[发明专利]一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置

说明书

本发明提供了一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置，属于电流测量领域，电流测量方法包括：将罗氏线圈的其中一条绕线作为主绕线，剩余绕线作为副绕线；罗氏线圈是同向绕制绕线而成，其绕线数量使罗氏线圈满足外积分电路的条件；将主绕线的输出端与第一运算放大器相连；且将副绕线之间进行加法运算后，与第二运算放大器相连，获取第二运算放大器的输出电压；将第一运算放大器的输出电压与第二运算放大器的输出电压进行差分处理后，计算输出电流；其中，主绕线输出电压与副绕线加法运算后的输出电压以异相的形式分别输入至第一运算放大器和第二运算放大器。本发明强化罗氏线圈稳定性的同时降低了运算放大器失调电压的影响，实现了电流的准确测量。

技术领域

本发明属于电流测量领域，更具体地，涉及一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置。

背景技术

由于脉冲电流存在波形陡度大且持续时间短的特征，对测量精度要求较高，同时脉冲电流发生器越来越小型化发展，使得罗氏线圈广泛应用于脉冲电流测量领域。

对于传统自积分式罗氏线圈，由于需要罗氏线圈的自感值远大于采样电阻值和线圈电阻值之和，因此往往采用含有铁芯的罗氏线圈满足自积分的积分条件，而铁芯自身的饱和特性以及手工绕制线圈带来的稳定性问题，使得人们开始关注外积分式罗氏线圈。

相应地，外积分式罗氏线圈需要满足外积分的积分条件，其中外积分条件受骨架内外径、线径等约束，而对于特定线缆的电流测量往往对骨架的外径有所限制，而只能通过改变线圈的匝数以调整罗氏线圈电感值，这种调整方式通常存在线圈不一定处于密绕状态，导致罗氏线圈测量电流的效果不稳定。

同时外积分意味着需要先对罗氏线圈输出电压进行重采样，并经外部运算放大器进行积分运算，而运算放大器存在输入失调电压，传统有源积分回路中将存在失调电压引起的信号偏移，无法准确反映被测电流真实波形。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于罗氏线圈的电流测量方法及装置，旨在解决现有的通过罗氏线圈测量电流时，由于骨架不可调和运算放大器失调的原因，导致罗氏线圈测量电流的准确度不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于罗氏线圈的电流测量方法，包括以下步骤：

将罗氏线圈的其中一条绕线作为主绕线，剩余绕线作为副绕线；所述罗氏线圈是同向绕制绕线而成，其绕线数量使罗氏线圈满足外积分电路的条件；

将主绕线的输出端与第一运算放大器相连，获取第一运算放大器的输出电压；

且将副绕线之间进行加法运算后，与第二运算放大器相连，获取第二运算放大器的输出电压；

将第一运算放大器的输出电压与第二运算放大器的输出电压进行差分处理后，计算输出电流；

其中，主绕线输出电压与副绕线加法运算后的输出电压以异相的形式分别输入至第一运算放大器和第二运算放大器。

优选地，罗氏线圈的绕线数量的获取方法为：

基于被测信号频率以及外接采样电阻，在满足罗氏线圈为外积分电路的条件下，获取每条绕线匝数；

利用绕线匝数以及骨架直径，获取绕线数量。

优选地，罗氏线圈为外积分电路的条件为：ωLR₀；其中，ω＝2*π*f，f为被测信号；L为罗氏线圈上单绕线电感；R₀为外接采样电阻。

优选地，绕线数量为2*π*d/Ns向下取整的最大值；d为被测导线与罗氏线圈中心间的距离(骨架直径)；s为单绕线直径；N为每条绕线匝数。

基于上述提供的罗氏线圈的电流测量方法，本发明提供了相应的电流测量装置，包括：第一运算放大器、第二运算放大器、罗氏线圈构建单元、差分电路和计算单元；