量原理的限制，該方法僅能測量微安或毫安級的小電流，隨著被測直流電流的增大，其線性誤差也隨之增大。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種測量精度高、范圍寬的直流電流非接觸測量方法。
為實現上述目的，本發(fā)明可采取下述方法實現本發(fā)明所述的直流電流非接觸測量方法，它包含下述步驟a、在高導磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個繞組，即激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4；將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接；b、將被檢測直流回路的導線W3穿過所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對稱的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過所述檢測電路檢測出測量繞組W2的相移時間△t；所述的相移時間是指被檢測直流回路的導線W3所產生的直流偏置磁場會破壞鐵芯A中交變磁通的對稱性，此時測量繞組W2的輸出將反映出對稱性被破壞的程度——信號的正負半波不對稱，也就是正負半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負半波各自所占的時間t2、t1相減得到一個時間差，即為相移時間△t；d、通過檢測到的相移時間△t為正值或為負值即可確定被測直流電流I的方向和大致強度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測直流電流I方向相反，用以削弱被測直流電流I產生的直流偏置磁場，然后再檢測相移時間△t，再調整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時間△t逼近0，當相移時間△t＝0時，此時反饋繞組W4完全抵消了由被測直流電流I產生的直流偏置磁場，用此時的反饋電流I0的數值乘以反饋繞組W4的匝數即得被測直流電流I的大小。
本發(fā)明的優(yōu)點在于通過在高導磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞有激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4，并將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路信號輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接。這樣通過反饋繞組W4中的反饋電流I0所產生的偏置磁場去抵消被測電流I產生的直流偏置磁場，消除了磁調制式測量的非線性誤差，因此，本測量方法對直流電流進行非接觸在線測量，所測得的直流電流精度不受被測直流電流大小的影響，從而實現了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。同時本測量方法操作簡便、快捷。


圖1為本發(fā)明所述高導磁率的環(huán)形鐵芯A、激磁繞組W1、測量繞組W2、反饋繞組W4以及被測導線W3組合在一起的結構示意圖。
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)明所述被測直流電流I＝0時環(huán)形鐵芯A磁化波形圖。
圖2中c為本發(fā)明所述被測直流電流I＝0時測量繞組W2輸出電壓波形圖。
圖2中d為本發(fā)明所述被測直流電流I≠0時環(huán)形鐵芯A磁化波形圖。
圖2中e為本發(fā)明所述被測直流電流I≠0時測量繞組W2輸出電壓波形圖。
具體實施例方式
如圖所示，(t1、t2)為相移時間，本發(fā)明所述的直流電流非接觸測量方法，它包含下述步驟a、在高導磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個繞組，即激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4；將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接；b、將被檢測直流回路的導線W3穿過所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對稱的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過所述檢測電路檢測出測量繞組W2的相移時間△t；所述的相移時間是指被檢測直流回路的導線W3所產生的直流偏置磁場會破壞鐵芯A中交變磁通的對稱性，此時測量繞組W2的輸出將反映出對稱性被破壞的程度——信號的正負半波不對稱，也就是正負半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負半波各自所占的時間t2、t1相減得到一個時間差，即為相移時間△t；d、通過檢測到的相移時間△t為正值或為負值即可確定被測直流電流I的方向和大致強度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測直流電流I方向相反，用以削弱被測直流電流I產生的直流偏置磁場，然后再檢測相移時間△t，再調整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時間△t逼近0，當相移時間△t＝0時，此時反饋繞組W4完全抵消了由被測直流電流I產生的直流偏置磁場，用此時的反饋電流I0的數值乘以反饋繞組W4的匝數即得被測直流電流I的大小。
例如被檢測直流回路的導線W3為1匝，反饋繞組W4為2000匝，被測直流電流I＝50A，當△t＝0時，只有反饋電流I0＝25mA且方向和被測直流電流I相反時才能抵消由被測直流電流I產生的偏置磁場，所以測量反饋電流I0即可計算出被測直流電流I的數值，即I＝25mA×2000＝50A。
權利要求
1.一種直流電流非接觸測量方法，其特征在于它包含下述步驟a、在高導磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個繞組，即激磁繞組W1，測量繞組W2，和一個反饋繞組W4；將測量繞組W2的兩端抽頭與檢測電路輸入端電連接；將反饋繞組W4的兩端抽頭與檢測電路輸出端電連接；b、將被檢測直流回路的導線W3穿過所述環(huán)形鐵芯A；c、向激磁繞組W1通入交變對稱的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過所述檢測電路檢測出測量繞組W2的相移時間Δt；所述的相移時間是指被檢測直流回路的導線W3所產生的直流偏置磁場會破壞鐵芯A中交變磁通的對稱性，此時測量繞組W2的輸出將反映出對稱性被破壞的程度——信號的正負半波不對稱，也就是正負半波的占空比的大小發(fā)生了改變，正、負半波各自所占的時間t2、t1相減得到一個時間差，即為相移時間Δt；d、通過檢測到的相移時間Δt為正值或為負值即可確定被測直流電流I的方向和大致強度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測直流電流I方向相反，用以削弱被測直流電流I產生的直流偏置磁場，然后再檢測相移時間Δt，再調整反饋電流I0的大小，如此循環(huán)，使得相移時間Δt逼近0，當相移時間Δt＝0時，此時反饋繞組W4完全抵消了由被測直流電流I產生的直流偏置磁場，用此時的反饋電流I0的數值乘以反饋繞組W4的匝數即得被測直流電流I的大小。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流電流非接觸測量方法，它包含下述步驟a.在高導磁率的環(huán)形鐵芯A上纏繞三個繞組，b.將被檢測直流回路的導線W3穿過所述環(huán)形鐵芯A；c.向激磁繞組W1通入交變對稱的三角波激磁電流i使磁芯A飽和，通過所述檢測電路檢測出測量繞組W2的相移時間Δt；d.通過檢測到的相移時間Δt為正值或為負值即可確定被測直流電流I的方向和大致強度，然后給反饋繞組W4通入反饋電流I0，反饋電流I0的方向與被測直流電流I方向相反，用以削弱被測直流電流I產生的直流偏置磁場，當相移時間Δt＝0時，用此時的反饋電流I0的數值乘以反饋繞組W4的匝數即得被測直流電流I的大小。本發(fā)明優(yōu)點在于實現了高精度、大范圍直流電流非接觸在線測量。
文檔編號G01R19/00GK1800862SQ200610017348
公開日2006年7月12日 申請日期2006年1月17日 優(yōu)先權日2006年1月17日
發(fā)明者張興杰, 王清波 申請人:王清波, 張興杰