本發(fā)明涉及信號(hào)測(cè)量及處理領(lǐng)域，具體涉及一種電流測(cè)量的方法。

背景技術(shù)：

電流傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)電流的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為符合一定標(biāo)準(zhǔn)需要的電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出。

開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器是基本的電流傳感器的一種，由一個(gè)磁環(huán)和一個(gè)霍爾元件構(gòu)成。當(dāng)被測(cè)電流Ip流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周?chē)鷮a(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比。這種開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單但精度不高，這是因?yàn)椋?、磁環(huán)的導(dǎo)磁率是非線性的，測(cè)大電流時(shí)精度會(huì)減低；2、另外霍爾元件也有非線性；3、霍爾元件零點(diǎn)溫漂。

通常在使用霍爾傳感器時(shí)必須通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)熱溫度漂移、熱靈敏度漂移以及由于工作過(guò)程中引起的其它誤差進(jìn)行修正。傳統(tǒng)的方法完全在模擬域?qū)π盘?hào)進(jìn)行校準(zhǔn)與補(bǔ)償例如采用激光微調(diào)薄膜電阻器、電位器等模擬記憶元件，溫度補(bǔ)償一般采用熱敏電阻器二極管等溫度敏感元件。這種方法存在著以下缺點(diǎn)(1) 補(bǔ)償影響傳感器誤差的非線性; (2)補(bǔ)償元件同樣受溫度的影響; (3)補(bǔ)償元件相互影響較大 , 使修正過(guò)程十分繁瑣; (4)激光微調(diào)或其它自動(dòng)化設(shè)備價(jià)格昂貴。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一個(gè)基于數(shù)字處理的電流測(cè)量的方法及裝置，以消除了這種非線性和漂移。

本發(fā)明提供一種電流測(cè)量的方法，包括以下步驟：1）預(yù)先設(shè)置常溫下的電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表； 2）讀取輸出電壓； 3）微處理器根據(jù)電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的被測(cè)電流； 4）將查表獲得的被測(cè)電流的值顯示在顯示器上。

本發(fā)明提供一種電流測(cè)量的的裝置，包括：霍爾檢測(cè)元件、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)單元、微處理器單元、溫度檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)顯示單元；

其中，霍爾檢測(cè)元件用于檢測(cè)被測(cè)電流；放大電路用于對(duì)霍爾檢測(cè)單元的輸出電壓進(jìn)行放大；模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將霍爾檢測(cè)單元的輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)將電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表、溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表；溫度檢測(cè)單元用于測(cè)量霍爾元件的工作溫度；微處理器單元對(duì)轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及修正，輸出被測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電流值；顯示單元用于顯示微處理器輸出的被測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電流值。

上述技術(shù)方案可以看出，由于本發(fā)明實(shí)施例基于數(shù)字處理的方式對(duì)被測(cè)電流進(jìn)行處理和修正，因此可以克服系統(tǒng)的非線性問(wèn)題及溫度漂移問(wèn)題，同時(shí)該方式經(jīng)濟(jì)便捷，在提高電流檢測(cè)精度的同時(shí)提高檢測(cè)效率。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是采用霍爾傳感器進(jìn)行電流測(cè)量的工作原理圖；

圖2是本發(fā)明基于數(shù)字處理的處理流程圖；

圖3是本發(fā)明電流測(cè)量中電流與電壓的實(shí)際關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種高精度的測(cè)量電流的方法及裝置，能夠減少因磁環(huán)的導(dǎo)磁率的非線性、霍爾元件的非線性引起的誤差以及霍爾元件零點(diǎn)溫漂引起的誤差，以下分別進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，其公開(kāi)了采用霍爾傳感器進(jìn)行電流測(cè)量的工作原理圖，本發(fā)明提供一種電流測(cè)量的方法。傳統(tǒng)的開(kāi)環(huán)霍爾電流傳感器是由一個(gè)磁環(huán)和一個(gè)霍爾元件構(gòu)成。當(dāng)被測(cè)電流Ip流過(guò)一根長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周?chē)鷮a(chǎn)生一磁場(chǎng)，這一磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流基本成正比。被測(cè)電流Ip產(chǎn)生的磁通被高品質(zhì)磁環(huán)聚集在磁路中，霍爾元件固定在很小的氣隙中，對(duì)磁通進(jìn)行線性檢測(cè)，霍爾器件輸出的霍爾電壓經(jīng)過(guò)放大電路處理后，輸出與被測(cè)電流波形一致的跟隨輸出電壓，此電壓能夠精確反映被測(cè)電流的變化。如果不考慮磁環(huán)和霍爾元件的非線性，以及霍爾元件的溫度漂移， 其輸出電壓Vs可以和被測(cè)電流Ip成精確的線性關(guān)系。

Vs=K*Ip，

其中Ip表示被測(cè)電流，K為比例系數(shù),Vs為輸出電壓。

理論上，K為恒定值，被測(cè)電流Ip與輸出電壓Vs為線性關(guān)系，這樣可以直接通過(guò)輸出電壓和比例系數(shù)得到輸入電流。但由于一些非線性因素和溫度引起的漂移，一般需要對(duì)被測(cè)電流Ip進(jìn)一步校準(zhǔn)。

本發(fā)明提出的基于數(shù)字處理的電流測(cè)量的方法，就是通過(guò)數(shù)字處理的方式對(duì)輸出電壓Vs通過(guò)反向查表的方式獲得準(zhǔn)確的被測(cè)電流Ip，進(jìn)一步通過(guò)溫度檢測(cè)和查表的方式對(duì)溫度漂移進(jìn)行校準(zhǔn)。

如同2所示，霍爾電壓的輸出電壓Vs由一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，送達(dá)一個(gè)微處理器進(jìn)行處理，所屬微處理器對(duì)所述輸出電壓Vs進(jìn)行校準(zhǔn)和處理，得到相應(yīng)的被測(cè)電流Ip，并把計(jì)算好的電流結(jié)果Ip在顯示器上顯示 。

本發(fā)明在微處理器的數(shù)據(jù)處理階段，對(duì)獲得的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到修正后的電流值。具體方式：

標(biāo)準(zhǔn)參照系建立階段。在常溫T0狀態(tài)下，輸入已知電流值的標(biāo)準(zhǔn)電流Ip1，檢測(cè)并紀(jì)錄其對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vs0，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)電流Ip1的大小，在設(shè)定的電流范圍內(nèi)，紀(jì)錄對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vs0值組?；跇?biāo)準(zhǔn)電流和輸出電壓的關(guān)系，形成電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1。其中，如圖3所示，在實(shí)際測(cè)量中，通常電流-電壓間是非線性的。

進(jìn)一步，在不同溫度T下，檢測(cè)輸出電壓存在的溫度漂移，形成溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表A2。

進(jìn)一步，可以測(cè)量并設(shè)置一常溫溫度漂移參數(shù)E。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)階段。將電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1、溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表A2的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器件中，該存儲(chǔ)器件可以是處理器內(nèi)部的，也可以是處理器外部的。

實(shí)際測(cè)量階段。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，從讀到的霍爾電壓值，通過(guò)查找表的方式反推出真實(shí)的輸入電流，其準(zhǔn)確程度高于一般基于線性比例系數(shù)K來(lái)進(jìn)行計(jì)算的結(jié)果，從而大大提高測(cè)量精度。

此外，基于檢測(cè)到的工作溫度T以及溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表A2，可以準(zhǔn)確的對(duì)出霍爾電壓溫度漂移進(jìn)行補(bǔ)償和修正，從而消除霍爾電壓溫度漂移，大大提高測(cè)量精度。

在常溫使用時(shí)，可以直接通過(guò)設(shè)置的常溫溫度漂移參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)，提高修正效率。

實(shí)際測(cè)量的具體步驟為：

（1）讀取輸出電壓Vs；

（2）根據(jù)電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的被測(cè)電流Ip。

（3）將查表獲得的被測(cè)電流Ip的值顯示在顯示器上。

進(jìn)一步，在步驟（2）前，可以通過(guò)常溫溫度漂移修正參數(shù)E1對(duì)輸出電壓Vs進(jìn)行修正，得到修正后的輸出電壓Vs1?；谛拚蟮妮敵鲭妷篤s1，根據(jù)電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的被測(cè)電流Ip1。

進(jìn)一步，在步驟（2）前，可通過(guò)溫度傳感器讀取霍爾器件的工作溫度，通過(guò)當(dāng)前溫度值，及溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表A2，查到對(duì)應(yīng)溫度下的溫度漂移電壓，并依據(jù)該溫度漂移電壓與Ｔ0溫度下的溫度漂移電壓的差值關(guān)系，得到溫度漂移電壓修正參數(shù)E2。依據(jù)修正參數(shù)E2對(duì)輸出的霍爾電壓進(jìn)行修正，根據(jù)電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的被測(cè)電流Ip2。

本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了一種高精度的電流檢測(cè)的裝置，該裝置至少包括：霍爾檢測(cè)元件、放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、存儲(chǔ)單元、微處理器單元、溫度檢測(cè)單元、數(shù)據(jù)顯示單元。

其中，霍爾檢測(cè)元件用于檢測(cè)被測(cè)電流；

放大電路用于對(duì)霍爾檢測(cè)單元的輸出電壓進(jìn)行放大；

模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將霍爾檢測(cè)單元的輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；

存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)將電流-電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系表A1、溫度－電壓漂移之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系表A2；進(jìn)一步可以存儲(chǔ)常溫溫度漂移參數(shù)E；

溫度檢測(cè)單元用于測(cè)量霍爾元件的工作溫度；

微處理器單元對(duì)轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及修正，輸出被測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電流值；

顯示單元用于顯示微處理器輸出的被測(cè)電流對(duì)應(yīng)的電流值。

需要說(shuō)明的是，上述裝置和系統(tǒng)內(nèi)的各單元之間的信息交互、執(zhí)行過(guò)程等內(nèi)容，由于與本發(fā)明方法實(shí)施例基于同一構(gòu)思，具體內(nèi)容可參見(jiàn)本發(fā)明方法實(shí)施例中的敘述，此處不再贅述。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實(shí)施例的各種方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，該程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括：只讀存儲(chǔ)器（ROM，Read Only Memory）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM，Random Access Memory）、磁盤(pán)或光盤(pán)等。

以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種電流測(cè)量的方法及裝置，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。