[实用新型]一种用于高精度电流测量仪器的温度测量及补偿装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电流测量技术，尤其涉及一种用于高精度电流测量仪器的温度测量及补偿装置。

背景技术

分流器测电流法是目前用于交直流电流精密测量的主流方法，分流器法的原理简单，在直流和交流低频率电流的测量中，表现出极高的准确度和较快的响应速度；在传统的电流测量领域，只要不涉及到测量回路与被测电流之间电隔离的场合，分流器法是精密电流测量的较佳方案。

分流器测电流法的测量原理实际上是I-V电流转换测量原理，即当被测电流从分流电阻I-V核心器件上流过时，在I-V转换核心器件的电压采样端对电压进行测量，由于已知I-V转换核心的阻值大小，因而可直接计算出被测电流的有效值，其测量原理如下图1所示。

目前分流器测电流法的缺点在于，电流流经I-V转换核心后，I-V转换核心将持续发热，不断累加的热量聚集难以快速消散，I-V转换核心温度快速上升，导致I-V转换核心的电阻量值发生变化，电压采样端的电压因此也发生变化，导致电流的测量准确度难以提高。另外，外界温度的变化也将导致I-V转换核心的阻值发生变化，同样导致电流的测量准确度难以提高。

功率系数用于表征大功率负载时I-V转换核心自发热引起的电阻值变化情况，有负载不均匀、局部过热的现象产生。如果I-V转换核心的功率系数大，发热后核心器件本身电阻值的变化大，对精密电流测量产生很大的影响，因此功率系数越小越好。

温度系数是外界温度变化导致I-V转换核心器件电阻值产生的变化。由于仪器外部的温度环境的波动范围比较大，核心器件的温度系数导致的阻值变化对电流测量的影响也比较大。如采用10ppm温度系数的分流器，在20℃环境中标定，在30℃使用时将产生100ppm的偏差。因此温度系数也是越小越好。

目前业界针对用于精密电流测量的I-V转换核心的温度补偿主要方案是通过硬件模拟电路进行补偿，即利用安装在I-V转换核心上的具有相反温度系数的热敏电阻对其进行温度补偿；该补偿方案的问题在于，由于元器件固有的I-V特性，每种元器件的温度系数都是独一无二的，用于补偿的热敏电阻和被补偿的I-V转换核心器件的温度系数不可能做到大小完全相等，即无法做到全温度范围补偿。两种不同元器件的温度系数可能差异很大，在较宽的温度范围内，极容易造成欠补偿或者过补偿。因此，采用此种方案只能在有限的一小段温度范围内，近似认为温度系数差异不大，能够实现相对补偿目的。上述缺点决定了，第一种补偿方案的补偿精度不可能很高，难以实现高准确度电流精密测量的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于高精度电流测量仪器的温度测量及补偿装置，它具有工作稳定可靠、测量精度高和补偿效果好的特点。

本实用新型是这样来实现的，一种用于高精度电流测量仪器的温度测量及补偿装置，其特征在于，它包括I-V转换模块以及用于检测I-V转换模块温度的温度测量单元，I-V转换模块和温度测量单元分别电连接于运算处理及补偿模块，该运算处理及补偿模块还连接有显示模块。

所述温度测量单元与运算处理及补偿模块之间依次电连接有第一信号调理电路和第一A/D转换电路。

所述I-V转换模块与运算处理及补偿模块之间依次电连接有第二信号调理电路和第二A/D转换电路。

优选的是：所述温度测量单元为铂电阻温度传感器，该铂电阻温度传感器紧贴于I-V转换模块的散热器上。

所述第一信号调理电路和第二信号调理电路包括电桥测量电路和放大电路。

所述第二信号调理电路和第二A/D转换电路之间还设有有效值转换电路和滤波缓冲器。

优选的是：所述第二A/D转换电路还包括分别对交直流电压模拟信号进行数字化采样的切换开关。所述运算处理及补偿模块为MCU。

本实用新型的有益效果为：本实用新型利用利用温度测量单元对I-V转换模块多点精密测量，利用检测数据对I-V转换核心的阻值进行补偿；整个温度测量及补偿装置工作稳定可靠，具有测量精度高，补偿效果好，补偿温度范围宽，响应快速等优点，能够为高精度电流测量仪提供可靠和准确的温度补偿，大幅减小了分流器I-V转换核心温度变化对带来阻值变化导致测量不准确的影响，从而极大的提高了电流测量的准确度和稳定性。

附图说明

图1为现有分流器法进行电流测量的电路原理图。

图2为本实用新型整体结构方框图。

图3为本实用新型具体实施过程中的电路连接结构方框图。

具体实施方式