CN107976568A - 一种电流测量方法及其*** - Google Patents
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Abstract
一种电流测量方法及其***，该方法通过并联一可调定电流源及一电压测量模块于一待测线路，该电压测量模块的阻抗远大于该待测线路的阻抗，而后利用该可调定电流源分次对该待测线路供应电流值相异的测试电流，通过该电压测量模块取得每一该测试电流进入该待测线路的电压信号，计算出一电压变化量以及该些测试电流之间的一电流变化量，根据该电压变化量及该电流变化量计算出该待测线路的阻抗，此后改以该待测线路所属电路中的一电力供应源供应电力，通过该电压测量模块取得受测量部份的电压信号，根据该电压信号及该待测线路的阻抗算出电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流测量方法及其***，尤指一种得以并联方式对一待测线路进行电流测量的方法及***。
背景技术
现有技术于欲对一电路的部分线路进行电流测量时，需先将欲测量的部份线路开路，将三用电表串接于该电路开路的部份，待电流测量完毕后，再使开路的部份还原。如此实施方式，虽可达到测量电流的目的，但此实施方式所产生的前置作业及还原作业过于繁琐，而不利于快速测量。然而，将三用电表串接于电路中，三用电表本身所具有的阻抗将影响该电路的整体阻抗特性，而使测量结果失真。
再者，除上述实施方式之外，亦有以勾表进行测量的实施方案，但勾表仅适用于测量流有大电流电路上，并无法有效用于小电流电路的测量，且由于勾表需勾挂于待检测电路上，使其无法用于电路板上所布设的线路。
发明内容
本发明的主要目的，在于解决现有电流测量所产生的问题。
为达上述目的，本发明提供一种电流测量方法，包含步骤有：
步骤一：根据一待测线路的电流方向依次定义出一测试电流输入点、一第一电压检测点、一第二电压检测点以及一测试电流输出点；
步骤二：并联一可调定电流源及一电压测量模块于该待测线路，该电压测量模块的阻抗远大于该待测线路的阻抗，该可调定电流源电性连接该测试电流输入点及该测试电流输出点并形成回路，该电压测量模块则电性连接该第一电压检测点及该第二电压检测点并形成回路；
步骤三：利用该可调定电流源分次对该待测线路供应电流值相异的测试电流，通过该电压测量模块测量每一该测试电流进入该待测线路时，该第一电压检测点与第二电压检测点之间的电压信号；
步骤四：计算该第一电压检测点与该第二电压检测点于不同其中一该测试电流时的一电压变化量，以及该些测试电流之间的一电流变化量，根据该电压变化量及该电流变化量计算出该待测线路的阻抗；
步骤五：禁能该可调定电流源，改以该待测线路所属电路中的一电力供应源供应电力；以及
步骤六：利用该电压测量模块取得该第一电压检测点与第二电压检测点之间的电压信号，根据该电压信号及该待测线路的阻抗计算出该待测线路的电流。
于一实施例中，该步骤六更包含一子步骤：令该待测线路断路于该第一电压检测点及该第二电压检测点之间，取得该第一电压检测点及该第二电压检测之间的该电压信号，提供该电压信号予一相位整流滤波电路，以取得该电压信号中包含的阻抗特性。
于一实施例中，该步骤六更包含一子步骤：根据该电力供应源种类选择以一低通滤波单元或一高通滤波单元对该电压信号进行处理，若该电力供应源为直流电源以该低通滤波单元处理该电压信号，若该电力供应源为交流电源以该高通滤波单元处理该电压信号。
除上述该电流检测方法之外，本发明亦提供一电流测量***，其包含二电流探针、二电压感知探针、一可调定电流源、一电压测量模块以及一运算单元。该二电流探针并联接触一待测线路并于该待测线路被接触位置定义出一测试电流输入点及一测试电流输出点，该二电压感知探针并联接触该待测线路并于该待测线路被接触位置定义出一第一电压检测点及一第二电压检测点，该第一电压检测点与该第二电压检测点位于该测试电流输入点及该测试电流输出点之间。该可调定电流源连接该测试电流输入点及该测试电流输出点，经该测试电流输入点及该测试电流输出点分次对该待测线路提供多个电流值相异的测试电流。该电压测量模块连接该第一电压检测点及该第二电压检测点，取得该第一电压检测点及该第二电压检测点之间在不同该测试电流时的每一电压信号。该运算单元连接该可调定电流源及该电压测量模块，取得每一该测试电流及每一该电压而计算出一电流变化量及一电压变化量，依据该电流变化量及该电压变化量计算出该待测线路的阻抗，禁能该可调定电流源令该电压测量单元取得该待测线路由其所属电路中一电力供应源提供电力时的该电压信号，由该电压信号与该待测线路的阻抗计算出该待测线路的电流。
于一实施例中，该电流测量***更包含一位于对应该测试电流输入点的其中一该电流探针与该可调定电流源之间的第一高压防护模块，以及一位于对应该第一电压检测点的其中一该电压感知探针与该电压测量模块之间的第二高压防护模块。
于一实施例中，该电压测量模块包含一对该电压信号进行能量衰减的高阻抗衰减单元。
于一实施例中，该电压测量模块包含一连接该高阻抗衰减单元的滤波模块，该滤波模块包含一低通滤波单元、一高通滤波单元、一全通单元以及一受该运算单元控制而根据该电力供应源种类选择以该低通滤波单元、该高通滤波单元及该全通单元的其中之一处理该电压信号的切换开关。
于一实施例中，该电压测量模块包含一连接该高阻抗衰减单元与该滤波模块之间的信号缓冲单元。
于一实施例中，该电压测量模块包含一连接该滤波模块而得解析该电压信号所包含阻抗特性的相位整流滤波电路。
于一实施例中，该电压测量模块包含一设置于该滤波模块与该相位整流滤波电路之间的信号放大电路。
于一实施例中，该电压测量模块包含一设于该相位整流滤波电路前级的数字模拟转换电路，以及一设于该相位整流滤波电路后级的模拟数字转换电路。
通过上述技术方案，相较于现有技术具有以下特点：本发明以并联方式测量该待测线路的电流，相较于现有技术以串联方式测量电流更可降低电流测量结果的误差。进一步来说，本发明令并联于该待测线路的该电压测量模块的阻抗远大于该待测线路，使该电压测量模块与该待测线路的等校阻抗很小，且使该可调定电流源所提供的该测试电流几乎仅流于该待测电路上，而使本发明该电流测量***可精准地测量出该待测线路的阻抗，如此再以该待测电路所属该电路中的该电力供应源供应电力，取得该待测电路实际工作时的电压信号，最后利用该待测电路的阻抗及该电压信号算出电流。
附图说明
图1，本发明一实施例的流程示意图。
图2，本发明一实施例的实施示意图(一)。
图3，本发明一实施例的实施示意图(二)。
图4，本发明一实施例的单元组成示意图。
图5，本发明另一实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：
请参阅图1及图2，本发明提供一种电流测量方法，包含步骤有：步骤一100，根据一待测线路20的电流方向依序定义出一测试电流输入点201、一第一电压检测点202、一第二电压检测点203以及一测试电流输出点204；步骤二101，并联一可调定电流源31及一电压测量模块32于该待测线路20，该电压测量模块32的阻抗远大于该待测线路20的阻抗，该可调定电流源31电性连接该测试电流输入点201及该测试电流输出点204并形成回路，该电压测量模块32则电性连接该第一电压检测点202及该第二电压检测点203并形成回路；步骤三102，利用该可调定电流源31分次对该待测线路20供应电流值相异的测试电流iB，通过该电压测量模块32测量每一该测试电流iB进入该待测线路20时，该第一电压检测点202与第二电压检测点203之间的电压信号VRW；步骤四103，计算该第一电压检测点202与第二电压检测点203于不同其中一该测试电流iB时的一电压变化量ΔVRW，以及该些测试电流iB之间的一电流变化量ΔiB，根据该电压变化量ΔVRW及该电流变化量ΔiB计算出该待测线路20的阻抗RW；步骤五104，禁能该可调定电流源31，改以该待测线路20所属电路2中的一电力供应源21供应电力；以及步骤六105：利用该电压测量模块32取得该第一电压检测点202与第二电压检测点203之间的该电压信号VRW，根据该电压信号VRW及该待测线路20的阻抗RW计算出该待测线路20的电流IRW。
另一方面，并请参阅图3及图4，本发明方法亦搭配一电流测量***30实施，该电流测量***30包含二电流探针301、二电压感知探针302、该可调定电流源31、该电压测量模块32以一运算单元33。该二电流探针301并联接触该待测电路20并于该待测电路20被接触位置定义出该测试电流输入点201及该测试电流输出点204，该二电压感知探针302并联接触该待测电路20并于该待测电路20被接触位置定义出该第一电压检测点202及该第二电压检测点203，该第一电压检测点202与该第二电压检测点203位于该测试电流输入点201及该测试电流输出点204之间。进一步地，该二电流探针301与该二电压感知探针302即为现今所称的四线式探针，对应该测试电流输入点201的其中一该电流探针301是与对应该第一检测点202的其中一该电压感知探针302整合于同一棒状结构上，其余二者则整合于另一棒状结构上。再者，该二电流探针301的其中之一于实施过程中为正端，另一则为负端。该二电压感知探针302亦同。
又，该可调电流源31连接该二电流探针301，经该测试电流输入点201及该测试电流输出点204分次对该待测电路20提供多个电流值相异的该测试电流iB。该电压测量模块32则连接该二电压感知探针302，取得该第一电压检测点202及该第二电压检测点203之间在不同该测试电流时的每一该电压信号VRW。该运算单元33连接该可调电流源31及该电压测量模块32，取得每一该测试电流iB及每一该电压信号VRW而计算出一电流变化量ΔiB及一电压变化量ΔVRW，依据该电流变化量ΔiB及该电压变化量ΔVRW计算出该待测线路20的阻抗RW，禁能该可调电流源31以取得该待测线路20由其所属电路中一电力供应源21提供电力时的该电压信号VRW，由该电压信号VRW与该待测线路20的阻抗RW计算出该待测线路20的电流iRW。又，该运算单元33可以一微控制处理器实施，该运算单元33可以通过加载等方式建置有一演算机制，以进行相关演算。
承上，本发明于实施初始，于步骤一100中，指定该电路中欲测量电流部分为该待测线路20，所称该待测线路20可为一布设有原件的单纯线路。随后令该二电流探针301及该二电压感知探针302依次以并联方式接触该待测线路20，而基于该待测线路的电流方向依次定义出该测试电流输入点201、该第一电压检测点202、该第二电压检测点203以及该测试电流输出点204。此后即进入步骤二101，令分别连接该二电流探针301及该二电压感知探针302的该可调定电流源31与该电压测量模块32并联于该待测线路20。再者，本发明令并联于该待测线路20的该电压测量模块32的阻抗远大于该待测线路20，使该电压测量模块32与该待测线路20的等校阻抗很小，亦即当有电流流经时，电流将几乎全部流到该待测线路20上。另一方面，该可调定电流源31便可与该测试电流输入点201、该测试电流输出点204以及该待测线路20形成回路(如图2所标22)，该电压测量模块32则可与该第一电压检测点202、该第二电压检测点203以及该待测线路20形成另一回路(如图2所标23)，并进入该步骤三102。
步骤三102实施过程中，该运算单元33起初控制该可调定电流源31向该待测线路20输出为0.1安培的该测试电流iB，并测量该第一电压检测点202与该第二电压检测点203之间的该电压信号VRW，完成后，该运算单元33即再次控制该可调定电流源31向该待测线路20输出为0.6安培的该测试电流iB，并测量该第一电压检测点202与该第二电压检测点203之间的该电压信号VRW，当完成预订进行测试的次数后，进入该步骤四103。于该步骤四103执行过程中，对所取得的每一该电压信号VRW及每一该测试电流iB进行计算，取得该第一电压检测点202与该第二电压检测点203于不同该测试电流iB的该电压变化量ΔVRW，以及该些测试电流iB之间的该电流变化量ΔiB。此后，根据该电压变化量ΔVRW及该电流变化量ΔiB计算出该待测线路20的阻抗RW，而此计算可基于奥姆定律所取得，于此不再赘述。又，本发明于此所举该测试电流iB的电流值仅为举例，并不用以限制。
接着，禁能该可调定电流源31，令其停止输出该测试电流iB，改以该待测线路20所属该电路2中的该电力供应源21向该待测线路20供应电力，进入该步骤六105。利用该电压测量模块32取得该第一电压检测点202与该第二电压检测点203之间的该电压信号VRW，根据当下取得的该电压信号VRW以及该待测线路20的该阻抗RW计算出该待测线路20的电流iRW。
为了避免该待测线路20所属该电路2的该电源供应器21输出的高压电力灌入该电流测量***30，而导致该电流测量***30损毁的问题发生。于一实施例中，该电流测量***更包含一位于对应该测试电流输入点201的其中一该电流探针301与该可调定电流源31之间的第一高压防护模块34，以及一位于对应该第一电压检测点203的其中一该电压感知探针302与该电压测量模块203之间的第二高压防护模块35。
再者，为了令测量出的该电压信号VRW得以被该运算单元33所使用，于一实施例中，该电压测量模块32包含一对该电压信号VRW进行能量衰减的高阻抗衰减单元321。进一步地，该电压测量模块32更包含一连接该高阻抗衰减单元321的滤波模块，该滤波模块包含一低通滤波单元322、一高通滤波单元323、一全通单元324以及一受该运算单元33控制而根据该电力供应源21种类选择以该低通滤波单元322、该高通滤波单元323及该全通单元324的其中之一处理该电压信号VRW的切换开关325。另一方面，本发明方法该步骤六105更包含一子步骤106：根据该电力供应源21种类选择以该低通滤波单元322或该高通滤波单元323对该电压信号VRW进行处理，若该电力供应源21为直流电源以该低通滤波单元322处理该电压信号VRW，若该电力供应源21为交流电源以该高通滤波单元323处理该电压信号VRW。
并请参阅图5，于一实施例中，该电压测量模块32包含一连接该高阻抗衰减单元321与该滤波模块之间的信号缓冲单元326，以及一连接该滤波模块而得解析该电压信号VRW所包含阻抗特性的相位整流滤波电路327。另一方面，本发明方法该步骤六105则包含另一子步骤107：令该待测线路20断路于该第一电压检测点202及该第二电压检测203之间，取得该第一电压检测点202及该第二电压检测203之间的该电压信号VRW，提供该电压信号VRW予一相位整流滤波电路，以取得该电压信号VRW中包含的阻抗特性。再者，所称该阻抗特性即为该领域通知的电阻特性、电感特性以及电容特性。
于一实施例中，该电压测量模块32包含一设置于该滤波模块与该相位整流滤波电路327之间的信号放大电路328。另一方面，该电压测量模块更可包含一设于该相位整流滤波电路327前级的数字模拟转换电路329，以及一设于该相位整流滤波电路327后级的模拟数字转换电路320。再者，该电流测量***30更可包含一显示接口36，以将测量结果显示于上。
Claims (11)
1.一种电流测量方法，其特征在于，包含步骤有：
步骤一：根据一待测线路的电流方向依次定义出一测试电流输入点、一第一电压检测点、一第二电压检测点以及一测试电流输出点；
步骤二：并联一可调定电流源及一电压测量模块于该待测线路，该电压测量模块的阻抗远大于该待测线路的阻抗，该可调定电流源电性连接该测试电流输入点及该测试电流输出点并形成回路，该电压测量模块电性连接该第一电压检测点及该第二电压检测点并形成回路；
步骤三：利用该可调定电流源分次对该待测线路供应电流值相异的测试电流，通过该电压测量模块测量每一该测试电流进入该待测线路时，该第一电压检测点与第二电压检测点之间的电压信号；
步骤四：计算该第一电压检测点与该第二电压检测点于不同该测试电流时的一电压变化量，以及该些测试电流之间的一电流变化量，根据该电压变化量及该电流变化量计算出该待测线路的阻抗；
步骤五：禁能该可调定电流源，改以该待测线路所属电路中的一电力供应源供应电力；以及
步骤六：利用该电压测量模块取得该第一电压检测点与第二电压检测点之间的电压信号，根据该电压信号及该待测线路的阻抗计算出该待测线路的电流。
2.如权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，该步骤六更包含一子步骤：令该待测线路断路于该第一电压检测点及该第二电压检测点之间，取得该第一电压检测点及该第二电压检测之间的该电压信号，提供该电压信号予一相位整流滤波电路，以取得该电压信号中包含的阻抗特性。
3.如权利要求1或2所述的电流测量方法，其特征在于，该步骤六更包含一子步骤：根据该电力供应源种类选择以一低通滤波单元或一高通滤波单元对该电压信号进行处理，若该电力供应源为直流电源以该低通滤波单元处理该电压信号，若该电力供应源为交流电源以该高通滤波单元处理该电压信号。
4.一种电流测量***，其特征在于包含：
二电流探针，并联接触一待测线路并于该待测线路被接触位置定义出一测试电流输入点及一测试电流输出点；
二电压感知探针，并联接触该待测线路并于该待测线路被接触位置定义出一第一电压检测点及一第二电压检测点，该第一电压检测点与该第二电压检测点位于该测试电流输入点及该测试电流输出点之间；
一可调定电流源，连接该测试电流输入点及该测试电流输出点，经该测试电流输入点及该测试电流输出点分次对该待测线路提供多个电流值相异的测试电流；
一电压测量模块，连接该第一电压检测点及该第二电压检测点，取得该第一电压检测点及该第二电压检测点之间在不同该测试电流时的每一电压信号；
一运算单元，连接该可调定电流源及该电压测量模块，取得每一该测试电流及每一该电压信号而计算出一电流变化量及一电压变化量，依据该电流变化量及该电压变化量计算出该待测线路的阻抗，禁能该可调定电流源并令该电压测量模块取得该待测线路由其所属电路中一电力供应源提供电力时的该电压信号，由该电压信号与该待测线路的阻抗计算出该待测线路的电流。
5.如权利要求4所述的电流测量***，其特征在于，该电流测量***更包含一位于对应该测试电流输入点的其中一该电流探针与该可调定电流源之间的第一高压防护模块，以及一位于对应该第一电压检测点的其中一该电压感知探针与该电压测量模块之间的第二高压防护模块。
6.如权利要求5所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一对该电压信号进行能量衰减的高阻抗衰减单元。
7.如权利要求6所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一连接该高阻抗衰减单元的滤波模块，该滤波模块包含一低通滤波单元、一高通滤波单元、一全通单元以及一受该运算单元控制而根据该电力供应源种类选择以该低通滤波单元、该高通滤波单元及该全通单元的其中之一处理该电压信号的切换开关。
8.如权利要求7所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一连接该高阻抗衰减单元与该滤波模块之间的信号缓冲单元。
9.如权利要求7所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一连接该滤波模块而得解析该电压信号所包含阻抗特性的相位整流滤波电路。
10.如权利要求9所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一设置于该滤波模块与该相位整流滤波电路之间的信号放大电路。
11.如权利要求9所述的电流测量***，其特征在于，该电压测量模块包含一设于该相位整流滤波电路前级的数字模拟转换电路，以及一设于该相位整流滤波电路后级的模拟数字转换电路。
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