專利名稱：利用霍爾器件作電功率測量的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電功率測量方法，尤其是涉及一種利用霍爾器件作 電功率測量的方法，主要應用于中低頻電功率測量；本發(fā)明還涉及一種 電功率測量的裝置，尤其是涉及一種利用霍爾器件作電功率測量的裝 置。
背景技術：
在電子線路和電力線路的測量中，常常要測量功率值。而中低頻的 功率測量比較困難，過去大多是采用模擬技術的測量儀表，或者通過分 別測量電壓、電流和相位，然后另行計算出功率，十分不便，準確度也 不高?，F(xiàn)在還有采用利用磁敏感的霍爾器件來測量電功率的?；魻柶骷?磁敏感性元件，利用其磁敏感的特性，除可測量磁場的強度外，還可以 用它的這些特性對產生磁場的電壓或電流進行間接的測量。同時，它的 輸與其工作電流和垂直于其表面的磁場強度有關，因此，它本身可以做一個乘法器，利用這個特性也可以測量中低頻電功率。但是目前采用霍 爾器件進行功率測量的儀表，都是采用至少兩只以上的霍爾器件，并且 線路復雜，以至成本較高，誤差也較大。發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，能夠 只使用一只霍爾器件，利用其磁敏感的特性，通過對產生磁場的電壓或 者電流進行間接的測量，從而測量得出電功率。并且線路簡單、成本低， 誤差小。本發(fā)明的目的是提供一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，能夠 事先上述的方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的， 一種利用霍爾器件作電功率測量的方 法，包括步驟，a) 設置霍爾器件在導磁體中；b) 設置需要測量功率的電路接近所述的導磁體；C)設置提供霍爾器件的工作電流由與被測電源的電壓成比例的電 壓/電流變換器提供；d) 將所述的霍爾器件的輸出電壓送入放大器進行放大；e) 將所述的放大器輸出的放大電壓送入混合信號處理器。 同時，上述的步驟a)還包括，aa) 還設置一電壓/電流變換器，連接在上述的霍爾器件的前端， 用于向上述的霍爾器件提供工作電流。上述的步驟a)還包括，ab) 設置上述的導磁體橫截面與上述的霍爾器件表面平行。 上述的方法還包括步驟，f) 設置一顯示裝置，連接在上述的混合信號處理器輸出端，用 于顯示處理結果。上述的霍爾器件的輸入在其等效電路的l、 3腳間，輸出在其等效電 路的2、 4腳間。本發(fā)明的另一個目的是這樣實現(xiàn)的，一種利用霍爾器件作電功率測 量的裝置，包括， 一導磁體，一霍爾器件，設置在上述的導磁體中；提供霍爾器件的工作電流由
與被測電源的電壓成比例的電壓/電流變換器提供；放大器，與上述的霍爾器件連接，用于接收上述的霍爾器件的輸出 電壓并放大；混合信號處理器，與上述的放大器連接，用于接收上述的放大器的 輸出，并按照預先設定的方法處理上述的放大器輸出的信號和輸出。 同時，上述的裝置還包括一電壓/電流變換器，連接在上述的霍爾器件的 前端，用于向上述的霍爾器件提供工作電流。設置上述的導磁體橫截面與上述的霍爾器件表面平行。上述的裝置還包括一顯示裝置，連接在上述的混合信號處理器輸出 端，用于顯示處理結果。設置上述的電壓/電流變換器向上述的霍爾器件的等效電路的l、 3 腳間輸出，上述的霍爾器件的2、 4腳間輸出。實現(xiàn)了上述的技術方案，就可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。能夠利用一只 霍爾器件，簡單準確的測量電路的功率。


圖l是霍爾器件的等效電路圖；圖2是本發(fā)明測量電路框圖；圖3是本發(fā)明測量電路圖。具體實施例下面結合附圖詳細描述本發(fā)明的較佳實施例，通過對本發(fā)明較佳實施例的描述，可以更清楚的看出和理解本發(fā)明的優(yōu)點所在。如圖l，示出了霍爾器件的等效電路。R0是霍爾器件1、 3腳間的 電阻，當1、 3腳有電流I1流過時，其2、 4腳的輸出電壓V0與垂直于 其表面的磁場強度的關系是V0=MXI1XCD ---------------(1)
(1)式中，M是比例系數(shù)，是一個恒量，O是磁場強度。若①是 由附近的電流I產生的，而I二V"2Ia cos (OJt +02)，貝U0=NXI=NV"2Ia cos(OH +02)------(2)N是比例系數(shù)，是一個恒量。 將(2)式代入(1)式得V0=MNXIlXI=GIlV"2Ia cos(CUt +02)——(3) 式中G=MN，是一個恒量。從(3)式可以看出，霍爾器件的輸出V0是I1和I的乘積。 如圖2，霍爾器件的工作電流Il由電壓/電流變換器提供，電壓/電 流變換器的輸入電壓V由端口 Input處輸入。霍爾器件所處的帶斜線的 方框表示它處于導磁體中，較好的，其表面與導磁體的橫截面平行。導 磁體外的粗線表示接有負載的電源動力線，當有電流I流過，該電流產 生的磁場強度為①，都集中在導磁體中?；魻柶骷a生的電壓V0送入 電壓放大器，經放大后的V02送入混合信號處理器，經處理后再將結 果由顯示器顯示出來。如圖3， V是電源，可以是直流電壓，也可以是交流電壓，如110V， 220V， 380V等。0P1、 Rl、 Rl、 R3及霍爾器件組成一個電壓/電流變 換器，電源V的電壓經Rl和R2分壓后得到Vin，由于0P1及R1、R1、 R3是以電流源的接法，其V01也就等于Vin。所以流過霍爾器件的電 流〔11= BV + R3〕是一個正比于V的函數(shù)，0P1也就起到電壓/電流變 換器的作用。0P2、 R4、 R5、 R6、 R7組成一個普通的放大器，僅對霍爾器件的輸出電壓放大而己。 Vin= 〔R2/(R1+R2) 〕 XV=BXV-----------------------------------------------(4)式中B二 R2/(R1+R2)，是一個常量。II =V01+R3= Vin + R3=B(V + R3)----------------------(5)令V=/"2Vacos(an+^1)----------------------------------(6)代入(5)式得I1=(B/R3) 7"2Vacos(cot+￥l)----------------------(7)將(7)式代入(3)式得V0=G (B/R3)V"2VacosOt+vl)7"2Ia cos(cot + v2)——(8) 從圖3中可看出， 窗AXVO=AG(B/R3)7~2Vacos("t+vl)7"2Ia cos("t +v2) =(AG(B/R3)) V"2Vacos(co t+ijr 1) V"2Ia cosOt<formula>formula see original document page 8</formula>9)其中，K=AG(B/R3)，也是一個常量，A是0P2的增益系數(shù)。 從(9)式中可以看出，V02正比于有功功率P二Valacos(Wl-w2)， 因此，我們可以應用一只霍爾器件作電力系統(tǒng)交/直流電壓有功功率測本發(fā)明的方法和裝置可以應用于各種數(shù)字儀表，如萬用表、鉗型電 流表，面板表等，以進行功率測量。這里需要指出的是本領域的普通技術人員可以在本發(fā)明的基礎 上，作出各種適當?shù)淖冃位蛘咛鎿Q，但所有這些變形或者替換，都應當 屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，包括步驟，a)設置霍爾器件在導磁體中；b)設置需要測量功率的電路接近所述的導磁體；c)將所述的霍爾器件的輸出電壓送入放大器進行放大；d)將所述的放大器輸出的放大電壓送入混合信號處理器。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，其特征在于所述的步驟a)還包括，aa) 還設置一電壓/電流變換器，連接在所述的霍爾器件的前端，用于 向所述的霍爾器件提供工作電流。
3、 根據(jù)權利要求l所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，其特 征在于所述的步驟a)還包括，ab) 設置所述的導磁體橫截面與所述的霍爾器件表面平行。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，其特 征在于所述的方法還包括步驟，e) 設置一顯示裝置，連接在所述的混合信號處理器輸出端，用于顯 示處理結果。
5、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，其 特征在于所述的霍爾器件的輸入在其等效電路的l、 3腳間，輸出在其 等效電路的2、 4腳間。
6、 一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，其特征在于包括， 一導磁體，一霍爾器件，設置在所述的導磁體中；提供霍爾器件的工作電流由與被測電源的電壓成比例的電壓/電流變換器提供；放大器，與所述的霍爾器件連接，用于接收所述的霍爾器件的輸出電壓并放大；混合信號處理器，與所述的放大器連接，用于接收所述的放大器的輸 出，并按照預先設定的方法處理所述的放大器輸出的信號和輸出。
7、 根據(jù)權利要求6所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，其特 征在于所述的裝置還包括一電壓/電流變換器，連接在所述的霍爾器件 的前端，用于向所述的霍爾器件提供工作電流。
8、 根據(jù)權利要求6所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，其特 征在于設置所述的導磁體橫截面與所述的霍爾器件表面平行。
9、 根據(jù)權利要求6所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，其特 征在于所述的裝置還包括一顯示裝置，連接在所述的混合信號處理器 輸出端，用于顯示處理結果。
10、 根據(jù)權利要求6或7所述的一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，其 特征在于設置所述的電壓/電流變換器向所述的霍爾器件的等效電路 的l、 3腳間輸出，所述的霍爾器件的2、 4腳間輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用霍爾器件作電功率測量的方法，包括步驟，a)設置霍爾器件在導磁體中；b)設置需要測量功率的電路接近導磁體；c)霍爾器件的工作電流由與被測電路的電壓成比例的電壓/電流變換器提供；d)將霍爾器件的輸出電壓送入放大器進行放大；e)將放大器輸出的放大電壓送入混合信號處理器。本發(fā)明還公開了一種利用霍爾器件作電功率測量的裝置，包括一導磁體；一霍爾器件，設置在導磁體中；提供霍爾器件的工作電流由與被測電路的電壓成比例的電壓/電流變換器提供；放大器，與霍爾器件連接，用于接收霍爾器件的輸出電壓并放大；混合信號處理器，與放大器連接，并按照預先設定的方法處理放大器輸出的信號和輸出。本發(fā)明能夠利用一只霍爾器件，簡單準確的測量電路的功率。
文檔編號G01R21/08GK101153882SQ20061006291
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2006年9月30日
發(fā)明者鴻 李 申請人:鴻 李