[发明专利]多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置

说明书

本发明提供了一种多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置，所述方法采用磁阻传感器测量多芯导线周围磁场的切向分量与径向分量，通过毕奥萨伐定律对所得磁场的切向分量与径向分量进行分析，得到多芯电缆内导线的位置坐标与相应坐标对应导线所承载的电流值，并进一步通过误差估计和磁场强度补偿，提高测量精度和准确度。本发明的多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置，实现了对多芯电缆周围磁场的检测与所带电流的非侵入式测量，提高了对多芯电缆的电流检测效率。

技术领域

本发明属于自动化测试技术领域，具体涉及多芯电缆非侵入式电流测量方法及测量装置。

背景技术

对电子产品的自动化测试包括电压、电流、功率等方面的不同精度范围的测量。其中，电流检测在多数场合下是实施控制或进行状态监控的基础和关键环节，如电网需要通过检测电流来判断故障位置和负载情况；电机需要通过检测电流作为反馈值来判断转子转动情况与磁链的状态等。

电流测量分为侵入式测量与非侵入式测量。侵入式测量是较常用的电流测量技术，主要采用两种方式，一是直接从串联入电路的电流表上读取数据，二是测量串联入电路的阻值已知的电阻上的电压，如分流器。尽管侵入式测量有较好的检测精度和响应指标，但由于需要在被测电路中串接专门的测量元件，其使用场合受到很大限制，在很多情况下非侵入式测量成为一种必不可少的检测手段。

目前，非侵入式测量方式主要用到的检测器件包括电流互感器、霍尔传感器、Rogowski线圈、磁阻传感器等，这几种元器件都有各自的特点。其中，电流互感器是最常用的非侵入式测量元件，它具有原理简单、应用方便、能耗较低等优势，但在测量小电流时会由于相移和磁滞产生相当大的误差；霍尔传感器频带宽，精度高，响应快，但存在较大温漂，且测量大电流时会出现饱和的情况；Rogowski线圈结构简单，隔离性好，稳定性强，但只能测量时变电流，并且易受外界磁场干扰；磁阻传感器结构简单，反应快，体积小，灵敏度高，但缺点是容易受到外部干扰而影响测量精度。

多芯电缆是由多根表面绝缘的线芯组成的电缆，每芯电缆可独立传输电流，在航空、通信、电力、电子等领域具有极为广泛的应用，有时需要使用一种检测手段可以在不破坏电缆本身结构和工作状态的条件下同时测得多芯电缆中每一芯的电流值，如三相电机在运行状态下三根交联同轴电缆的电流平衡状态等。

目前，对多芯电缆的电流检测主要方法是采用多只磁阻传感器，通过测量和分析多芯电缆在空间的电磁场分布状态来计算各电缆中的电流值。但是由于非侵入式测量技术本身存在很多困难，目前对多芯电缆的非侵入式电流检测并不普遍，同时，测量精度并不高，测量效率低，测量结果的准确性无法保证。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供多芯电缆非侵入式电流测量方法，测量多芯电缆中各导线电流值，降低外界对电流测量的干扰，提高测量精度、测量的准确性，同时提高测量效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种多芯电缆非侵入式电流测量方法，所述方法采用磁阻传感器测量多芯导线周围磁场的切向分量与径向分量，通过毕奥萨伐定律对所得磁场的切向分量与径向分量进行分析，得到多芯电缆内导线的位置坐标与相应坐标对应导线所承载的电流值。

本发明内容包含信号处理算法与硬件设计两部分。

本发明的信号处理算法的作用是通过所测电缆周围磁信号转换反向计算缆内导线所载电流。

上述方案中，所述通过毕奥萨伐定律对所得磁场的切向分量与径向分量进行分析，得到多芯电缆内导线的位置坐标与相应坐标对应导线所承载的电流值；进一步为：

基于毕奥萨伐定律建立计算导线的位置坐标与相应坐标对应导线所承载的电流值的反推方程，方程为：