CN101308170A - 有源电流测试技术 - Google Patents

Abstract

有源电流测试技术，用被测试电路中的分布电阻做检流电阻，把电压测量工具，电流源并联到检流电阻上组成。其基本测试原理为电子学中的欧姆定律和基尔霍夫定律。测试时，地一步关闭电流源测试检流电阻上的电压；第二步，打开电流源测再试检流电阻上的电压。根据这两次测试到的电压和电流源的大小，可以计算出被测试电流大小。本技术的一个特例是，改变电流源的方向和大小，可以使分布电阻的电压为零，更方便微电流的测试。采用本技术可以象测试电压一样来测试电流。目前公知的检流电阻法测试电流实际可以看作本技术中检流电阻大小已知，电流源为零时的特例。

Description

有源电流测试技术

所属技术领域

本发明涉及一种电子技术中电流测试技术，尤其是不把测试工具串联进被测试回路来测试电流的技术。

背景技术

目前，公知的主要电流测试技术主要有几种：

一：动圈电流表；

二：检流电阻法，把检流电阻串联到电流回路中，测量电压反映电流的大小；

三：利用电磁感应原理，检测被测试电流的磁场的大小，来测量电流的大小；

对于第一类动圈电流表的技术，是最古老的电流测试技术，靠串联到电流回路里的线圈产生电磁力使指针发生偏转的办法来测试电流。由于精度差等原因，现在已经很少使用了。

对于第二类技术，其原理是把一个已知数值的检流电阻串联到电流回路里，靠测量检流电阻的端电压来反映电流的大小。这个方法的缺陷是一定要把被测量回路断开，把测量仪器或电流检测传感器串接到里面，然后才能进行测量。实际使用中，需要把电路割断或者预先放置电流传感器，不但使用不方便，而且很多场合由于串入测试仪器带来很大误差和干扰。如果采用回路中预先设置电流传感器的方法，对于比较复杂的电路需要设置很多检流电阻，不但成本增加，制作麻烦而且体积过大。

使用采用这类技术的电流表，来进行电流的测量，需要对很多线路进行割开处理，不但很麻烦，操作不方便，而且也严重影响电路的可靠。

对于第三类技术，比较典型的是钳型电流表，可以用把测试钳夹住被测试电流的留过的导线，检测测试钳中的电磁场大小来测量电流。该技术缺陷是只能测量交流电流，对于绝大多数的弱电电子产品，往往不太可能有可以被钳到测试钳里的电线的情况，因此这种测试方法也基本限制到强电的范围使用。

发明内容

本发明提出一种新的电流测试方法，不需要把测试仪器串联到被测试回路中，只需要象使用电压表测试电压一样来测试电流就可以了。

本发明的基本原理是欧姆定律和基尔霍夫定律。

通常的导体都是有电阻的，电流流过这个电阻就会产生电压。如果这个电阻是已知大小的，那么测试出该电阻的两端电压，根据欧姆定律就可以计算出电流的大小。目前电流测试仪表大部分就是采用这个办法的。因为一定要知道检测电阻的大小，所以目前的电流测试仪表都采用内置已知大小的检流电阻，并把该电阻串联到测试回路中，通过测量该电阻的端电压的来反映被测试电流的大小。

本发明的关键之一是直接利用被测试电路中的分布电阻，可以是被测试电流流经路径上的导体电阻，也可以是其他电子器件的等效电阻，例如电路板板上的覆铜走线，把这个未知的分布电阻作为检流电阻来使用。测量出该电阻两端的电压，可以称做Vx₁，记录下来准备使用。

本发明的关键之二是对该电阻从两个测试点注入一个已知的电流I₀，同时测量出第二个电压Vx₂。根据基尔霍夫定律和欧姆定律，用Vx₁、Vx₂、I₀这些已知数据，可以计算出分布电阻也就是检流电阻的和被测试电流的大小。

这样，不需要把检流电阻串联到电路里就可以测试出被测试回路的电流大小。

本发明的有益效果是可以根据本原理制作成电流测试仪器，象测试电压一样来测试电流，大大提高电流表的使用方便性和工作效率，同时减少对被测试电路的干扰。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是公知的一种电流测试的等效原理图。

图2是本发明的电流测试的等效原理图。

图1中，Rx等效被测试回路中的电阻，Ix流过Rx的被测试的电流，Vm电压表，A、B、C、D、E、F为电路节点。

图2中，Rx等效被测试回路中的电阻，Ix流过Rx的被测试的电流，Vm电压表，Ic电流源，A、B、C、D、E、F为电路节点。

按照电子技术理论和方法，认为Vm电压表的阻抗为无穷大，Ic电流源内阻为无穷大，忽略这两个参数对电路分析的影响。实际电路中的电流源也可以是一个有足够大内电阻的电压源，只要不影响测试精度就可以了。

公知的电流测试技术，是必须知道Rx的大小的，因此采取在电流表中设置已知大小的电阻，通过读取Vm电压表的数值V，根据欧姆定律

Ix＝V/Rx

就可以得到被测试电流的大小。

从图2中可以看出，本发明的测试方法中比公知的方法多一个电流源Ic。本发明的方法测试过程是：

第一步：电流源Ic先关闭，也就是其产生电流I0为0，这个时候电路和图1的等效电流是完全相同的，同样通过读取Vm电压表的数值Vx1。本发明不需要知道Rx的大小，也就是不需要把检测电阻串联到被测试电路里面，因此Rx也是未知的。实际测量中，可以使用分布电阻来作为检流电阻。根据欧姆定律有：

Vx1＝Ix*Rx

第二步：打开电流源Ic，使其产生数值可控已知电流I₀，这个时候检测电阻Rx上的电流就是I₀+Ix了，而根据基尔霍夫定律，流出被测试电阻的电流仍然是Ix没有变化。这个时候读取Vm电压表的数值Vx2，根据欧姆定律有：

Vx2＝(I0+Ix)*Rx

合并第一步的方程，消除位置的Rx，可以解出：

$\mathrm{Ix}=\frac{{\mathrm{Vx}}_1}{{\mathrm{Vx}}_2-{\mathrm{Vx}}_1}\×I_0$

可以看到，公式中都是已知或已经测量出来的数值，计算一下就可以得到被测试电流Ix的大小了，而且和Rx是无关的。

对比图1和图2可以很容易看出，公知的检流电阻测试法实际是本发明中I₀为零的一个特例而已。

变化图2中的电流源I₀的方向，还可以得到另外一个特例，就是如果I₀和被测试电流Ix的方向相反而大小相等，会导致Vx2为0，这个时候上面的计算公式就不适用了，不过却可以直接得到被测试电流Ix的大小，就是等于I₀，而电流方向相反。这个特例也是很有用的，当被测试电流很小时，而躁声电压比较大的时候，会提高测量结果的精度。这个测量过程类似电桥，而且达到测量数值的时候，检流电阻两端电压为零，象超导体一样，因此可以称做超导电桥。

本发明需要对被测试电路注入电流，而且是主动和可以控制的，所以称有源电流测试方法。

Claims (4)

1.有源电流测试技术，其特征是：把电压测试仪器和电流源并联，然后再并联到被测电流流过的检流电阻上来测量电流。

2.根据权利要求1所述的有源电流测试技术，其特征是：测量中只需要把电压测量表和电流源并联体并联到被测电流流过的检流电阻上就可以了，不需要断开被测回路。

3.根据权利要求1所述的有源电流测试技术，其特征是：测量中需要对检流电阻注入电流。

4.根据权利要求1所述的有源电流测试技术，其特征是：测量中一个特例是改变电流源的数值和方向，直到并联的电压测试仪器读数为零，则电流源的数值刚好和被测试电流大小相同，方向相反。

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