CN102253353A - 微电流表自动校正方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微电流表自动校正方法及其装置，涉及微电流表校正设备技术领域。校正方法是先使用精密电压源，经标准电阻，由精密电流表测得一条压电曲线，再用精密电压源经待校正电流表测得一条压电曲线，使用数据拟合得出两曲线的参数，再通过系数校正来使得待校正电流表的曲线尽量靠近标准电流表；装置硬件部分主要由电脑、精密电压源、标准电阻、转换模块、精密电流表、待校电流表组成；本发明可以使该微电流表的测试精度大大提高，甚至接近精密静电计级电流表；其方法简便合理、原理独特、精度较高；其装置结构简单，性能稳定；可满足高压设备绝缘性能在去极化松弛电流测试中用的微电流表的测试精度要求。
Description
技术领域
本发明涉及微电流表校正设备技术领域，具体是一种高压设备绝缘性能在等温松弛电流法（IRC）测试***中用的微电流表的校正方法及其装置。
背景技术
电流信号检测是评估高压设备中绝缘材料绝缘状态的重要手段，按被测电流的性质，被测电流信号可分为两大类:一种是高压设备绝缘在高压电场下的极化松弛电流，另一种是高压设备绝缘在高压电场撤去后的去极化松弛电流。等温松弛电流法（IRC）是一种基于电流信号检测的新型非破坏性绝缘状态检测法，其基本理是在常温下预先对高压设备绝缘施加某一特定的高压极化电场，在极化一段时间后，撤去高压极化电场，并检测高压设备绝缘随后的去极化松弛电流。由于去极化松弛电流中蕴含着丰富的绝缘材料微观性能信息，通过相关分析可得出绝缘材料相关的微观参数、介电损耗、老化因子等参数，因此等温松弛电流法可为高压设备绝缘状态评估提供可靠的依据。电力高压设备绝缘的去极化松弛电流幅值一般在皮安级至飞安级，其检测过程中受检测设备性能、外界环境的影响比基于极化电流的常规检测法更严重。由于等温松弛电流（IRC）测试***中集成了电流表模块，为了使其测试精度接近精密静电计级电流表，需要在***电流表模块安装完成后对其进行校正，使其所测数据与精密电流表更加接近。
发明内容
本发明的目的是提供一种微电流表自动校正方法及其装置，解决了高压设备绝缘性能在等温松弛电流法（IRC）测试***中用的微电流表的测试精度低的问题，利用该方法或校正装置校正，可以使该微电流表的测试精度大大提高，甚至接近精密静电计级电流表；其方法简便合理、原理独特、精度较高；其装置结构简单，性能稳定；可满足高压设备绝缘性能在去极化松弛电流测试中用的微电流表的测试精度要求。
本发明之一是这样实现的：一种微电流表自动校正方法，其特征在于以线性拟合修正为基础，使待校电流表示值向精密电流表靠近的方法，具有如下步骤：
a、采集标准电流曲线：使用精密电压源（2），经标准电阻（3），由精密电流表（5）测得一条标准电流曲线（或压电曲线）；
b、用精密电压源（2）经待校电流表（6）测得一条待校电流曲线（或压电曲线）；
c、使用数据拟合得出两曲线的参数，如斜率与截距，再通过系数校正来使得待校正电流表的曲线尽量靠近标准电流表，即使待校电流曲线与精密电流曲线靠近并误差尽量小。
所述的微电流表自动校正方法，其特征在于上述的b为：由转换模块（4）自动控制切换，再由精密电压源（2）经过标准电阻（3），经待校电流表（6）测得一条待校电流曲线。
所述的微电流表自动校正方法，其特征在于，利用压电曲线的线性特征，仅由预设的有限个电压值对应的电流值点，线性拟合出精密电流表与待校电流表的各量程对应的U-I曲线；进行参数修正后，优化整个量程范围内待校电流表所测的电流值。
本发明之二是这样实现的：一种微电流表自动校正装置，其特征在于包括硬件部分和软件部分；硬件部分由电脑（1）、精密电压源（2）、标准电阻（3）、转换模块（4）、精密电流表（5）、待校电流表（6）组成；电脑（1）通过通讯接口（7）实现对精密电流源（2）的通讯与控制连接，精密电压源输出通过耐高压导线（8）与标准电阻（3）连接，标准电阻（3）通过耐高压导线（9）与转换模块（4）相连接，转换模块（4）具有两路输出，一路通过同轴电缆（10）接至精密电流表（5），另一路通过同轴电缆（11）与待校电流表（6）相连；精密电流表（5）通过通讯线（12）与电脑（1）相连接，实现精密电流表（5）的控制与采集；待校电流表（6）通过USB采集卡数据线（13）与电脑（1）相连接，实现待校电流（6）表的控制与采集；软件***实现对程控电流表和程控电压源的控制，并可实现对待校电流表自动校正，校正***的校正结果以校正曲线的形式给出。
所述的转换模块（4），由程控继电器控制实现自动换接，继电器（14）控制标准电流采集电路的开断，继电器（15）控制待校电流采集电路的开断。
本发明的积极效果是：有效解决了长期以来现有技术中一直存在的且一直未能解决的问题，，解决了高压设备绝缘性能在去极化松弛电流测试中用的微电流表的测试精度低的问题，利用该方法或校正装置校正，可以使该微电流表的测试精度大大提高，甚至接近精密静电计级电流表；其方法简便合理、原理独特、精度较高；其装置结构简单，性能稳定；可满足高压设备绝缘性能在去极化松弛电流测试中用的微电流表的测试精度要求。
以下结合实施例及其附图作详述说明，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明装置实施例的整体结构示意图。
图2为图1中转换模块的初始状态原理图。
图3为图2中的转换模块状态2的原理图。
图4为图1的电流校正原理图。
图5为本发明自动校正方法实施例测量精密电流表曲线的流程图。
图6为本发明自动校正方法实施例测量待校电流表曲线的流程图。
图7为本发明自动校正方法实施例对待校电流表进行拟合校正的流程图。
图中各标号零部件名称为：1-电脑，2-精密电压源，3-标准电阻，4-转换模块，5-精密电流表，6-待校电流表，7-通讯线路，8-耐压导线，9-耐压导线，10-同轴电缆，11-同轴电缆，12-通讯线路，13-采集卡usb数据线，14-控制精密电流表支路开断的继电器，15-控制待校电流表支路开断的继电器。
具体实施方式
此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不适于限定本发明。
校正器基本工作原理是先使用精密电压源，经标准电阻，由精密电流表测得一条压电曲线，再用精密电压源经待校正电流表测得一条压电曲线，使用数据拟合得出两曲线的参数，再通过系数校正来使得待校正电流表的曲线尽量靠近标准电流表。
下面结合附图对本发明进行详细描述。
一、如图1：本发明是一种等温松弛电流法（IRC）测试***中的微电流表模块中所使用的微电流表自动校正***，包括硬件部分和软件部分。硬件部分由电脑1、精密电压源2、标准电阻3、转换模块4、精密电流表5，待校电流表6组成；软件***可实现对程控电流表和程控电压源的控制，并可实现对待校电流表自动校正。校正***的校正结果以校正曲线的形式给出，并留有通讯端口，通过编程可对数字微电流表进行全自动校正。
校正装置具体连接结构如下：电脑1通过通讯接口7实现对精密电流源2的通讯与控制，精密电压源输出通过耐高压导线8与标准电阻连接，标准电阻通过耐高压导线9与转换模块4相连接，转换模块4具有两路输出，一路通过同轴电缆10接至精密电流表5，另一路通过同轴电缆11与待校电流表6相连。精密电流表5通过通讯线12与电脑相连接，以实现精密电流表5的控制与采集；待校电流表6通过USB采集卡数据线13与电脑相连接，实现待校电流6表的控制与采集。
转换模块4结构如图2、图3所示，转换模块4由程控的继电器14、15控制标准电路与待校电路之间的切换，图1中（1）标注出的线路组成精密电流表电流采集电路状态，对应的是图2所示的转换模块4初始状态，继电器14闭合，继电器15开启，校正***先采集精密电压源2经标准电阻3由精密电流表5测得的压电曲线。图1中（2）标注出的线路组成待校电流表电流采集电路状态，对应图3中转换模块3的状态2，继电器14开启，继电器15闭合，校正***采集精密电压源2经待校正电流表6的压电曲线。采得精密电流表5与待校电流表6的压电曲线后，通过电脑端软件进行拟合与修正。
全过程可都由电脑通讯与控制，可实现自动化。软件及电路控制部分，可为不同结构，可构成各种不同的半自动控制或自动控制结构。
二、具体校正方法为：
校正第一步：采集精密电流表读数。其具体步骤如下，参见附图5中的流程图。
步骤1：装置连接到位后，电脑对精密电压源、电流表初始化。
步骤2：电脑端对转换模块发送命令，继电器动作使得转换模块位于状态1.与精密电流表相连接。
步骤3：电脑程序端切换到待校正的量程，对精密电压表输出加压命令“operate”。
步骤4：根据该量程内预设的电压采样点值进行逐点加压，并由精密电流表采集并存储对应的电流数值。循环执行直到各量程测量完毕。
步骤5：电脑程序端结束“operate”，并对转换模块发出命令，断开与精密电流表连接的电路。
校正方法第二步为采集待校电流表读数，其具体步骤如下，参见附图6中的流程图。
步骤6：电脑端对转换模块发送命令，继电器动作使得转换模块位于状态2，与待校正电流表相连接。
步骤7：电脑程序端切换到待校正的量程，对精密电压源输出加压命令“operate”。
步骤8：根据该量程内预设的电压采样点值进行逐点加压，并由精密电流表采集并存储对应的电流数值。循环执行直到各量程测量完毕。
步骤9：电脑程序端结束“operate”，并对转换模块发出命令，断开与待校电流表连接的电路。
如图4所示，方形点表示精密电流表5所测的标准电流数值，三角形点表示待校电流表6所测得待校电流数值。通过对两条曲线线性拟合得分别得到其曲线的斜率和截距，通过参数调整来实现对待校电流表6的校正。整个过程通过电脑1控制与通讯，实现程控的全自动校正。
拟合与校正为本发明涉及方法的第三步，其具体步骤如下，参见附图7中的流程图。
步骤10：程序中调用储存的预设电压值所对应的精密电流表与待校电流表的电流值，生成两条电流-电压曲线。
步骤11：对每个量程生成的两条曲线进行线性拟合，得出y1=A1*x+B1,y2=A2*x+B2,其中x为预设电压值，y1、y2分别为精密电流表和待校电流表所测电流值，A1、A2为两曲线对应斜率，B1、B2为对应截距。
步骤12：对y2进行线性修正以靠拢于y1，既y1=c*y2+d；其中c=A1/A2,d=B1-(A1*B2/A2)。
步骤13：将生成的修正系数c、d存储并输出到程序中，即采集后的电流数值y2都经过修正，更加靠近精密电流表读数。至此矫正过程结束。
Claims (5)
1.一种微电流表自动校正方法，其特征在于以线性拟合修正为基础，使待校电流表示值向精密电流表靠近的方法，具有如下步骤：
a、采集标准电流曲线：使用精密电压源（2），经标准电阻（3），由精密电流表（5）测得一条标准电流曲线（或压电曲线）；
b、用精密电压源（2）经待校电流表（6）测得一条待校电流曲线（或压电曲线）；
c、使用数据拟合得出两曲线的参数，如斜率与截距，再通过系数校正来使得待校正电流表的曲线尽量靠近标准电流表，即使待校电流曲线与精密电流曲线靠近并误差尽量小。
2.根据权利要求1所述的微电流表自动校正方法，其特征在于上述的b为：由转换模块（4）自动控制切换，再由精密电压源（2）经过标准电阻（3），经待校电流表（6）测得一条待校电流曲线。
3.根据权利要求1所述的微电流表自动校正方法，其特征在于，利用压电曲线的线性特征，仅由预设的有限个电压值对应的电流值点，线性拟合出精密电流表与待校电流表的各量程对应的U-I曲线；进行参数修正后，优化整个量程范围内待校电流表所测的电流值。
4.一种微电流表自动校正装置，其特征在于包括硬件部分和软件部分；硬件部分由电脑（1）、精密电压源（2）、标准电阻（3）、转换模块（4）、精密电流表（5）、待校电流表（6）组成；电脑（1）通过通讯接口（7）实现对精密电流源（2）的通讯与控制连接，精密电压源输出通过耐高压导线（8）与标准电阻（3）连接，标准电阻（3）通过耐高压导线（9）与转换模块（4）相连接，转换模块（4）具有两路输出，一路通过同轴电缆（10）接至精密电流表（5），另一路通过同轴电缆（11）与待校电流表（6）相连；精密电流表（5）通过通讯线（12）与电脑（1）相连接，实现精密电流表（5）的控制与采集；待校电流表（6）通过USB采集卡数据线（13）与电脑（1）相连接，实现待校电流（6）表的控制与采集；软件***实现对程控电流表和程控电压源的控制，并可实现对待校电流表自动校正，校正***的校正结果以校正曲线的形式给出。
5.根据权利要求4所述的微电流表自动校正装置，其特征在于转换模块（4），由程控继电器控制实现自动换接，继电器（14）控制标准电流采集电路的开断，继电器（15）控制待校电流采集电路的开断。
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