CN108072789B - 非接触式电参数测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“非接触式电参数测量系统”。本公开提供了系统和方法，所述系统和方法提供绝缘线中的交流(AC)电参数的测量，而不需要所述绝缘线和测试探头之间的电流连接。测量系统或仪器可包括外壳，所述外壳包括非接触式电压传感器和非接触式电流传感器两者。测量系统在测量时间间隔期间从所述电压传感器和所述电流传感器获得测量结果，并处理所述测量结果以确定所述绝缘线的AC电参数。可经由视觉指示装置（例如，显示器、灯）向操作者呈现AC电参数。AC电参数可另外地或另选地经由有线和/或无线通信接口传送到外部装置。测量系统可包括对准反馈传感器，所述对准反馈传感器向用户提供关于所述绝缘线相对于所述电压传感器和所述电流传感器的机械对准的反馈。

Description

非接触式电参数测量系统
背景技术
技术领域
本公开整体涉及电特性的测量，并且更具体地，涉及电路中电参数的非接触式测量。
相关领域的说明
电压表是用于测量电路中的电压的仪器。测量不止一种电特性的仪器称为万用表或数字万用表(DMM)，并且用于测量服务、故障排除和维护应用通常所需的许多参数。此类参数通常包括交流(AC)电压和电流、直流(DC)电压和电流以及电阻或通断性。还可以测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。
对于测量AC电压和/或电流的常规电压表或万用表，需要使至少一个测量电极或探头与导体电流接触，这通常需要切除绝缘电线的一部分绝缘体、断开电路和/或提前提供测量端子。除了需要暴露的线或端子进行电流接触之外，由于被电击或触电的危险，将探头接触到剥离的线或端子的步骤可能相当危险。
发明内容
非接触式测量系统可以总结为包括：外壳，该外壳包括前端；电压传感器，该电压传感器被定位成接近外壳的前端，在操作中，该电压传感器感测绝缘线中的电压而不与该绝缘线电流接触；电流传感器，该电流传感器被定位成接近外壳的前端，在操作中，该电流传感器感测绝缘线中的电流而不与该绝缘线电流接触；以及定位在外壳中的至少一个处理器，所述至少一个处理器操作性地耦接到电压传感器和电流传感器，其中在操作中，所述至少一个处理器：在测量时间间隔期间从电压传感器接收由电压传感器获得的电压传感器信号，该电压传感器信号指示绝缘线中的电压；在测量时间间隔期间从电流传感器接收由电流传感器获得的电流传感器信号，该电流传感器信号指示绝缘线中的电流；并且至少部分地基于所接收的电压传感器信号和电流传感器信号来确定至少一个交流(AC)电参数。
电流传感器可包括磁场传感器。电压传感器可包括电容分压器型电压传感器、参考信号型电压传感器或多电容器型电压传感器中的一者。电压传感器可包括参考信号型电压传感器，在操作中，该参考信号型电压传感器感测绝缘线中的参考信号而不与绝缘线电流接触，并且其中所述至少一个处理器接收参考信号，并且至少部分地基于所接收的参考信号来确定流过绝缘线的电流的至少一个特性。所述至少一个AC电参数可包括功率、相位、频率、谐波或能量中的至少一者。在操作中，所述至少一个处理器可至少部分地基于所接收的电压传感器信号和电流传感器信号来确定多个AC电参数。
非接触式测量系统还可包括操作性地耦接到至少一个处理器的显示器，在操作中，所述至少一个处理器可使显示器呈现所述至少一个AC电参数。
在操作中，所述至少一个处理器可使显示器呈现与所述至少一个AC电参数相关联的波形或曲线图中的至少一者。
非接触式测量系统还可包括操作性地耦接到所述至少一个处理器的通信接口，在操作中，所述至少一个处理器可经由该通信接口将数据发送到至少一个外部装置，该数据与电压传感器信号、电流传感器信号或所确定的至少一个AC电参数中的至少一者相关联。
通信接口可包括无线通信接口，该无线通信接口操作性地将数据无线发送到所述至少一个外部装置。
非接触式测量系统还可包括：至少一个外部装置，包括：显示器；通信接口，该通信接口在操作中接收由非接触式测量系统的通信接口发送的数据；以及至少一个处理器，所述至少一个处理器操作性地耦接到显示器和通信接口，在操作中，所述至少一个处理器：经由通信接口接收来自非接触式测量系统的数据；并且使显示器呈现所述至少一个AC电参数。
非接触式测量系统还可包括：对准反馈传感器，该对准反馈传感器操作性地耦接到至少一个处理器并且被定位成接近非接触式测量系统的外壳的前端，在操作中，该对准反馈传感器生成指示绝缘线相对于电压传感器和电流传感器的当前对准的对准反馈传感器信号；以及指示装置，该指示装置操作性地耦接到所述至少一个处理器，其中在操作中，所述至少一个处理器从对准反馈传感器接收对准反馈传感器信号，并使指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号向非接触式测量系统的用户提供对准指示。
指示装置可包括视觉指示装置或听觉指示装置中的至少一者。指示装置可包括显示器或多个灯中的至少一者，并且在操作中，所述至少一个处理器使指示装置向用户提供包括多种颜色的对准指示，所述多种颜色中的每种颜色对应于绝缘线相对于电压传感器和电流传感器的不同水平的对准。在操作中，所述至少一个处理器可使指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号来提供测量精度的指示。在操作中，所述至少一个处理器可使指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号来提供接近待测绝缘线的带电电路的指示。
一种操作非接触式测量系统以确定绝缘线中的至少一个交流(AC)电参数的方法可以总结为包括：在测量时间间隔期间，经由定位在非接触式测量系统的外壳中的电压传感器感测绝缘线中的电压，而不与该绝缘线电流接触；在测量时间间隔期间，经由定位在非接触式测量系统的外壳中的电流传感器感测绝缘线中的电流，而不与该绝缘线电流接触；以及经由定位在非接触式测量系统的外壳中的至少一个处理器，至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定至少一个交流(AC)电参数。
感测电压可包括利用电容分压器型电压传感器、参考信号型电压传感器或多电容器型电压传感器中的一者感测电压，并且感测电流可包括利用磁场传感器感测电流。确定至少一个AC电参数可包括至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定功率、相位、频率、谐波或能量中的至少一者。
操作非接触式测量系统以确定绝缘线中的至少一个交流(AC)电参数的方法还可包括向非接触式测量系统的用户呈现所述至少一个AC电参数的指示。
非接触式测量系统可以总结为包括：外壳，该外壳包括前端；电压传感器，该电压传感器被定位成接近该前端，在操作中，该电压传感器在测量时间间隔期间感测绝缘线中的电压而不与该绝缘线电流接触；电流传感器，该电流传感器被定位成接近所述前端，在操作中，该电流传感器在测量时间间隔期间感测绝缘线中的电流而不与该绝缘线电流接触；对准反馈传感器，该对准反馈传感器被定位成接近所述前端；指示装置，该指示装置被定位在所述外壳的表面上；以及定位在所述外壳中的至少一个处理器，所述至少一个处理器通信地耦接到电压传感器、电流传感器、对准反馈传感器和指示装置，其中在操作中，所述至少一个处理器：至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定至少一个交流(AC)电参数；从对准反馈传感器接收对准反馈传感器信号，该对准反馈传感器指示绝缘线相对于电压传感器和电流传感器的当前对准；并且使指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号向非接触式测量系统的用户提供对准指示。
附图说明
在附图中，相同的附图标记指示相似的元件或动作。附图中的元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些元件可能被任意地放大和定位，以提高附图的可读性。此外，绘制的元件的特定形状不一定意图传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且可能仅为了便于在附图中识别而被选择。
图1A是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用包括参考信号型电压传感器的非接触式电压测量系统来测量绝缘线中存在的AC电压，而不需要与该线电流接触。
图1B是根据一个例示的具体实施的图1A的非接触式电压测量系统的俯视图，其示出了在绝缘线和非接触式电压测量系统的导电传感器之间形成的耦合电容、绝缘导体电流分量以及非接触式电压测量系统和操作者之间的体电容。
图2是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的各种内部部件的示意图。
图3是根据一个例示的具体实施的示出非接触式电压测量系统的各种信号处理部件的框图。
图4是根据一个例示的具体实施的实现快速傅里叶变换(FFT)的非接触式电压测量系统的示意图。
图5是根据信号和参考信号分离的另一示例的实现模拟电子滤波器的非接触式电压测量系统的框图。
图6是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图。
图7A是根据一个例示的具体实施的示出各种泄漏和杂散电容的非接触式电压测量系统的示意图。
图7B是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意图，示出了各种泄漏和杂散电容并包括对参考电压信号的补偿。
图7C示出了根据一个例示的具体实施的图7B的系统的示例性传感器布置。
图8是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的传感器和外部接地端之间的电容。
图9A是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的内部接地保护件和外部接地端之间的电容。
图9B是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的内部接地保护件和外部接地端之间的电容。
图10是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的传感器和内部接地保护组件的透视图。
图11是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的“U”形或“V”形传感器前端的剖视图。
图12是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的弓形传感器前端的正视图。
图13是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的圆柱形传感器前端的透视图。
图14A是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的传感器前端的俯视图，其中内部接地保护件的保护环夹具处于闭合位置。
图14B是根据一个例示的具体实施的图14A所示非接触式电压测量系统的前端的俯视图，其中内部接地保护件的保护环夹具处于打开位置。
图15是根据一个例示的具体实施的图14A的传感器前端的一部分的透视图，其中内部接地保护件的保护环夹具被移除。
图16是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用包括电容分压器型电压传感器的非接触式电压测量系统来测量绝缘线中存在的AC电压，而不需要与该线电流接触。
图17是根据一个例示的具体实施的图16的非接触式电压测量系统的俯视图。
图18是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的高级框图。
图19是根据一个例示的具体实施的包括利用两个电容器的可变电容子系统的非接触式电压测量系统的示意图。
图20是根据一个例示的具体实施的图19的非接触式电压测量系统的示意性电路图。
图21是根据一个例示的具体实施的包括利用三个电容器的可变电容子系统的非接触式电压测量系统的示意图。
图22是根据一个例示的具体实施的操作非接触式电压测量系统以测量绝缘线中的AC电压而不与线电流接触的方法的流程图。
图23A是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用包括多电容器型电压传感器的非接触式电压测量系统来测量绝缘线中存在的AC电压，而不需要与该线电流接触。
图23B是根据一个例示的具体实施的图23A的非接触式电压测量系统的俯视图，其示出了在绝缘线和非接触式电压测量系统的导电传感器之间形成的耦合电容。
图24是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的各种内部部件的示意图。
图25是根据一个例示的具体实施示出被定位成接近待测绝缘线的非接触式电压测量系统的导电传感器的示意图。
图26A是根据一个例示的具体实施的用于非接触式电压测量系统的第一导电传感器、第二导电传感器和内部接地保护件的平面图，其示出了用于第一导电传感器和第二导电传感器的示例性形状。
图26B是根据一个例示的具体实施的用于非接触式电压测量系统的第三导电传感器和内部接地保护件的平面图，其示出了用于第三导电传感器的示例性形状。
图27是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的前端或探头端部的剖视图。
图28是根据一个例示的具体实施的测量系统的示意性框图。
图29是根据一个例示的具体实施的作为远程传感器工作的测量系统的示意性框图。
图30是提供对准反馈的测量系统的前端的图。
图31是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图32是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图33是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图34是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图35是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图36是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图37是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图38是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图39是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图40是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图41是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图42A是可结合本公开的至少一些功能的示例性测量系统的前方正视图。
图42B是图42A的测量系统的左侧正视图。
图43是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用非接触式电流测量系统来测量绝缘线中存在的AC电流，而不需要与绝缘线电流接触。
图44A是包括可调节夹持组件的非接触式电流测量系统的前方正视图，其中示出可调节夹持组件的夹持构件与绝缘线间隔开。
图44B是图44A的非接触式电流测量系统的正视图，其中示出绝缘线被可调节夹持组件夹持。
图45是根据一个例示的具体实施的非接触式电流测量系统的另一具体实施的正视图。
图46是根据一个例示的具体实施的非接触式电流测量系统的另一具体实施的正视图。
图47是根据一个例示的具体实施的非接触式电流测量系统的另一具体实施的正视图。
图48是根据一个例示的具体实施的非接触式电流测量系统的示意性框图。
具体实施方式
本公开的系统和方法有利地提供绝缘线中的一个或多个交流(AC)电参数的测量，而不需要所述绝缘线和测试电极或探头之间的电流连接。整体上，本文公开了包括外壳的“非接触式测量系统”，该外壳包括非接触式电流传感器和非接触式电压传感器。非接触式电流传感器类型的非限制性示例包括磁场传感器，诸如各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁电阻(GMR)传感器、磁通门传感器、超导量子干涉传感器、光纤传感器、光泵传感器、核处理传感器、搜索线圈传感器、磁敏晶体管传感器、磁敏二极管传感器、磁光传感器、霍尔效应传感器、罗戈夫斯基线圈、电流互感器或其他类型的磁场传感器。非接触式电压传感器类型的非限制性示例有电容分压器型电压传感器、参考信号型电压传感器、多电容器型电压传感器等。以下将更详细地讨论电压传感器和电流传感器的示例性具体实施。
本文讨论的非接触式测量系统可包括至少一个处理器，其分别从电压传感器和电流传感器接收电压传感器信号和电流传感器信号。电压传感器信号指示绝缘线中的电压，电流传感器信号指示绝缘线中的电流。电压传感器和电流传感器可在共同的或重叠的测量时间间隔期间分别获得电压传感器信号和电流传感器信号，该共同的或重叠的测量时间间隔在持续时间上可能相对较短（例如，10毫秒(ms)、100ms、1秒、10秒）。例如，电压传感器和电流传感器可获得彼此至少部分同时的测量结果。又如，电压传感器和电流传感器中的一者可在电压传感器和电流传感器中的另一者获得测量结果之后基本上立即获得测量结果，使得这些测量结果几乎在同一时间并且在共同的测量时间间隔内获得。在一些具体实施中，电压传感器和电流传感器可用于在指定的时间间隔处（例如，每10ms、每100ms、每1秒、每10秒）重复获得测量结果。一般来说，电压传感器和电流传感器都在足够短的测量时间间隔内获得其各自的测量结果，使得成对的电压测量结果和电流测量结果彼此对应，这允许使用所获得的电流测量结果和电压测量结果推导或确定一个或多个AC电参数（例如，功率、相位）。
在至少一些具体实施中，可经由视觉指示装置（例如，显示器、灯）向操作者呈现所确定的AC电参数。所确定的一个或多个AC电参数可另外地或另选地经由有线和/或无线通信接口传送到外部装置。AC电参数可包括功率、相位、频率、谐波、能量等。另外，如下文参考图30进一步讨论的，本公开的非接触式测量系统可包括对准反馈传感器，其提供关于绝缘线相对于电压传感器和电流传感器的机械对准的反馈。可经由指示装置（例如，显示器、灯、扬声器、蜂鸣器）向非接触式测量系统的用户提供对准反馈。在至少一些具体实施中，对准反馈传感器还可提供用户可能想要避免的与附近带电电路的存在相关的反馈。
首先，参考图1-图15讨论参考信号型非接触式电压传感器或系统的示例。然后，参考图16-图22讨论电容分压器型电压传感器或系统的示例。然后，参考图23A-图27讨论多电容器型电压传感器或系统的示例。然后，参考图28-图42B讨论可包括本文公开的至少一些功能的各种非接触式测量系统的示例。最后，参考图43-图48讨论非接触式电流测量系统的示例。应当理解，本文讨论的具体实施的各种特征可以多种方式重新排列和/或组合，以针对特定应用提供期望的功能。
在下面的描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开的各种具体实施的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下，或者使用其他方法、组件、材料等的情况下实现这些具体实施。在其他实例中，没有详细示出或描述与计算机系统、服务器计算机和/或通信网络相关联的公知结构，以避免不必要地模糊这些具体实施的描述。
除非上下文另有要求，否则贯穿整个说明书和权利要求书，单词“包含”与“包括”是同义的，并且是包容性的或开放式的（即，不排除额外的、未被引用的元件或方法动作）。
本说明书通篇对“一个具体实施”或“具体实施”的引用意指结合该具体实施描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个具体实施中。因此，本说明书通篇各个地方出现的短语“在一个具体实施中”或“在具体实施中”不一定全部指代相同的具体实施。此外，在一个或多个具体实施中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
如本说明书和所附权利要求书所用，单数形式“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。还应指出的是，术语“或”通常用作在其意义上包括“和/或”，除非上下文另有明确指示。此外，本文所提供的标题和说明书摘要仅为了方便而提供，并且不解释具体实施的范围或含义。
参考信号型非接触式电压测量系统
以下讨论提供了用于测量绝缘导体或未绝缘的裸导体（例如，绝缘线）的交流(AC)电压，而不需要导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。本节中公开的具体实施在本文中可称为“参考信号型电压传感器”或系统。一般来说，提供非电流接触式（或“非接触式”）电压测量系统，该系统使用电容传感器来测量绝缘导体中相对于接地端的AC电压信号。不需要电流连接的此类系统在本文中称为“非接触式”。如本文所用，“电耦合”包括直接和间接电耦合，除非另有说明。
如下面进一步讨论的，下面讨论的“参考信号”系统和方法也可用于测量绝缘线的至少一个物理尺寸（例如，绝缘体厚度），而不需要绝缘线的导体和传感器或电极（“参考信号传感器”）之间的电流连接。在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统可利用参考信号方法（具有或不具有机械位置反馈）来确定或估计绝缘线的一个或多个物理尺寸（例如，导体的直径）。由于许多原因，此类特征可能是有利的，包括使得能够以与在没有物理尺寸信息的情况下可实现的精度相比更大的精度确定流过绝缘线的电流。
图1A是环境100的示意图，在该环境中操作者104可使用包括参考信号型电压传感器或系统的非接触式测量系统102来测量绝缘线106中存在的AC电压，而不需要非接触式电压测量系统和线106之间的电流接触。图1B是图1A的非接触式电压测量系统102的俯视图，其示出了操作期间非接触式电压测量系统的各种电特性。非接触式电压测量系统102包括外壳或主体108，该外壳或主体包括握持部分或端部110以及与该握持部分相对的探头部分或端部112（在本文中也称为前端）。外壳108还可包括便于用户与非接触式电压测量系统102交互的用户界面114。用户界面114可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。非接触式电压测量系统102还可包括一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Wi-Fi®、Bluetooth®）。
在至少一些具体实施中，如图1B中最佳地示出，探头部分112可包括由第一延伸部分118和第二延伸部分120限定的凹部116。凹部116接纳绝缘线106（参见图1A）。绝缘线106包括导体122和围绕导体122的绝缘体124。当绝缘线106位于非接触式电压测量系统102的凹部116内时，凹部116可包括邻近该绝缘线的绝缘体124安置的传感器或电极126。尽管为了清楚起见未示出，但传感器126可设置在外壳108的内侧，以防止传感器和其他物体之间的物理接触和电接触。
如图1A所示，在使用中，操作者104可抓握外壳108的握持部分110并且将探头部分112放置为接近绝缘线106，使得非接触式电压测量系统102可准确地测量该线中存在的相对于接地端（或另一参考节点）的AC电压。虽然探头端部112被示出为具有凹部116，但是在其他具体实施中，探头部分112可被不同地配置。例如，在至少一些具体实施中，探头部分112可包括可选择性地移动的夹具、钩、包括传感器的平坦或弓形表面，或允许非接触式电压测量系统102的传感器被定位成接近绝缘线106的其他类型的界面。下面参考图10-图15讨论各种探头部分和传感器的示例。
可能只在某些具体实施中使操作者的身体充当地面/接地参考。本文讨论的非接触式测量功能不限于仅相对于地面测量的应用。外部参考可电容耦合到任何其他电位。例如，如果外部参考电容耦合到三相系统中的另一相，则测量相间电压。一般来说，本文讨论的概念不限于仅使用连接到参考电压和任何其他参考电位的体电容耦合来相对于地面参考。
如下面进一步讨论的，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统102可在AC电压测量期间利用操作者104和接地端128之间的体电容(CB)。尽管术语“接地端”用于节点128，但是该节点不一定是地面/接地，而是可通过电容耦合以电流隔离的方式连接到任何其他参考电位。
下面参考图2-图15讨论非接触式电压测量系统102测量AC电压使用的特定系统和方法。
图2示出了也在图1A和图1B中示出的非接触式电压测量系统102的各种内部部件的示意图。在该示例中，非接触式电压测量系统102的导电传感器126大体上为“V”形并被定位成接近待测绝缘线106，并且与绝缘线106的导体122电容耦合，从而形成传感器耦合电容器(CO)。操控非接触式电压测量系统102的操作者104具有对地体电容(CB)。因此，如图1B和图2所示，线122中的AC电压信号(VO)通过串联连接的耦合电容器(CO)和体电容(CB)生成绝缘导体电流分量或“信号电流”(IO)。在一些具体实施中，体电容(CB)还可包括生成对地或对任何其他参考电位的电容的电流隔离的测试导线。
待测量的线122中的AC电压(VO)具有与外部接地端128（例如，零线）的连接。非接触式电压测量系统102本身也具有对接地端128的电容，当操作者104（图1）将非接触式电压测量系统握在其手中时，该对地电容主要由体电容(CB)组成。电容CO和CB两者形成导电回路，并且该回路中的电压生成信号电流(IO)。信号电流(IO)由电容耦合到导电传感器126的AC电压信号(VO)生成，并且通过非接触式电压测量系统的外壳108和对接地端128的体电容器(CB)回到外部接地端128。电流信号(IO)取决于非接触式电压测量系统102的导电传感器126和待测绝缘线106之间的距离、导电传感器126的特定形状，以及导体122的大小和电压电平(VO)。
为了补偿直接影响信号电流(IO)的距离方差和随之而来的耦合电容(CO)方差，非接触式电压测量系统102包括共模参考电压源130，该共模参考电压源生成具有与信号电压频率(fo)不同的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。
为了减少或避免杂散电流，非接触式电压测量系统102的至少一部分可被导电内部接地保护件或遮蔽件132围绕，这使得大部分电流流过与绝缘线106的导体122形成耦合电容器(CO)的导电传感器126。内部接地保护件132可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。
此外，为了避免内部接地保护件132和外部接地端128之间的电流，非接触式电压测量系统102包括导电参考屏蔽件134。参考屏蔽件134可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。共模参考电压源130电耦合在参考屏蔽件134和内部接地保护件132之间，这可产生用于非接触式电压测量系统102的具有参考电压(VR)和参考频率(fR)的共模电压。此类AC参考电压(VR)驱动额外的参考电流(IR)通过耦合电容器(CO)和体电容器(CB)。
围绕导电传感器126的至少一部分的内部接地保护件132保护导电传感器免受AC参考电压(VR)的直接影响，该直接影响会导致导电传感器126和参考屏蔽件134之间的参考电流(IR)发生不期望的偏移。如上所述，内部接地保护件132是用于非接触式电压测量系统102的内部电子接地端138。在至少一些具体实施中，内部接地保护件132还围绕非接触式电压测量系统102的部分或全部电子器件，以避免AC参考电压(VR)耦合到电子器件中。
如上所述，参考屏蔽件134用于将参考信号注入到输入AC电压信号(VO)上，并且作为第二功能，最小化保护件132对接地端128的电容。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134围绕非接触式电压测量系统102的部分或全部外壳108。在此类具体实施中，部分或全部电子器件参见参考共模信号，该信号还生成导电传感器126和绝缘线106中的导体122之间的参考电流(IR)。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134中的唯一间隙可以是用于导电传感器126的开口，该开口允许导电传感器在非接触式电压测量系统102的操作期间被定位成接近绝缘线106。
内部接地保护件132和参考屏蔽件134可提供围绕非接触式电压测量系统102的外壳108（参见图1A和图1B）的双层遮蔽件。参考屏蔽件134可设置在外壳108的外表面上，并且内部接地保护件132可用作内部屏蔽件或保护件。导电传感器126通过保护件132屏蔽参考屏蔽件134，使得任何参考电流均由导电传感器126和待测导体122之间的耦合电容器(CO)生成。
围绕传感器126的保护件132还减少了靠近传感器的相邻线的杂散影响。
如图2所示，非接触式电压测量系统102可包括作为反相电流-电压转换器工作的输入放大器136。输入放大器136具有同相端子，该同相端子电耦合至用作非接触式电压测量系统102的内部接地端138的内部接地保护件132。输入放大器136的反相端子可电耦合到导电传感器126。反馈电路137（例如，反馈电阻器）还可耦接在输入放大器136的反相端子和输出端子之间，以提供用于输入信号调节的反馈和适当的增益。
输入放大器136从导电传感器126接收信号电流(IO)和参考电流(IR)，并将所接收的电流转换成指示输入放大器的输出端子处的导电传感器电流的传感器电流电压信号。该传感器电流电压信号可例如是模拟电压。该模拟电压可被馈送到信号处理模块140，如下文进一步讨论的，该信号处理模块处理传感器电流电压信号以确定绝缘线106的导体122中的AC电压(VO)。信号处理模块140可包括数字和/或模拟电路的任何组合。
非接触式电压测量系统102还可包括通信地耦接到信号处理模块140的用户界面142（例如，显示器），以呈现所确定的AC电压(VO)或者通过界面与非接触式电压测量系统的操作者104进行通信。
图3是非接触式电压测量系统300的框图，其示出了该非接触式电压测量系统的各种信号处理部件。图4是图3的非接触式电压测量系统300的更详细的图。
非接触式电压测量系统300可与上述非接触式电压测量系统102相似或相同。因此，相似或相同的部件用相同的附图标号标记。如图所示，输入放大器136将来自导电传感器126的输入电流(IO + IR)转换成指示输入电流的传感器电流电压信号。使用模数转换器(ADC) 302将传感器电流电压信号转换成数字形式。
线122中的AC电压(VO)与AC参考电压(VR)相关，如等式(1)所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中(IO)是由于导体122中的AC电压(VO)而通过导电传感器126的信号电流，(IR)是由于AC参考电压(VR)而通过导电传感器126的参考电流，(fO)是正被测量的AC电压(VO)的频率，并且(fR)是参考AC电压(VR)的频率。
与AC电压(VO)相关的标记为“O”的信号具有和与共模参考电压源130相关的标记为“R”的信号不同的特性，如频率。在图4的具体实施中，数字处理诸如实现快速傅里叶变换(FFT)算法306的电路可用于分离具有不同频率的信号大小。在下面所讨论的图5的具体实施中，还可以使用模拟电子滤波器将“O”信号特性（例如，大小、频率）与“R”信号特性分开。
电流(IO)和(IR)由于耦合电容器(CO)分别取决于频率(fO)和(fR)。流过耦合电容器(CO)和体电容(CB)的电流与频率成比例，因此需要测量待测导体122中AC电压(VO)的频率(fO)，以确定参考频率(fR)与信号频率(fO)的比率，该比率在上面列出的等式(1)中被使用，或者参考频率是已知的，因为参考频率是由系统本身生成的。
在输入电流(IO + IR)已由输入放大器136调节并由ADC 302数字化之后，可通过使用FFT 306表示频域中的信号来确定数字传感器电流电压信号的频率分量。当已经测量频率(fO)和(fR)两者时，可确定频率窗口，以计算来自FFT 306的电流(IO)和(IR)的基本大小。
电流(IR)和/或电流(IO)的大小可作为参考信号传感器或电极（例如，电极126）与绝缘线106的导体122之间的距离的函数而变化。因此，系统可将所测量的电流(IR)和/或电流(IO)与期望的各个电流进行比较，以确定参考信号传感器或电极与导体122之间的距离。由于在测量期间，绝缘线106可（例如，经由可调节夹持组件）被定位成与参考信号传感器或电极相邻，参考信号传感器和绝缘线106的导体122之间的距离约等于绝缘层124的厚度。如下所述，操作性地耦接到可调节夹持组件的位置反馈传感器提供绝缘线106的总直径。因此，使用所确定的绝缘线的总直径和所确定的绝缘层124的厚度，系统可以准确地确定绝缘线106内侧导体122的直径或线径。该信息以及由磁场传感器测量的磁场可被系统用于准确地确定流过绝缘线106内侧导体122的电流的大小。
接下来，如框308所示，分别指定为IR,1和IO,1的电流(IR)和(IO)的基波谐波的比率可通过所确定的频率(fO)和(fR)来校正，并且该因数可用于通过在线122中添加谐波(VO)来计算所测量的原始基波或RMS电压，这通过计算平方谐波和的平方根来完成，并且可在显示器312上呈现给用户。
耦合电容器(CO)通常可具有约0.02pF至1pF范围内的电容值，例如具体取决于绝缘导体106和导电传感器126之间的距离以及传感器126的特定形状和尺寸。体电容(CB)可例如具有约20pF至200pF的电容值。
从上述等式(1)可以看出，由共模参考电压源130生成的AC参考电压(VR)不需要处于与导体122中的AC电压(VO)相同的范围来实现类似的信号电流(IO)和参考电流(IR)的电流大小。通过选择相对较高的参考频率(fR)，AC参考电压(VR)可能相对较低（例如，小于5V）。例如，可将参考频率(fR)选择为3kHz，这比具有60Hz的信号频率(fO)的典型的120V VRMS AC电压(VO)高50倍。在此类情况下，可将AC参考电压(VR)选择为仅2.4V（即，120V ÷ 50），以生成与信号电流(IO)相同的参考电流(IR)。一般来说，将参考频率(fR)设置为信号频率(fO)的N倍允许AC参考电压(VR)具有线122中的AC电压(VO)的(1/N)倍的值，以产生处于彼此相同范围的电流(IR)和(IO)，从而实现类似的IR和I0的不确定性。
可使用任何合适的信号发生器来生成具有参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。在图3所示的示例中，使用Σ-Δ数模转换器(Σ-Δ DAC) 310。Σ-Δ DAC 310使用比特流来产生具有限定的参考频率(fR)和AC参考电压(VR)的波形（例如，正弦波形）信号。在至少一些具体实施中，Σ-Δ DAC 310可生成与FFT 306的窗口同相的波形以减少抖动。
在至少一些具体实施中，ADC 302可具有14位的分辨率。在操作中，对于标称的50Hz输入信号，ADC 302可以10.24kHz的采样频率对来自输入放大器136的输出进行采样，以在100ms（FFT 306的10Hz窗口）中提供2n个样本(1024)以准备好由FFT 306进行处理。对于60Hz的输入信号，采样频率可例如为12.288kHz，以在每个周期获得相同数量的样本。ADC302的采样频率可与参考频率(fR)的全数周期同步。例如，输入信号频率可在40Hz至70Hz的范围内。根据所测量的AC电压(VO)的频率，可使用FFT 306来确定AC电压(VO)的窗口，并使用汉宁窗函数进行进一步的计算，以抑制由在聚合间隔中捕获的不完整信号周期引起的相移抖动。
在一个示例中，共模参考电压源130生成具有2419Hz的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。对于60Hz的信号，该频率介于第40个谐波和第41个谐波之间，并且对于50Hz的信号，该频率介于第48个谐波和第49个谐波之间。通过提供具有不是预期AC电压(VO)的谐波的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)，AC电压(VO)不太可能影响参考电流(IR)的测量。
在至少一些具体实施中，将共模参考电压源130的参考频率(fR)选择为最不可能受到待测导体122中的AC电压(VO)的谐波的影响的频率。例如，当参考电流(IR)超过极限时（这可指示导电传感器126正在接近待测导体122），可关断共模参考电压源130。可在共模参考电压源130被关断的情况下进行测量（例如，100ms测量），以检测一定数量的（例如，三个、五个）候选参考频率处的信号谐波。然后，可在该数量的候选参考频率处确定AC电压(VO)中的信号谐波的大小，以识别哪个候选参考频率可能受到AC电压(VO)的信号谐波的影响最小。然后可将参考频率(fR)设置为所识别的候选参考频率。参考频率的这种切换可避免或减少信号频谱中可能的参考频率分量的影响，这种影响可增加所测量的参考信号并降低准确度，并且可能产生不稳定的结果。具有相同特性的除2419Hz以外的其他频率包括例如2344Hz和2679Hz。
图5是实现电子滤波器的非接触式电压测量系统的信号处理部分500的框图。信号处理部分500可从电流测量子系统（例如，输入放大器136）接收与导电传感器126电流(IO +IR)成比例的传感器电流电压信号。
如上所述，信号电流(IO)具有与参考电流(IR)不同的频率。为了将信号电流(IO)与参考电流(IR)隔离开，信号处理部分500可包括第一滤波器502，该第一滤波器用于使信号电流(IO)通过并且拒绝参考电流(IR)。然后，经过滤波的信号可由第一整流器504整流，并由第一ADC 506数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器508以用于计算，如上所述。类似地，为了将参考电流(IR)与信号电流(IO)隔离开，信号处理部分500可包括第二滤波器510，该第二滤波器用于使参考电流(IR)通过并且拒绝信号电流(IO)。然后，经过滤波的信号可由第二整流器512整流，并由第二ADC 514数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器508以用于计算。第一滤波器502和第二滤波器510可以是任何合适的模拟滤波器，并且每者可包括多个分立部件（例如，电容器、电感器）。
图6是非接触式电压测量系统的部分的示意性电路图，诸如上面讨论的任何非接触式电压测量系统，示出了由共模参考电压源130、体电容(CB）、耦合电容器(CO)、线122、外部接地端128和内部接地端138形成的回路。
图7A是示出各种泄漏和杂散电容的非接触式电压测量系统102的示意图。通常，即使采用复杂的屏蔽技术，通过特殊的传感器设计和遮蔽方法也不能完全消除通过系统（例如，传感器126）看到的不同杂散电容器的影响。如上所述，本公开的具体实施利用共模参考电压源130来生成具有与所测量的信号频率(fO)不同的参考频率(fR)的参考电压，以补偿通过系统看到的杂散电容。
具体地，除了耦合电容器(CO)之外，图7A示出了体电容(CB)、电容(CX)、电容(C传感器-参考)和电容(CG)。体电容(CB)与耦合电容器(CO)串联，在典型的应用中，体电容(CB)远大于耦合电容器(CO)。因此，体电容(CB)仅影响电流的大小(IO + IR)，但不影响电流的比率(IO/IR)。
如图7A和图8所示，电容(CX)是导电传感器126和外部接地端128之间的传感器电容。耦合电容器(CO)不是线122和传感器126之间唯一的电容。传感器126和外部接地端128之间还有电容(CX)，特别是对于基本上不覆盖传感器126的区域的细线。电容(CX)对于信号电流(IO)具有电容分压效应，并且可导致AC电压(VO)的较低电压测量结果。因此电容(CX)降低电流(IO + IR)的大小。然而，参考电流(IR)除以相同的比率，因此还补偿杂散电容器(CX)，从而比率(IO/IR)不受影响。还为了避免任何内部电流流到非接触式电压测量系统之外，如上文至少在一些具体实施中所讨论的，除了感测区域之外的整个测量系统可以被参考屏蔽件134与外部环境屏蔽，并且被连接到共模参考电压源130的输出端以产生参考电流(IR)。
如图7A所示，电容(C传感器-参考)是参考屏蔽件134与导电传感器126之间的剩余电容。电容(C传感器-参考)导致传感器电流(IO + IR)的偏移，即使未测量线106中的AC电压(VO)也存在该传感器电流。
如图7A和图9A所示，电容(CG)是内部接地端138与外部接地端128或参考电位之间的电容。电容(CG)是参考电流(IR)的并联支路，并且减小参考电流。因此，电容(CG)导致线106中的AC电压(VO)的计算结果的增大。参见图9B，其示出了电容(CG)的影响。具体地，电容(CG)对IR和IO有不同的影响，因此影响比率IO/IR。
Figure 620587DEST_PATH_IMAGE002
从上面的等式(2)至(5)可以看出，比率IO/IR取决于CB/CG。当参考遮蔽件围绕非接触式压力测量系统102的整个壳体和传感器时，电容CG小得多。
图7B示出了通过使用反向参考信号(-VR)以及将该反向参考信号耦合到传感器126的布置，提供补偿参考电压(VR)对传感器126的影响的具体实施。图7C示出了包括反向参考信号补偿的示例性传感器布置。
在图7B中，可调节反相放大器141用于向传感器126提供反向参考信号(-VR)，以补偿参考电压(+VR)对传感器的影响。这可通过被定位成接近传感器126的电容耦合(CC)来实现。电容耦合(CC)可以是被定位成接近传感器的线、遮蔽件、屏蔽件等的形式。当绝缘导体106具有相对较小的直径时，补偿可能是特别有利的，因为在此类情况下，来自参考屏蔽件134的参考电压(VR)可能对传感器126具有最大的影响。
图7C示出了用于提供上述参考信号补偿的具体实施中的示例性传感器布置139。传感器布置139包括传感器139a、绝缘层139b（例如，Kapton®带）、内部接地保护件139c、反向参考信号层139d (-VR)、绝缘层139e，以及参考信号层139f (+VR)。
图10是用于非接触式电压测量系统（诸如，上述任何非接触式电压测量系统）的示例性传感器和保护组件1000的透视图。在该示例中，传感器和保护组件1000包括导电传感器1002、内部接地保护件1004以及设置在传感器和内部接地保护件之间的隔离层1006。一般来说，传感器组件1000应在传感器1002和待测线之间提供良好的耦合电容(CO)，并且应抑制对其他相邻线的电容和对外部接地端的电容。传感器组件1000还应使传感器1002和参考屏蔽件（例如，参考屏蔽件134）之间的电容(C传感器-参考)最小化。
作为一个简单的示例，传感器1002、保护件1004和隔离层1006可各自包括一片箔。保护件1004可耦接到载体（参见图11），隔离层1006（例如，Kapton®带）可耦接到保护件，并且传感器1002可耦接到隔离层。
图11示出了非接触式电压测量系统的探头或前端1100的传感器实现的示例的剖视图，该探头或前端包括覆盖传感器组件1000以避免传感器组件和任何物体之间的直接电流接触的外壳层1102（例如，塑料）。前端1100可与图1A和图1B中所示的非接触式电压测量系统102的前端112相似或相同。在该图示中，包括传感器1002、保护件1004和隔离层1006的传感器组件1000的形状为“U”形或“V”形，以允许传感器组件1000围绕不同直径的绝缘线，从而增加耦合电容(CO)，并且通过保护件更好地屏蔽相邻的导电物体。
在图11所示的示例中，传感器组件1000被成形为适应各种直径的绝缘线，诸如具有相对较大直径的绝缘线1104或具有相对较小直径的绝缘线1106。在每种情况下，当线被定位在前端1100的凹部1108中时，传感器组件1000基本上围绕该线。限定凹部1108并且位于传感器组件1000和待测线之间的前端1100的壁可相对较薄（例如，1mm），以提供电流隔离，同时仍允许适当的电容耦合。由于凹部1108具有“V”形，因此较粗的线1104比较细的线1106具有更大的距离，以减小耦合电容的宽度范围并且还将环境电容减小为与线直径的独立性下降。
图12示出了非接触式电压测量系统的弓形前端1200的正视图。前端1200包括由第一延伸部分1204和第二延伸部分1206限定的凹部1202。凹部1202包括相对较大的上部弓形部分1208，其接纳具有相对较大直径的绝缘线1210。凹部1202还包括位于部分1208下方的相对较小的下部弓形部分1212，其接纳具有相对较小直径的绝缘线1214。可类似于图10所示传感器组件1000并且被部分1208和部分1212覆盖的传感器组件1216，可具有与弓形部分1208和弓形部分1212的形状基本上吻合的形状，使得传感器组件1216基本上围绕具有相对较大直径的线（例如，线1210）和具有相对较小直径的线（例如，线1214）。
图13是非接触式电压测量系统的圆柱形前端1300的透视图。在该示例中，前端1300包括圆柱形内部接地保护件1302，该圆柱形内部接地保护件具有侧壁1304和可被定位成接近待测线的前表面1306。内部接地保护件1302的前表面1306包括中心开口1308。与待测线一起形成耦合电容器(CO)的导电传感器1310被凹入在内部接地保护件1302的开口1308的后面，以避免与相邻物体的电容耦合。例如，传感器1310可从内部接地保护件1302的前表面1306凹入一定距离（例如，3mm）。
内部接地保护件1302的侧壁1304可被圆柱形参考屏蔽件1312包围，该圆柱形参考屏蔽件通过隔离层1314与内部接地保护件隔离。共模参考电压源（例如，电压源130）可被连接在内部接地保护件1302和参考屏蔽件1312之间以提供上述功能。
图14A和图14B示出了非接触式电压测量系统的前端1400的俯视图，并且图15示出了前端的一部分的透视图。在该示例中，前端1400包括内部接地保护件1402，该内部接地保护件包括前表面1404，待测线1406（图15）可抵靠该前表面定位。前表面1404包括边缘1407，在这种情况下该边缘为矩形，其限定了前表面中的开口1408。该小而长的矩形开口容纳从侧面看也具有较长而细的形状的线形状。这再次减少了相邻线的影响，并且还较大地降低了与传感器相关的环境电容。这导致独立于线尺寸的高准确度。与待测线形成耦合电容器(CO)的导电传感器1410在内部接地保护件1402的前表面1404的开口1408后方凹入一定距离（例如，3mm）。
内部接地保护件1402还包括从前表面1404的侧边缘向前（朝向待测线）延伸的侧壁1412和侧壁1414。该侧壁降低传感器杂散电容和直接参考信号耦合。内部接地保护件1402还可包括导电保护环夹具1416，该导电保护环夹具包括第一夹臂1416A和第二夹臂1416B。夹臂1416A和夹臂1416B可以选择性地移动到如图14B所示的打开位置，以允许待测线被定位成与内部接地保护件1402的前表面1404相邻。一旦导线处于正确的位置，夹臂1416A和夹臂1416B可被选择性地移动到如图14A所示的闭合位置，以提供围绕传感器1410的屏蔽件来屏蔽与外部环境（例如，相邻导体、相邻物体）的电容。当处于闭合位置时，保护环夹具1416可基本上为例如具有在传感器1410上方和下方延伸的高度的圆柱形形状。夹臂1416A和夹臂1416B可使用任何合适的手动或自动致动子系统1418选择性地移动。例如，夹臂1416A和夹臂1416B可通过用作致动系统1418的弹簧或其他偏置机构朝向闭合位置（图14A）偏置，该偏置可由操作者克服而将夹臂移动到打开位置（图14B），使得待测线可被定位成接近内部接地保护件1402的前表面1404。
电容分压器型非接触式电压测量系统
以下讨论涉及利用电容分压器型电压传感器或系统来测量绝缘导体（例如，绝缘线）的AC电压，而不需要导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。本节中公开的具体实施在本文中可称为“电容分压器型电压传感器”或系统。一般来说，提供非接触式电压测量系统，其包括用于在待测绝缘导体和接地端之间生成可变电容电压的可变电容子系统。在测量期间，非接触式电压测量系统改变可变电容子系统的电容，以改变待测绝缘导体和接地端之间的电容分压器电路的阻抗。通过在可变电容子系统两端依次进行两次（或三次）测量，可确定绝缘导体的AC电压，而不需要与绝缘导体的任何电流连接。不需要电流连接的此类系统在本文中称为“非接触式”。如其中所用，“电耦合”包括直接和间接电耦合，除非另有说明。
图16是环境2100的示意图，在该环境中操作者2104可使用本公开的非接触式电压测量系统2102来测量绝缘线2106中存在的AC电压，而不需要非接触式电压测量系统和线2106之间的电流接触。图17是图16的非接触式电压测量系统2102的俯视图。非接触式电压测量系统2102包括外壳或主体2108，该外壳或主体包括握持部分或端部2110以及与该握持部分相对的探头部分或端部2112。外壳2108还可包括便于用户与非接触式电压测量系统2102交互的用户界面2114。用户界面2114可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。
在至少一些具体实施中，如图17中最佳地示出，探头部分或端部2112可包括由第一延伸部分2118和第二延伸部分2120限定的凹部2116。凹部2116接纳绝缘线2106。绝缘线2106包括导体2122和围绕导体2122的绝缘体2124。当绝缘线2106位于非接触式电压测量系统2102的凹部2116内时，凹部2116可包括与该绝缘线的绝缘体2124相邻或基本上相邻安置的传感器或电极2126。
如图16所示，在使用中，操作者2104可抓握外壳2108的握持部分2110并且将探头部分2112放置为接近绝缘线2106，使得非接触式电压测量系统2102可准确地测量该线中存在的相对于接地端（或另一参考节点）的AC电压。虽然探头部分或端部2112被示出为具有凹部2116，但是在其他具体实施中，探头部分2112可被不同地配置。例如，在至少一些具体实施中，探头部分2112可包括可选择性地移动的夹具、钩、包括传感器的平坦或弓形表面，或允许非接触式电压测量系统2102的传感器被定位成与绝缘线2106相邻的其他类型的界面。
如下面进一步讨论的，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统2102可在AC电压测量期间利用操作者2104和接地端2128之间的体电容(CB)。下面参考图18-图22讨论非接触式电压测量系统2102测量AC电压使用的特定系统和方法。
图18是非接触式电压测量系统2300的高级框图。非接触式电压测量系统2300可与上述图16和图17的非接触式电压测量系统2102相似或相同。
非接触式电压测量系统2300包括导电传感器或电极2302，当操作者2104将探头部分或端部2112（图16）定位成接近绝缘线2106时，该导电传感器或电极的大小、尺寸和位置被设计成与该线相邻。例如，传感器2302可与图17的传感器2126相似或相同。当非接触式电压测量系统2300被定位成接近绝缘线2106（传感器2302与该线相邻）时，传感器与绝缘线电容耦合。换而言之，传感器2302的导电部分包括传感器电容器(CS)的一半，绝缘线2106的导体2122（图17）包括传感器电容器的另一半。在至少一些具体实施中，传感器2302可被设计成使得对面向绝缘线2106的传感器的一侧上的电磁场的灵敏度大于对未面向该绝缘线的传感器的其他侧上的电磁场的灵敏度。
非接触式电压测量系统2300还包括电耦合至导电传感器2302的可变电容子系统2304。可变电容子系统2304具有在至少第一电容值(C1)和第二电容值(C2)之间可选择性地变化的电容值，其中第二电容值(C2)不同于第一电容值(C1)。在至少一些具体实施中，可控制可变电容子系统2304以选择性地具有可在至少第一电容值(C1)、第二电容值(C2)和第三电容值(C3)之间变化的电容值，其中第一电容值、第二电容值和第三电容值中的每一者彼此不同。如下面进一步讨论的，可变电容子系统2304用于改变从绝缘线2106延伸通过非接触式电压测量系统2300到接地端2128或其他参考节点的串联电容电路的电容。
在至少一些具体实施中，电容值中的至少一个（例如，电容值C1）可是选择性地可变化的，以适应不断变化的输入信号值和输入电容值。例如，系统2300可确定输入信号对于准确测量来说太大或太小，并且可选择性地调整一个或多个电容值，使得可获得准确的信号测量。因此，可利用多个物理电容器来实现一个或多个电容值（例如，C1），可选择性地组合物理电容器以提供适用于特定输入信号和输入电容的所需电容值。
非接触式电压测量系统2300还包括电压测量子系统2306，其可用于在可变电容子系统2304两端感测电压或指示电压的信号。在至少一些具体实施中，电压测量子系统2306可包括将模拟电压信号转换成数字信号的模数转换器(ADC)。例如，电压测量子系统2306可包括具有相对较高的有效分辨率（诸如具有20或更多位（例如，22位）的分辨率）的ADC，这有助于高度准确的测量。在至少一些具体实施中，电压测量子系统2306可包括调节电路（例如，一个或多个放大器和/或滤波器），以在使用ADC将信号转换成数字形式之前缓冲、成形和/或放大来自可变电容子系统2304的检测电压。
非接触式电压测量系统2300还可包括通信地耦接到电压测量子系统2306和可变电容子系统2304的控制器2308。控制器2308可是任何合适的硬件、软件或其组合。例如，控制器2308可包括一个或多个处理器和通信地耦接到所述一个或多个处理器的一个或多个非暂态处理器可读存储介质。非暂态处理器可读存储介质可存储指令和/或数据，当由所述一个或多个处理器执行时，该指令和/数据使得所述一个或多个处理器实现本文讨论的功能（例如，测量绝缘线2106中的AC电压）。
控制器2308可包括任何类型的处理单元，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑控制器(PLC)、人工神经网络电路或系统，或任何其他逻辑组件。耦接到控制器2308的非暂态处理器可读存储介质可包括任何类型的非暂态易失性和/或非易失性存储器。
非接触式电压测量系统2300还可包括通信地耦接到控制器2308的用户界面2310。用户界面2310可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。在至少一些具体实施中，控制器2308和/或用户界面2310可包括允许数据和/或指令在非接触式电压测量系统2300和一个或多个外部装置之间传送的一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Bluetooth®、WiFi®）。
在操作中，操作者2104可将非接触式电压测量系统2300定位成接近绝缘线2106，使得传感器2302与该线电容耦合以形成传感器电容器CS。当如此定位传感器2302时，控制器2308可使可变电容子系统2304具有不同的电容值，并且可在每个不同的电容值下从电压测量子系统2306获得测量。然后，控制器2308可基于所获得的测量来确定绝缘线2106中存在的AC电压的大小，并且经由用户界面2310将结果呈现给操作者2104。下面参考图19-图21讨论关于非接触式电压测量系统2300的特定具体实施的另外细节。
图19是包括利用两个电容器（指定为电容器2401和电容器2403）的可变电容子系统2402的非接触式电压测量系统2400的示意图。电容器2401和电容器2403可具有彼此相同或彼此不同的电容值。作为非限制性示例，电容器2401和电容器2403可各自具有1000皮法拉(pF)的电容值。作为另一示例，电容器2401可具有1000pF的电容值，并且电容器2403可具有2000pF的电容值。
可变电容子系统2402包括第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406。电容器2401电耦合在第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间。第一电容子系统节点2404进一步电耦合至导电传感器2408，该导电传感器可与上文讨论的图17和图18分别的非接触式电压测量系统2102的导电传感器2126和非接触式电压测量系统2300的导电传感器2302相似或相同。如上所述，当非接触式电压测量系统2400被定位成与绝缘线2106相邻时，导电传感器2408形成传感器电容器CS的一半，线2106的导体2122（图17）形成传感器电容器CS的另一半。
可变电容子系统2402还包括开关S1，该开关用于选择性地电耦合电容器2403，使其与电容器2401并联。因此，通过选择性地控制开关S1，第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间的电容值在电容器2401的电容值以及电容器2401和电容器2403的电容值的和之间可选择性地变化。在其中电容器2401和电容器2403具有相同的电容值（例如，1000pF）的情况下，当开关S1闭合时的可变电容子系统2402的电容是当开关S1断开时的可变电容子系统2402的电容的两倍（例如，2000pF对比1000pF）。
第二电容子系统节点2406可经由体电容CB电耦合至接地端2128，该体电容是操作期间握住非接触式电压测量系统2400的操作者2104（图16和图17）的电容。一般来说，操作者的身体可被模型化为相对于接地端2128的由薄绝缘体覆盖的导体。通常，取决于各种因素，体电容CB在数十至低数百皮法拉（例如，50至300pF）的范围内。在至少一些具体实施中，第二电容子系统节点2406可经由非接触式电压测量系统2400和地面之间的合适的电连接而可选地电耦合至接地端2128，而不是利用体电容CB。
控制器2308被耦接以选择性地控制开关S1的操作，这样反过来选择性地将可变电容子系统2402的电容值控制为电容值C1或电容值C2。在该示例中，电容值C1等于电容器2401的电容，并且电容值C2等于电容器2401和电容器2403的电容的和。在其他示例中，根据第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间的电容器和一个或多个开关的布置，可选择性地在可变电容子系统2402中实现不同电容值C1和电容值C2。
非接触式电压测量系统2400还包括电耦合至第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406的ADC 2410。ADC 2410经由合适的接口（例如，同步串行接口(SSI)）通信地耦接到控制器2308。ADC 2410可用于将第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间的模拟电压转换成数字信号，并且将数字信号提供给控制器2308。在至少一些具体实施中，ADC 2410可具有相对较高的有效分辨率，诸如具有20或更多位（例如，22位、24位、30位）的分辨率。尽管为了清楚起见未示出，但ADC 2410可包括或者耦接到调节电路（例如，一个或多个放大器和/或滤波器），以在将信号转换成数字形式之前缓冲、成形和/或放大来自可变电容子系统2402的检测电压。此外，虽然控制器2308和ADC 2410被示意性地示出为独立组件，但是在至少一些具体实施中，一些或全部功能可被组合到单个系统或组件（例如，单个集成电路）中。
为了当传感器2408被定位成与线2106相邻使得传感器和线形成传感器电容器CS时测量线中的AC电压，控制器2308可首先使可变电容子系统2402在第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间具有第一电容值C1。例如，控制器2308可通过断开开关S1（这样使可变电容子系统2402具有等于电容器2401的电容的电容值）来实现此目的。
接下来，在可变电容子系统2402具有第一电容值C1时，控制器2308可使ADC 2410捕获或测量第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间的第一电压VM1。此类电压VM1可由控制器2308存储在非暂态处理器可读存储介质中以供后续使用。
接下来，在获得第一电压VM1的测量之后，控制器2308可使可变电容子系统2402在第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间具有第二电容值C2。例如，控制器2308可通过闭合开关S2以使电容器2403与电容器2401并联（这样使可变电容子系统2402具有等于电容器2401和电容器2403的电容值的和的电容值）来实现此目的。
在可变电容子系统2402具有第二电容值C2时，控制器2308可使ADC 2410捕获或测量第一电容子系统节点2404和第二电容子系统节点2406之间的第二电压VM2。
接下来，控制器2308可至少部分地基于检测到的第一电压VM1、检测到的第二电压VM2、第一电容值C1和第二电容值C2确定绝缘线2106中的AC电压。下面参考图20讨论用于确定绝缘线2106中的AC电压的示例性过程。
图20示出了图19的非接触式电压测量系统2400的示意性电路图。在该示例中，绝缘线2106的AC电压由AC源(VAC)表示。在AC源(VAC)、传感器电容器CS、测量电容CM和操作者2104（图16和图17）的体电容CB之间形成了串联电容电路，该测量电容为电容值C1或电容值C2，这取决于开关S1的状态。如上所述，当可变电容子系统2402具有第一电容值（即，CM =C1）时，ADC 2410获得节点2404和节点2406两端的第一电压测量VM1，并且当可变电容子系统具有第二电容值（即，CM = C2）时，获得节点2404和节点2406两端的第二电压测量VM2。测量到的电压VM等于节点2404处的电压(V404)和节点2406处的电压(V406)之间的电位差（即，VM =V404 - V406）。
节点2404处的电流可由下式表达：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
电流(ICS)由以下等式给出：
Figure 600044DEST_PATH_IMAGE004
其中(VAC - V404)是传感器电容器CS两端的电压，s是拉普拉斯变量，并且(1/(s×CS))是传感器电容器CS的阻抗。电流(ICM)由以下等式给出：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
其中(V404 - V406)是电容器CM两端的电压，并且(1/(s×CM))是电容CM的阻抗。
类似地，节点2406处的电流可由下式表达：
Figure 442098DEST_PATH_IMAGE006
电流(ICB)由以下等式给出：
Figure DEST_PATH_IMAGE007
其中(V406 - 0)是体电容器CB两端的电压，并且(1/(s×CB))是体电容CB的阻抗。上文提供了电流(ICM)。
使用以上等式(6)和(9)以及VM = V404 - V406，VM可由以下等式表达：
Figure 899624DEST_PATH_IMAGE008
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE009
如上所述，当可变电容系统2402具有电容值C1时，ADC 2410获得第一电压测量VM1，并且当可变电容系统2402具有电容值C2时，获得第二电压测量VM2。因此，VM1和VM2可由以下等式表达：
Figure 713996DEST_PATH_IMAGE010
可解出等式(13)和(14)以解得绝缘线2106中的AC电压(VAC)，其由以下等式提供：
Figure DEST_PATH_IMAGE011
从等式(15)可以看出，可在运行时间期间仅使用已知电容值C1和电容值C2（或电容值C1和电容值C2之间的比率）和测量到的电压VM1和VM2来确定AC电压(VAC)。也就是说，不需要确定传感器电容器CS和体电容CB来获得绝缘线2106中的AC电压(VAC)。还应指出的是，虽然AC电压的频率不参与等式，但是系统2400的整体阻抗取决于电路中最小电容器的频率和电容。例如，当1pF的传感器电容CS是电路中最小的电容器时，电路的阻抗在50Hz下大约为3.5GΩ。
图21是包括利用三个电容器（即电容器2602, 2604和2606）的可变电容子系统2601的非接触式电压测量系统2600的示意图。非接触式电压测量系统2600与上文讨论的非接触式电压测量系统相似或相同，所以为了简明起见，下面仅讨论实质上的差别。
非接触式电压测量系统2600包括电耦合至传感器2408的第一电容子系统节点2608，和经由操作者2104（图16和图17）的体电容CB电耦合至接地端2128的第二电容子系统节点2610。在至少一些具体实施中，第二电容子系统节点2610可以可选地经由合适的电连接2612（“参考连接”）直接电耦合至接地端2128。
电容器2602可经由可由控制器2308控制的开关S2选择性地串联耦接在节点2608和节点2610之间。电容器2604可经由可由控制器2308控制的开关S3选择性地串联耦接在节点2608和节点2610之间。电容器2606可经由可由控制器2308控制的开关S4选择性地串联耦接在节点2608和节点2610之间。在至少一些具体实施中，控制器2308每次闭合开关S2, S3和S4中的一者，以在节点2608和节点2610之间每次串联耦接电容器中的一者。在此类情况下，电容器2602, 2604和2606中的每一者可具有彼此不同的电容值。例如，电容器2602可具有1000pF的电容值，电容器2604可具有2000pF的电容值，并且电容器2606可具有24000pF的电容值。一般来说，应选择电容值以当将电容器中的每一者切换到电路中时，在电压测量中提供相对较大的变化。
为了当传感器2408被定位成与线2106相邻使得传感器和线形成传感器电容器CS时测量线2106中的AC电压(VAC)，控制器2308可首先使可变电容子系统2402在第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间具有第一电容值C1。例如，控制器2308可通过闭合开关S2并且断开开关S3和开关S4（这样使可变电容子系统2601具有等于电容器2602的电容的电容值）来实现此目的。
接下来，在可变电容子系统2402具有第一电容值C1时，控制器2308可使ADC 2410捕获第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间的第一测量电压VM1。此类电压VM1可由控制器2308存储在非暂态处理器可读存储介质中以供后续使用。
接下来，在获得第一电压VM1的测量之后，控制器2308可使可变电容子系统2601在第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间具有第二电容值C2。例如，控制器2308可通过闭合开关S3并且断开开关S2和开关S4（这样使可变电容子系统2601具有等于电容器2604的电容值的电容值）来实现此目的。
在可变电容子系统2601具有第二电容值C2时，控制器2308可使ADC 2410捕获第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间的第二测量电压VM2。
在获得第二电压VM2的测量之后，控制器2308可使可变电容子系统2601在第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间具有第三电容值C3。例如，控制器2308可通过闭合开关S4并且断开开关S2和开关S3（这样使可变电容子系统2601具有等于电容器2606的电容值的电容值）来实现此目的。
在可变电容子系统2601具有第三电容值C3时，控制器2308可使ADC 2410捕获第一电容子系统节点2608和第二电容子系统节点2610之间的第三测量电压VM3。
接下来，控制器2308可至少部分地基于检测到的第一电压VM1、检测到的第二电压VM2、检测到的第三电压VM3、第一电容值C1、第二电容值C2和第三电容值C3确定绝缘线2106中的AC电压(VAC)。下面讨论用于确定绝缘线2106中的AC电压(VAC)的示例性过程。
当开关S2闭合并且开关S3和开关S4断开时，绝缘线2106中的AC电压(VAC)可由以下等式表达：
Figure 598776DEST_PATH_IMAGE012
其中I1是串联电流，ZS是未知的传感器电容器CS的阻抗，ZB是未知的操作者2104（图16和图17）的体电容CB的阻抗，并且Z602是电容器2602的阻抗。
当开关S3闭合并且开关S2和开关S4断开时，绝缘线2106中的AC电压可由以下等式表达：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
其中I2是串联电流，ZS是未知的传感器电容器CS的阻抗，ZB是未知的操作者2104（图16和图17）的体电容CB的阻抗，并且Z604是电容器2604的阻抗。
当开关S4闭合并且开关S2和开关S3断开时，绝缘线2106中的AC电压(VAC)可由以下等式表达：
Figure 865809DEST_PATH_IMAGE014
其中I3是串联电流，ZS是未知的传感器电容器CS的阻抗，ZB是未知的操作者2104（图16和图17）的体电容CB的阻抗，并且Z606是电容器2606的阻抗。
设定等式(16)和(17)彼此相等并求解ZS + ZB给出以下等式：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
将等式(19)代入等式(18)中给出以下等式：
Figure 127026DEST_PATH_IMAGE016
代入IX = VX/ZX和ZX = 1/(2πωCX)并简化结果，绝缘线2106中的AC电压(VAC)可由以下等式表达：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
然后，可将确定的绝缘线2106的AC电压呈现给操作者或者经由合适的通信接口传送给外部装置。
图22是操作非接触式电压测量系统以测量绝缘线中的AC电压而不进行电流接触的方法2700的流程图。非接触式电压测量系统可与上述非接触式电压测量系统的任何具体实施相似或相同，并且/或者可包括此类非接触式电压测量系统的各种组合。
当操作者将非接触式电压测量系统的导电传感器定位成与待测量的绝缘线相邻时，方法2700可从2702开始。如上所述，当导电传感器被定位成与绝缘线相邻时，传感器和绝缘线中的导体电容耦合在一起以形成传感器电容器CS。
在2704，非接触式电压测量系统的至少一个处理器（控制器）可使电耦合到传感器的可变电容子系统具有第一电容值。在至少一些具体实施中，例如可变电容子系统至少包括第一电容器、第二电容器和处理器控制的开关。
在2706，至少一个处理器可检测或测量可变电容子系统两端的第一电压，并将第一测量电压存储在非暂态处理器可读存储介质中。如上所述，在至少一些具体实施中，至少一个处理器可经由具有相对较高的有效分辨率（例如，20位、22位）的ADC来检测或测量可变电容子系统两端的电压。
在2708，非接触式电压测量系统的至少一个处理器可使可变电容子系统具有不同于第一电容值的第二电容值。在至少一些具体实施中，第一电容值和第二电容值中的一者可以是第一电容值和第二电容值中的另一者的至少两倍。作为非限制性示例，第一电容值和第二电容值中的每一者可介于1000pF和5000pF之间。
在2710，至少一个处理器可检测或测量可变电容子系统两端的第二电压，并将第二测量电压存储在非暂态处理器可读存储介质中。
在2712，至少一个处理器可至少部分地基于第一测量电压和第二测量电压以及第一电容值和第二电容值来确定绝缘导体中的AC电压。例如，如上所述，至少一个处理器可根据以下等式来确定绝缘导体中的AC电压(VAC)：
Figure 858222DEST_PATH_IMAGE018
其中C1和C2分别是第一电容值和第二电容值，VM1和VM2是可变电容子系统两端的第一测量电压和第二测量电压。
在确定绝缘导体中的AC电压之后，至少一个处理器可经由通信地耦接到至少一个处理器的用户界面向操作者呈现结果。用户界面可包括可视部件（例如，显示器、光发射器（例如，LED）、多个光发射器（例如，LED））和/或音频部件（例如，扬声器、蜂鸣器）。另外或另选地，至少一个处理器可经由合适的有线和/或无线通信接口将结果传送到外部装置。
在至少一些具体实施中，在获得第二测量电压之后，至少一个处理器可使可变电容子系统具有第三电容值。在此类情况下，至少一个处理器可检测或测量可变电容子系统两端的第三测量电压。
然后，至少一个处理器可至少部分地基于第一测量电压(VM1)、第二测量电压(VM2)、第三测量电压(VM3)、第一电容值(C1)、第二电容值(C2)和第三电容值(C3)来确定绝缘导体中的AC电压(VAC)。例如，至少一个处理器可根据以下等式来确定绝缘导体中的AC电压(VAC)：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
所确定的AC电压(VAC)然后可经由合适的界面呈现给操作者，并且/或者经由有线和/或无线通信接口传送给外部装置。
多电容器型非接触式电压测量系统
以下讨论涉及使用多电容器型电压测量传感器或系统来测量绝缘导体或未绝缘的裸导体（例如，绝缘线）的AC电压，而不需要导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。本节中公开的具体实施在本文中可称为“多电容器型电压传感器”或系统。一般来说，提供非电流接触式（或“非接触式”）电压测量系统，该系统使用多个电容传感器（“多电容器”）来测量绝缘导体中相对于接地端的AC电压信号。
图23A是环境3100的示意图，在该环境中操作者3104可使用包括多电容器电压传感器或系统的非接触式测量系统3102来测量绝缘线3106中存在的AC电压，而不需要非接触式电压测量系统和线3106之间的电流接触。图23B是图23A的非接触式电压测量系统3102的俯视图，其示出了操作期间非接触式电压测量系统的各种电特性。非接触式电压测量系统3102包括外壳或主体3108，该外壳或主体包括握持部分或端部3110以及与该握持部分相对的探头部分或端部3112（在本文中也称为前端）。外壳3108还可包括便于用户与非接触式电压测量系统3102交互的用户界面3114。用户界面3114可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。非接触式电压测量系统3102还可包括一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Wi-Fi®、Bluetooth®），以便与其他本地或远程装置进行通信。
在至少一些具体实施中，如图23B中最佳地示出，探头部分3112可包括由第一延伸部分3118和第二延伸部分3120限定的凹部3116。当执行测量时，凹部3116接收绝缘线3106（参见图23A）。绝缘线3106包括导体3122和围绕导体3122的绝缘体3124。凹部3116可包括传感器或电极S1、S2和S3，当绝缘线3106位于非接触式电压测量系统3102的凹部3116内时，这些传感器或电极被定位成接近该绝缘线的绝缘体3124。在例示的示例中，传感器S1和S2设置在外壳3108的延伸部分3118内，并且传感器S3设置在延伸部分3120内。可提供延伸部分3118的表面3119，以使传感器S1和S2与凹部3116分开，从而防止传感器和其他物体（例如，绝缘线3106、金属物体）之间的物理接触和电接触。类似地，延伸部分3120的表面3121可使传感器S3与凹部3116分开。如下面参考图27进一步讨论的，在至少一些具体实施中，表面3119使传感器S1和S2与凹部3116分开的距离（例如，图27的厚度T1）可与表面3121使传感器S3与该凹部分开的距离（例如，图27的厚度T2）不同。
如图23A所示，在使用中，操作者3104可抓握外壳3108的握持部分3110并且将探头部分3112放置为接近绝缘线3106，使得非接触式电压测量系统3102可准确地测量该线中存在的相对于接地端（或另一参考节点）的AC电压。虽然探头端部3112被示出为具有凹部3116，但是在其他具体实施中，探头部分3112可被不同地配置。例如，在至少一些具体实施中，探头部分3112可包括可选择性地移动的夹具、钩、包括传感器的平坦或弓形表面，或允许非接触式电压测量系统3102的传感器组件被定位成接近绝缘线3106的其他类型的界面。
当探头部分3112被定位成接近绝缘线3106时，传感器S1、S2和S3各自与线的导体3122电容耦合，分别生成电容C1、C2和C3。如下面进一步讨论的，就影响与绝缘线3106的电容耦合的至少一个特性而言，传感器S1、S2和S3中的每一者彼此不同，使得传感器S1、S2和S3处的不同电压V1、V2和V3可被检测并用于准确地确定绝缘线3106中的AC电压(VO)。
在至少一些具体实施中，使用输出电压V1、V2和V3之间的各种比率来确定绝缘导体3106的特性。使用所确定的特性，可经由经校准的查找表和/或一个或多个确定的等式来确定绝缘导体3106中的AC电压。
下面参考图24-图27讨论了非接触式电压测量系统3102测量AC电压使用的特定系统和方法。
图24示出了也在图23A和图23B中示出的非接触式电压测量系统3102的各种内部部件的示意图。在该示例中，非接触式电压测量系统3102的导电传感器S1、S2和S3被定位成接近待测绝缘线3106。传感器S1、S2和S3中的每一者与绝缘线3106的导体3122电容耦合，分别形成传感器耦合电容器C1、C2和C3（图23B）。线3122中的AC电压信号(VO)分别在传感器S1、S2和S3处生成传感器电压信号V1、V2和V3，这些传感器电压信号取决于相应的传感器S1、S2和S3的耦合电容C1、C2和C3。
待测量的线3122中的AC电压(VO)具有到外部接地端3128（例如，零线）的连接。非接触式电压测量系统3102本身也具有对接地端3128的电容，当操作者3104（图23A）将非接触式电压测量系统握在其手中时，该电容主要由体电容(CB)组成。电容C1、C2和C3中的每一者产生通过CB的导电回路，并且该回路内的电压生成相应的信号电流（I1、I2和I3）。电流信号（I1、I2和I3）分别由电容耦合到导电传感器S1、S2和S3的绝缘线3106的导体3122中的AC电压信号(VO)生成，并且通过非接触式电压测量系统3102的外壳3108和对接地端3128的体电容器(CB)回到外部接地端3128。电流信号（I1、I2和I3）各自取决于导电传感器S1、S2和S3分别与待测绝缘线3106之间的距离、导电传感器S1、S2和S3的特定形状和大小，以及导体3122的大小、电压电平(VO)和相对位置。电压V1、V2和V3分别与电流信号I1、I2和I3成比例。如果存在从内部接地保护件3154（参见图25、图26A、图26B和图27）到所测量的参考电位的连接诸如测试导线，则也可使用任何其他的对地参考电位（体电容CB）。如果使用这种连接，还可抵消如果将低体电容CB连接到地面/接地的影响。一个示例将是在将内部接地保护件3154连接到一个相并将非接触式传感器3112用于另一个相的多相环境中进行相间测量。
为了减少或避免杂散电流，非接触式电压测量系统3102的至少一部分（例如，传感器S1、S2和S3）可至少部分地被导电内部接地保护件或遮蔽件3132A-B（也在图26A-图26B中示出）围绕，这使得大部分电流流过分别与绝缘线3106的导体3122形成耦合电容器C1、C2和C3的导电传感器S1、S2和S3。内部接地保护件3132A-B可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。传感器S1、S2和S3周围的保护件3132A-B还可减少靠近传感器的相邻线的杂散影响。保护件3132A-B（在图25、图26A、图26B和图27中也用附图标号3154指代）为非接触式电压测量系统3102提供了内部接地连接。
如图24所示，非接触式电压测量系统3102可包括电压测量子系统3136，该电压测量子系统包括分别用于检测电压信号V1、V2和V3以及/或者与电压信号成比例的相应电流信号I1、I2和I3的电压测量部件3136A、3136B和3136C。作为非限制性示例，电压测量部件3136中的每一者可包括模数转换器(ADC)和相关联的电路，以检测电压信号V1、V2和V3。作为另一个非限制性示例，电压测量部件3136A、3136B和3136C中的每一者可包括输入放大器和反馈电路，该输入放大器和反馈电路作为反相电流-电压转换器工作，以将与电压信号V1、V2和V3成比例的输入电流I1、I2和I3转换为电压电平。
电压信号V1、V2和V3（或其代表的信号）可被馈送到信号处理模块3140，如下文进一步讨论的，该信号处理模块对电压信号V1、V2和V3进行处理以确定绝缘线3106的导体3122中的AC电压(VO)。信号处理模块3140可包括数字和/或模拟电路的任何组合。
非接触式电压测量系统3102还可包括通信地耦接到信号处理模块3140的用户界面3142（例如，显示器），以呈现所确定的AC电压(VO)或通过接口传送给非接触式电压测量系统的操作者3104。
图25是根据一个例示的具体实施示出在测量绝缘线期间被定位成接近绝缘线3106的非接触式电压测量系统3102的导电传感器S1、S2和S3的示意图。在该示例中，导电传感器S1与绝缘线3106分开第一距离D1，导电传感器S2与绝缘线3106分开第二距离D2，并且导电传感器S3与绝缘线3106分开第三距离D3。在至少一些具体实施中，距离D1、D2和D3中的至少一者可不同于距离D1、D2和D3中的至少另一者。例如，在至少一些具体实施中，距离D1和D2可彼此相等，并且距离D3可不同于距离D1和D2。如图27所示，距离D1、D2和D3可至少部分地由一个或多个绝缘层的物理属性（例如，厚度）来控制。
又如图25所示，导电传感器S1、S2和S3可具有不同的物理尺寸（例如，高度、宽度、形状、面积）。在例示的示例中，导电传感器S1的宽度(W1)小于导电传感器S2的宽度(W2)，并且导电传感器S2的宽度(W2)小于导电传感器S3的宽度(W3)。传感器S1、S2和S3之间的此类差异允许测量电压V1、V2和V3以唯一地确定绝缘线中的AC电压。
图26A是至少部分地被内部接地保护件3132A围绕的第一导电传感器S1和第二导电传感器S2的平面图。在该示例中，传感器S1具有平面的直角三角形形状，其限定在角部3151处形成直角的第一边缘3150A和第二边缘3150B，以及与直角相对的斜边边缘3150C。类似地，传感器S2具有平面的直角三角形形状，其限定在角部3153处形成直角的第一边缘3152A和第二边缘3152B，以及与直角相对的斜边边缘3152C。在该示例中，传感器S1和S2相对于彼此倒置，使得第一导电传感器S1和第二导电传感器S2的斜边边缘3150C和3152C分别被定位成紧挨彼此（例如，基本上相邻），其间存在小的间隙。
图26B是至少部分地被内部接地保护件3132B围绕的第三导电传感器S3的平面图。在该示例中，第三导电传感器S3的形状为矩形。在至少一些具体实施中，第三传感器S3的面积与第一导电传感器S1和第二导电传感器S2的组合面积相同（或基本上相同），但是并不要求此类特征。在第三传感器S3与第一导电传感器S1和第二导电传感器S2的组合面积相同并且传感器S1和S2与绝缘线间隔开的距离不同于传感器S3与绝缘线间隔开的距离的情况下，组合传感器S1和S2可被视为单个电容(C1+C2)，可将该电容与电容C3进行比较以说明使用形状类似的电容器的距离差异。
应当理解，传感器S1、S2和S3的特定形状、大小、相对位置和取向是例示性的而非限制性的。实际上，传感器S1、S2和S3中的每一者的形状、大小、相对位置和取向可以多种组合变化。
图27是包括传感器S1、S2和S3的非接触式电压测量系统3102的前端3112的剖视图。传感器S1和S2可由至少部分地被内部接地保护件3132A围绕的电路板3156A支撑。类似地，传感器S3可由至少部分地被内部接地保护件3132B围绕的电路板3156B支撑。
第一绝缘层3158A将传感器S1和S2与前端3112的凹部3118分开。第二绝缘层3158B将传感器S3与前端的凹部3118分开。第一绝缘层3158A和第二绝缘层3158B可分别具有平面表面3119和3121，这些平面表面相对于彼此以锐角(α)设置以限定将绝缘导体接收在其中的“V”形凹部3116。作为非限制性示例，在至少一些具体实施中，角(α)可介于20度和50度之间（例如，39度、42度）。示例性绝缘导体3162、3164和3166被示出设置在与平面表面3119和3121相邻的凹部3116内。绝缘导体3162包括被绝缘体3162A围绕的导电线3162B，绝缘导体3164包括被绝缘体3164A围绕的导电线3164B，并且绝缘导体3166包括被绝缘体3166A围绕的导电线3166B。
在图27所示的示例中，前端或探头端部3112被成形为适应各种直径的绝缘线，诸如具有相对较大直径的绝缘线3162或具有相对较小直径的绝缘线3166。绝缘线3162、3164和3166还可分别具有直径不同的导体3162A、3164A和3166A，和/或厚度不同的相应绝缘层3162B、3164B和3166B。
第一绝缘层3158A可具有第一厚度T1，并且第二绝缘层3158B可具有第二厚度T2。在至少一些具体实施中，第一厚度T1可不同于第二厚度T2。例如，在至少一些具体实施中，第一厚度可为大约0.5毫米(mm)，并且第二厚度T2可为大约2.5mm。
就影响与待测绝缘线的电容耦合的至少一个特性（例如，大小、形状、到绝缘导体3106的距离）而言，提供彼此不同的三个传感器S1、S2和S3允许非接触式电压测量系统3102补偿影响传感器和绝缘导体3106之间的电容耦合的不同变量。此类变量可包括绝缘导体3106的直径、绝缘导体3106的绝缘体的厚度、绝缘导体3106在前端3112的凹部3116内的位置等。
有利的是，通过分别在传感器S1、S2和S3处获得电压V1、V2和V3的电压测量，非接触式电压测量系统3102的至少一个处理器可准确地确定绝缘导体3106上的AC电压。为了进行此类确定，（例如，在制造或设计期间）可使用具有已知AC电压的已知绝缘导体3106来校准非接触式电压测量系统3102。另外或另选地，非接触式电压测量系统3102的至少一个处理器可利用一个或多个确定的等式，这些等式利用电压V1、V2和V3作为输入，并且提供绝缘导体3106的AC电压作为输出。在操作期间，非接触式电压测量系统3102的至少一个处理器可获得电压V1、V2和V3，然后使用查找表或一个或多个等式来确定绝缘线中的AC电压，这些等式接收电压作为输入并且输出绝缘线中的AC电压。
对于在图26A、图26B和图27所示的示例性传感器构造，可使用分别在传感器S1、S2和S3处测量的电压V1、V2和V3之间的各种关系来确定待测绝缘导体的AC电压。在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统3102可利用以下关系中的一者或多者：
Figure 851586DEST_PATH_IMAGE020
可使用以上关系(24)-(27)来为绝缘导体（例如，绝缘导体3106）中的未知AC电压提供函数，该函数与绝缘导体和传感器S1、S2和S3之间的距离无关，使得可测量各种大小的绝缘导体中的AC电压。
对于传感器S1和S2，可使用以下等式：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中VO是绝缘导体中的AC电压，并且k是以上关系(24)的函数（即，k = f(V1/V2)）。
所测量的电压V1、V2和V3分别取决于传感器S1、S2和S3与绝缘导体之间的电容C1、C2和C3。因此，可根据平行于平面或壁（例如，传感器S1、S2和S3中的每一者）的线（例如，绝缘导体）之间的电容已知等式来计算电容C1、C2和C3。每个传感器的电容C等式如下：
Figure 668232DEST_PATH_IMAGE022
其中“a”是导电线的半径，“d”是线和传感器之间的距离（其中“d”>“a”），并且“l”是接近传感器的线的长度，或相当于传感器的宽度。
如上所述，可分别利用合适的电压测量部件3136A、3136B和3136C（诸如，将通过传感器S1、S2和S3中的每一者的电流转换为相应电压的一个或多个ADC或者一个或多个反相运算放大器）来测量电压V1、V2和V3。
以上列出的关系(24)、(25)和(26)确定了为电压V1、V2和V3的给定测量提供唯一值的三个等式，该给定测量确定了待测导电线的直径以及导电线的绝缘体厚度，并且可用于使用以上等式(29)来计算电容C1、C2和C3。然后，可根据以下等式来计算绝缘线中的AC电压：
Figure DEST_PATH_IMAGE023
其中对于传感器S1、S2和S3，“x”分别等于1、2和3。
三个传感器S1、S2和S3的三个输出电压V1、V2和V3允许通过导体的直径和绝缘体的厚度来表征待测绝缘线。以上关系(24)主要限定绝缘线的外径，并且关系(27)主要限定绝缘线的导体的直径。如上所述，电压V1、V2和V3被用作输入，以从查找表获得校准因子或者以利用一个或多个等式计算校准因子。
例如，对于电压V1、V2和V3的给定测量，使用以上等式(29)，关系(24)限制了待测绝缘线的线直径和绝缘体厚度的可能组合。类似地，关系(25)限制了待测绝缘线的线直径和绝缘体厚度的可能组合。因此，使用关系(24)和(25)，可确定具有指定线直径和指定绝缘体厚度的虚拟线。所确定的虚拟线的物理属性可用于确定取决于以上关系(24)和(25)两者的因子‘k’。使用所确定的虚拟线和所测量的电压V1和V2，由待测绝缘线的不同位置生成的校准表提供了与位置无关的最终电压结果。
仅使用电压V1和V2，结果可能会提供不准确的值。因此，可以与上述方式类似的方式使用来自传感器S3的电压V3，以提供更好的位置限定。特别地，关系(27)利用电压V1和V2的和。由于传感器S1和S2组合在一起时的形状与传感器S3的形状类似，所以关系(27)提供了类似电容器（即，C1+C2和C3）在两个不同距离（即，T1和T2）处的比率。
可将传感器S1、S2和S3的实际大小和形状选择为实现传感器和待测绝缘导体之间的并且远小于体电容(CB)（例如，30至200皮法拉）的合理电容（例如，几皮法拉），该电容可被用作手持应用的可能接地参考。
非接触式AC电参数测量系统
以下讨论提供了可包括本文讨论的部分或全部功能的非接触式测量系统的各种示例性具体实施。
图28是提供非接触式电压测量功能和非接触式电流测量功能的非接触式测量系统或仪器3700的示意性框图。测量系统3700还可确定从电压和/或电流测量结果推导的一个或多个AC电参数（例如，功率、能量、频率、谐波）。测量系统3700包括各自通信地耦接到处理器3706的电压传感器3702和电流传感器3704。
电压传感器3702和/或处理器3706可与本文讨论的任何非接触感测系统相似或相同。处理器3706可包括一个或多个逻辑处理单元，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等。测量系统3700还可包括通信地耦接到处理器3706的存储器3708，该存储器上存储有指令或数据中的至少一者。存储器3708可包括一个或多个固态存储器，例如闪存存储器或固态驱动器(SSD)，这些固态存储器为测量系统3700提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的非易失性存储。虽然未示出，但是测量系统3700可采用其他非暂态计算机或处理器可读介质，例如硬盘驱动器、光盘驱动器或存储卡介质驱动器。
测量系统3700可包括用户界面3710，该用户界面可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器、触摸屏）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。测量系统3700还可包括呈现读出3714和/或波形3716的一个或多个显示器3712。
在操作中，处理器3706从电压传感器3702和电流传感器3704接收信号，以分别获得电压测量结果和电流测量结果。处理器3706可利用此类电压测量结果和电流测量结果来基于测量结果的组合推导另外的AC电参数。此类参数可包括例如功率（有效功率、视在功率等）、相位（例如，三相）、频率、谐波、能量等。
电压传感器3702和电流传感器3704可在共同的测量时间间隔期间分别获得电压传感器信号和电流传感器信号，该共同的测量时间间隔在持续时间上可能相对较短（例如，10毫秒(ms)、100ms、1秒、10秒）。例如，电压传感器3702和电流传感器3704可获得彼此至少部分同时的测量结果。又如，电压传感器3702和电流传感器3704中的一者可在电压传感器和电流传感器中的另一者获得测量结果之后基本上立即获得测量结果，使得这些测量结果几乎在同一时间获得。在一些具体实施中，电压传感器3702和电流传感器3704可用于在指定的时间间隔处（例如，每10ms、每100ms、每1秒、每10秒）同时或相继地重复获得测量结果。一般来说，电压传感器3702和电流传感器3704都在足够短的测量时间间隔内获得其各自的测量结果，使得成对的电压测量结果和电流测量结果彼此对应，这允许使用所获得的电流测量结果和电压测量结果准确地推导或确定一个或多个AC电参数（例如，功率、相位）。
处理器3706可提供一个或多个所测量或所推导的参数的读出3714，并且可提供一个或多个特性的图形表示。此类图形表示可包括波形、谐波条形图等。可经由显示器3712呈现的示例性信号特性包括电压、电流、频率、功率参数（例如，瓦特、KVA）、相位、能量、谐波、相序检测等。
图29是提供非接触式电压测量功能和/或非接触式电流测量功能的测量系统或仪器3800的示意性框图。测量系统3800在许多方面与图28的测量系统3700相似或相同，所以为了简洁起见，本文仅讨论相关的差别。
在该具体实施中，测量系统3800可不包括显示器，而是可用作“遗留”传感器以经由基于处理器的外部装置3806远程监视电气设备。此类基于处理器的装置3806可包括各种类型的装置，诸如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、可穿戴计算机、服务器、云计算机等。基于处理器的外部装置3806可包括显示器，以呈现由测量系统3800在一段时间（例如，几分钟、几小时、几天、几周、几年）内收集的数据。
为了与一个或多个基于处理器的外部装置进行通信，测量系统可包括一个或多个有线通信接口3802和/或一个或多个无线通信接口3804。
无线通信接口3804的非限制性示例包括Wi-Fi®、Bluetooth®、Bluetooth® LowEnergy、Zigbee®、6LoWPAN®、Optical IR、无线HART等。有线通信接口3802的非限制性示例包括USB®、以太网、PLC、HART、MODBUS、FireWire®、Thunderbolt®等。
除了向外部装置3806发送数据之外，在至少一些具体实施中，测量系统3800可经由有线通信接口3802和/或无线通信接口3804从外部装置3806接收数据或指令（例如，控制指令）中的至少一者。
图30示出了测量系统诸如测量系统3800的前端或探头端部3900的一部分。测量系统可与本文讨论的一个或多个测量系统相似或相同。在该具体实施中，测量系统的前端3900包括固定爪3902，该固定爪具有限定凹部3904的第一间隔开的插脚3902a和第二间隔开的插脚3902b，该凹部接收待测绝缘导体（未示出）。接近凹部3904的最深部分3906存在传感器3908，该传感器用于测量待测绝缘导体中的电压和电流中的至少一者。
测量系统的前端3900还包括设置在插脚3902a和3902b周围的一个或多个对准反馈传感器3910，这些对准反馈传感器可用于在测量操作期间向用户提供各种信息。例如，在至少一些具体实施中，可使用一个或多个对准反馈传感器3910来向用户提供关于绝缘导体相对于前端3900对准的反馈。这可通过利用一个或多个对准反馈传感器3910来确定绝缘导体的位置并且向用户提供此位置的指示来实现。
例如，测量系统的显示器3912可向用户提供对准反馈信息。又如，可使用颜色灯（例如，LED）来向用户提供对准反馈。例如，红灯可照亮以指示绝缘导体未对准，黄灯可照亮以指示绝缘导体几乎对准，并且绿灯可照亮以指示绝缘导体是正确对准。又如，绝缘导体相对于前端3900的位置可以图形方式显示在显示器上。又如，可使用声音来提供对准反馈。例如，测量系统可以基于绝缘导体的对准而变化的间隔、强度（音量）或频率产生“哔哔声”或其他声音（例如，慢哔哔声表示未对准，稍快哔哔声表示几乎对准，最快哔哔声或稳定哔哔声表示对准）。
在至少一些具体实施中，可另选地或另外地使用一个或多个对准反馈传感器3910来检测附近的带电电压（例如，与待测导体相邻的带电电路）。在检测到此类带电电压时，可呈现指示（例如，声音、灯、警告消息）以通知用户附近存在带电电压。
在至少一些具体实施中，可使用一个或多个对准反馈传感器3910来提供用户所获得的测量结果的精度指示。例如，当用户获得测量结果时，可提供颜色编码信号（例如，红色、黄色、绿色）来基于对准确定通知用户测量精度良好（绿色）、尚可（黄色）或不佳（红色）。除了颜色或图形对准反馈之外，还可提供其他类型的反馈。例如，可将所确定的对准信息呈现为数值、条形图、“热/冷”指示符或任何其他合适的指示符。
图31-图42B示出了各自可包含本文讨论的至少一些功能的测量仪器的各种示例。图31示出了测量仪器4000，该测量仪器包括外壳4002、读出显示器4004、包括传感器的前端4006以及用于抓握绝缘导体的可伸缩夹具或夹爪4008。夹具或夹爪4008以及本公开的其他夹具或夹爪可永久地附接到外壳4002，或可以是可选择性地拆卸的。图32示出了测量仪器4100，该测量仪器包括外壳4102、读出显示器4104、包括传感器的前端4106以及将绝缘导体接收在其中的固定爪4108。图33示出了测量仪器4200，该测量仪器包括外壳4202、读出显示器4204、包括传感器的前端4206以及用于抓握待测绝缘导体的可伸缩钩4208。图34示出了测量仪器4300，该测量仪器包括外壳4302、呈现读出和图形信息（例如，波形、谐波图）的显示器4304、包括传感器的前端4306以及用于抓握待测绝缘导体的可伸缩钩4308。图35示出了测量仪器4400，该测量仪器包括外壳4402、显示器4404以及其中包括传感器的弓形前端4406。
图36示出了测量仪器4500，该测量仪器包括外壳4502、读出显示器4504、包括传感器的前端4506、可伸缩钩4508以及可选的参考导线4510。测量仪器4500可用于测量和/或推导各种电特性，包括但不限于非接触式AC电压、AC电流、DC电压、电阻、频率、相位、KWh、KW、VA、var、PF、THD、侵入电流、相序和电压降测试。
用于测量系统3800的示例性形状因数在图37中示出，该图示出了测量仪器4600，该测量仪器包括从外壳部分4604延伸的用于抓握待测量的绝缘导体的夹具4602，以及可耦接到参考节点的可选夹子4606。在操作中，用户可将夹具4602放置在待测量的绝缘导体上，并且测量仪器4600可获得一段时间（例如，几秒钟、几分钟、几小时、几天、几周、几年）内的电压和/或电流，并且可由测量推导一个或多个另外的AC电参数。可将测量数据和/或所推导的参数实时地或以确定的时间间隔发送到一个或多个基于处理器的外部装置，所述此类数据可在这些外部装置中进行处理和/或经由合适的用户界面（例如，显示器）呈现给用户。如上所述，测量仪器4600还可经由有线和/或无线通信从一个或多个外部装置接收指令或数据。
图38示出了测量仪器4700，该测量仪器包括通过电缆4706电耦合到第二外壳4704的第一外壳4702。第一外壳4702上可包括用于向用户呈现测量信息的显示器4708。第一外壳4702可包括其中具有用于获得非接触式电压测量结果的传感器的前端4710。类似地，第二外壳4704可包括其中具有用于获得非接触式电压测量结果的传感器的前端4712。在操作中，第一外壳4702和第二外壳4704中的一者或两者可用于获得单独的非接触式AC电压测量结果和/或单独的AC电流测量结果。另外，当第一外壳4702的前端4710被定位成接近第一绝缘导体并且第二外壳4704的前端4712被定位成接近第二绝缘导体时，测量系统4700可获得两个绝缘导体之间的组合非接触式相间AC电压测量结果。
图39示出了测量仪器4800，该测量仪器包括具有耦接到其上的多个测试导线4802的外壳4804。测量仪器4800可与基于处理器的外部装置4806（例如，智能电话、平板电脑）进行无线通信，该基于处理器的外部装置可用作用户界面来控制测量仪器并在显示器4808上呈现测量仪器所获得的测量结果。在至少一些具体实施中，测量仪器4800可测量和呈现（例如，经由基于处理器的外部装置4806）风扇、压缩机、泵等的运行循环以及/或者加热、冷却和/或照明系统的操作特性。例如，测量仪器4800还可测量和/或推导非接触式AC电压、AC电压、AC电流、DC电压、电阻、频率、相位、KWh、KW、VA、var、PF和THD。
图40示出了测量仪器4900，该测量仪器包括外壳4902、显示器4904以及其中包括用于测量非接触式AC电压的传感器的前端4906。测量仪器4900可用于测量或检测高电压（例如，大于1kV）。可以可选地将热棒（例如，伸缩式热棒）耦接到测量仪器4900，以在不触摸或断开电路的情况下测试高AC电压。这在实业、工业和矿业应用中例如与高压设备（诸如，输电线、降压电源线、熔断器和负载断路连接器）一起使用时可能是有用的。
图41示出了测量仪器5000，该测量仪器包括外壳5002、显示面板5004（例如，触摸屏）、三个信号输入导线5006和参考输入导线5008。例如，测量仪器5000可用于测量非接触式AC电压、AC电流、DC电压、电阻、连续性、频率、相位、KWh、KW、VA、var、PF、THD、侵入电流、相序和电压降测试。
图42A和图42B示出了包括外壳5102和显示器5104的红外相机5100。红外相机5100包括前端部分5106，该前端部分包括可用于交替或同时测量非接触式AC电压和AC电流的传感器。红外相机5100可在显示器5104上提供视觉图像，并且可以可选地被激光引导。在至少一些具体实施中，红外相机5100可经由有线和/或无线通信接口（例如，螺旋电缆、Bluetooth® Low Energy）通信地耦接到基于处理器的外部装置（例如，智能电话、平板电脑、另一测量仪器）。
本公开的一个或多个测量系统或仪器可包括以下特征中的一者或多者：用于更好地接近紧线的更小夹爪宽度；用于更大导体的更宽夹爪开口；手电筒；非接触式AC电压接地测量；非接触式AC电压相间测量；非接触式AC电压指示器；背光显示器；鬼电压检测（低Z）；阻抗；声音；可更换的测试导线；可选的弯曲夹具；电容测量；自动保持；温度测量；真RMS；电流（例如，mA）；DC电流；功率等。
非接触式电流测量系统
本文公开的系统和方法提供了测量流过绝缘线的电流，而不需要与绝缘线的导体电流接触的非接触式电流测量系统。本文讨论的非接触式电流测量系统可被实现为独立电流表，或可与本文讨论的一个或多个其他具体实施组合以提供附加功能，诸如各种AC电参数（例如，功率、相位、频率、谐波、能量）的测量。在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统包括可选择性地定位成接近待测绝缘线（例如，与其相邻）的磁场传感器。磁场传感器的非限制性示例包括各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁电阻(GMR)传感器、磁通门传感器、超导量子干涉传感器、光纤传感器、光泵传感器、核处理传感器、搜索线圈传感器、磁敏晶体管传感器、磁敏二极管传感器、磁光传感器、霍尔效应传感器、罗戈夫斯基线圈、电流互感器或其他类型的磁场传感器。磁场传感器检测由在绝缘线中流动的电流产生的磁场。绝缘线的导体周围的磁场大小与流过绝缘线的导体的电流大小相关（例如，成比例）。
除了检测导体周围的磁场之外，本公开的至少一些具体实施利用可调节夹持组件来提供对绝缘线相对于磁场传感器的机械定位的控制。此外，在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统确定与待测绝缘线的至少一个物理尺寸相关的信息，诸如绝缘线的绝缘体内的导体外径或线径。使用所检测的磁场、所控制的机械定位和所确定的物理尺寸信息，非接触式电流测量系统准确地确定流过绝缘线的导体的电流大小。
图43是环境5200的示意图，在该环境中技术人员5204可使用非接触式电流测量系统5202来测量绝缘线5206中存在的AC电流，而不需要非接触式电流测量系统和绝缘线5206之间的电流接触。图44A和图44B示出了非接触式电流测量系统5202的放大视图。
非接触式电流测量系统5202包括外壳或主体5208，该外壳或主体包括握持部分或端部5210以及与该握持部分相对的前部或端部5212。外壳5208还可包括便于用户与非接触式电流测量系统5202交互的用户界面5214。用户界面5214可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。非接触式电流测量系统5202还可包括一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Wi-Fi®、Bluetooth®）。
如图44A和图44B所示，磁场传感器5216（例如，各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁电阻(GMR)传感器、磁通门传感器或其他磁场传感器）被定位成在前端5212的顶表面5218下方。磁场传感器5216用于检测由在绝缘线5206中流动的电流产生的磁场，该绝缘线包括被一层或多层绝缘体5224围绕的导体5222。导体5222周围的磁场大小与流过该导体的电流大小相关（例如，成比例）。一般来说，当满足两个参数时，可由磁场传感器5216准确地确定在导体5222中流动的电流大小。第一参数是对绝缘线5206相对于磁场传感器5216的机械定位的控制，在至少一些具体实施中该机械定位由可调节夹持组件5226控制。第二参数是绝缘线5206的物理尺寸信息，诸如其外径或绝缘线的绝缘体内的导体直径（即，线径），这可由操作性地耦接到可调节夹持组件5226的位置反馈传感器5228确定或估计。下面进一步讨论了可调节夹持组件5226和位置反馈传感器5228。
此外，在至少一些具体实施中，关于绝缘线5206的线径的物理尺寸信息可另外地或另选地利用一个或多个参考信号传感器获得，该参考信号传感器检测传感器和绝缘线5206之间生成的参考信号（例如，参考电流信号）。上面参考图1A至图15讨论了实现用于检测绝缘线的物理尺寸信息的此类“参考信号”方法的各种示例性非接触式测量系统。例如，在至少一些具体实施中，可使用可调节夹持组件和位置反馈传感器来确定绝缘线的总直径，并且可使用参考信号方法来确定绝缘线的绝缘体的厚度。使用所确定的绝缘线的总直径和所确定的绝缘体厚度，非接触式电流测量系统可自动地确定或估计绝缘线的绝缘体内的导体直径（例如，导体的直径等于绝缘线的总直径减去绝缘体厚度的两倍）。所确定的导体直径然后可与所检测到的磁场一起使用，以准确地确定流过绝缘线的电流大小。
在例示的具体实施中，绝缘线5206的机械定位由可调节夹具或“滑块”夹持组件5226提供，该可调节夹具或“滑块”夹持组件确保绝缘导体在测量期间被定位成与磁场传感器5216正确对准（例如，相邻）。可调节夹持组件5226包括耦接到外壳5208且可选择性地朝向和远离前端5212的顶表面5218移动的夹持构件5230。夹持构件5230在本文中可称为第一夹持部分，并且前端5212在本文中可称为第二夹持部分。夹持构件5230包括面向前端5212的顶表面5218并且与其大致平行的夹持表面5232。夹持表面5232和顶表面5218一起限定了大小可变的夹具开口5234，该夹具开口的大小和尺寸被设计成接收绝缘线5206的一部分。在例示的示例中，夹持构件5230可选择性地在夹持开口5234相对较大的第一位置P1和夹持开口相对较小的第二位置P2之间移动。
如图44A所示，当夹持构件5230的夹持表面5232与前端5212的顶表面5218间隔开足够的量以轻松允许绝缘线被移动到夹具开口中时，用户可将绝缘线5206定位在夹具开口5234内。然后，如图44B所示，用户可将夹持构件5230向下移动到第三位置P3，以将绝缘线5206“夹持”在前端5212的顶表面5218和夹持表面5232之间，使得顶表面和夹持表面两者在相对的两侧接触绝缘线的绝缘层。如本文所用，术语“夹持”用于指绝缘线5206在绝缘线的相对侧被顶表面5218和夹持表面5232接触以保持该线相对于磁场传感器的位置5216。也就是说，该术语不指示顶表面5218或夹持表面5232必须在绝缘线5206上施加任何特定量的力。
位置反馈传感器5228用于感测夹持构件5230的位置（例如，线性位置），并且生成指示该位置的位置反馈传感器信号（例如，线性位置反馈传感器信号）。位置反馈信号可以是例如数字或模拟信号。当绝缘线5206被夹持在夹持表面5232和前端5212的顶表面5218之间时，夹持构件5230的感测位置可用于确定或估计绝缘线的直径或线径。例如，位置反馈传感器5228可提供与夹持构件5230的延伸成比例的位置反馈传感器信号。位置反馈传感器5228可以是用于感测夹持构件5230的延伸并确定绝缘线5206的直径的任何合适的传感器。例如，位置反馈传感器5228可包括电阻传感器、磁阻传感器、霍尔效应传感器、光学传感器等。在至少一些具体实施中，可另外地或另选地使用“参考信号”方法来确定绝缘线5206内的导体直径或尺寸，这可进一步允许系统5202提供准确的电流测量。
在至少一些具体实施中，夹持构件5230可由合适的偏置构件5236朝向第二位置P2偏置。例如，夹持构件5230可由被耦接在夹持构件和外壳5208的一部分之间的弹簧朝向第二位置P2偏置。有利的是，偏置夹持构件5230可允许夹持组件5226将绝缘线5206更好地保持在夹具开口5234中，同时还能更均匀地测量绝缘线5206的直径。
由于磁通密度和电流之间的正交关系（例如，用于载流导体周围的磁通量的“右手定则”），绝缘线5206相对于磁场传感器5216的机械定位可能是重要的。另外，位置反馈传感器5228所提供的物理尺寸信息可能是重要的，因为对于相同的电流，与导体圆周相切的磁通密度在直径较小的导体中比在直径较大的导体中要高。因此，通过至少知道绝缘线的直径的估计，非接触式电流测量系统5202可通过考虑该线的直径对所感测的磁场和在该线中流动的电流之间的关系的影响来更准确地确定流过绝缘线的电流。
如下面参考图48进一步讨论的，使用来自磁场传感器5216的数据和来自位置反馈传感器5228和/或参考信号传感器的直径或线径数据，非接触式电流测量系统的至少一个处理器5202可准确地确定流过绝缘线5206的电流的至少一个特性（例如，大小、频率）。此类信息可经由用户界面5214的显示器呈现给用户，存储在非接触式电流测量系统的非暂态处理器可读存储介质中，并且/或者通过有线或无线通信接口传输到独立的装置。
虽然所示的非接触式电流测量系统5202包括磁场传感器5216，但是应当理解，在其他具体实施中，非接触式电流测量系统可包括各种其他类型的电流传感器（例如，霍尔效应传感器、罗戈夫斯基线圈、电流互感器等），这些传感器能够感测由电流产生的磁场而不需要与待测线电流接触。
在至少一些具体实施中，非接触式测量系统5202可在电流测量期间利用操作者5204和接地端5228之间的体电容（CB）。尽管术语“接地端”用于节点128，但是该节点不一定是地面/接地，而是可通过电容耦合以电流隔离的方式连接到任何其他参考电位。
图45示出了非接触式电流测量系统5300的前方正视图，该非接触式电流测量系统具有与图44A-图44B的非接触式电流测量系统5202不同的形状因数。非接触式电流测量系统5300可在许多方面与上文讨论的非接触式电流测量系统5202相似或相同。因此，关于非接触式电流测量系统5202的特征的部分或全部上述讨论可同样适用于非接触式电流测量系统5300。
非接触式电流测量系统5300包括外壳5302，该外壳具有前端5304以及与该前端相对的握持部分或端部5306。外壳5302包括被定位在外壳的表面上的用户界面5308（例如，显示器、按钮）。前端5304包括电流传感器5312（例如，磁场传感器）、可选的参考信号传感器5313以及用于抓握绝缘线（例如，图43、图44A和图44B的绝缘线5206）的可伸缩夹爪或夹持构件5314。上面参考图1A-图15讨论了各种参考信号传感器的操作。前端5304包括与电流传感器5312相邻的前端表面5316，并且夹持构件5314包括与前端表面5316相对的夹持表面5318。为了进一步提高电流测量精度，在夹持构件5314中可使用第二磁场传感器。电流传感器5312和位于夹持构件5314中的附加传感器之间的平均信号可用于电流计算。另外，两个传感器之间超过极限的差异可用于识别由外部杂散电流引起的不可靠情况，或被夹持在夹持构件5314和5316之间的线的不正确定位。在使用中，绝缘线可被夹持在前端表面5316和夹持表面5318之间，以将绝缘线定位成与电流传感器5312相邻。夹持构件5314以及本公开的其他夹持构件可永久地附接到外壳5302，或可选择性地从外壳拆卸。非接触式电流测量系统5300还包括位置反馈传感器5320，并且可选地包括偏置构件5322以将夹持构件5314朝向外壳5302偏置，从而将绝缘线夹持在前端表面5316和夹持表面5318之间。参考图48提供了适用于非接触式电流测量系统5300的电流传感器和位置反馈传感器的实施方案的进一步讨论。
图46示出了非接触式电流测量系统5400的前方正视图，该非接触式电流测量系统具有与图44A-图44B的非接触式电流测量系统5202不同的形状因数。非接触式电流测量系统5400可在许多方面与上文讨论的非接触式电流测量系统相似或相同。因此，关于以上非接触式电流测量系统的特征的部分或全部上述讨论可同样适用于非接触式电流测量系统5400。
非接触式电流测量系统5400包括外壳5402，该外壳具有前端5404以及与该前端相对的握持部分或端部5406。外壳5402包括被定位在外壳的表面上的用户界面5408（例如，显示器、按钮、拨盘）。前端5404包括电流传感器5412（例如，磁场传感器）、可选的参考信号传感器5413以及用于握持绝缘线（例如，图44、图44A和图44B的绝缘线5206）的可伸缩钩或夹持构件5414。前端5404包括与电流传感器5412相邻的前端表面5416，并且夹持构件5414包括与前端表面5416相对的夹持表面5418。在使用中，绝缘线可被夹持在前端表面5416和夹持表面5418之间，以将绝缘线定位成与电流传感器5412相邻。夹持构件5414可永久地附接到外壳5402，或可选择性地从外壳拆卸。非接触式电流测量系统5400还包括位置反馈传感器5420，并且可选地包括偏置构件5422以将夹持构件5414朝向外壳5402偏置，从而将绝缘线夹持在前端表面5416和夹持表面5418之间。参考图48提供了可用于非接触式电流测量系统5400中的电流传感器和位置反馈传感器的合适的实施方案。
图47示出了非接触式电流测量系统5500的前方正视图，该非接触式电流测量系统具有与图44A-图44B的非接触式电流测量系统5202不同的形状因数。非接触式电流测量系统5500可在许多方面与上文讨论的非接触式电流测量系统相似或相同。因此，关于以上非接触式电流测量系统的特征的部分或全部上述讨论可同样适用于非接触式电流测量系统5500。
非接触式电流测量系统5500包括外壳5502，该外壳具有前端5504以及与该前端相对的握持部分或端部5506。外壳5502包括被定位在外壳的表面上的用户界面5508（例如，显示器、按钮、拨盘）。前端5504包括电流传感器5512（例如，磁场传感器）、可选的参考信号传感器5513以及用于握持绝缘线（例如，图43、图44A和图44B的绝缘线5206）的可伸缩钩或夹持构件5514。前端5504包括与电流传感器5512相邻的前端表面5516，并且夹持构件5514包括与前端表面5516相对的夹持表面5518。在使用中，绝缘线可被夹持在前端表面5516和夹持表面5518之间，以将绝缘线定位成与电流传感器5512相邻。夹持构件5514可永久地附接到外壳5502，或可选择性地从外壳拆卸。非接触式电流测量系统5500还包括位置反馈传感器5520，并且可选地包括偏置构件5522以将夹持构件5514朝向外壳5502偏置，从而将绝缘线夹持在前端表面5516和夹持表面5518之间。下面讨论的图48提供了适用于非接触式电流测量系统5500中的电流传感器和位置反馈传感器的实施方案的附加讨论。
图48是提供了非接触式电流测量功能的非接触式电流测量系统或仪器5600的示意性框图。非接触式电流测量系统5600可与本文讨论的任何非接触式电流测量系统相似或相同。
非接触式电流测量系统5600包括通信地耦接到处理器5604的电流传感器5602（例如，磁场传感器）。非接触式电流测量系统5600还包括可调节夹持组件5606和操作性地耦接到可调节夹持组件和处理器5604的位置反馈传感器5608。在操作中，位置反馈传感器5608生成指示可调节夹持组件5606的位置的位置反馈传感器信号，并且根据所检测到的位置确定被夹持在可调节夹持组件5606中的绝缘线的直径，如上所述。处理器5604从位置反馈传感器5608接收位置反馈传感器信号。
电流传感器5602可以是任何合适的非接触式电流传感器，诸如磁场传感器、霍尔效应传感器等。在操作中，电流传感器5602生成指示流过被夹持在可调节夹持组件5606中的绝缘线的电流的至少一个特性的电流传感器信号。例如，至少一个特性可包括电流大小或电流频率。在电流传感器5602是磁场传感器的具体实施中，电流传感器可生成指示由流过绝缘线的电流产生的磁场的磁场传感器信号，该磁场可由处理器5604分析以确定流过绝缘线的电流的至少一个特性。
可调节夹持组件5606可与本文讨论的任何可调节夹持组件相似或相同。位置反馈传感器5608用于生成指示可调节夹持组件5606的夹持位置的位置反馈传感器信号，该位置反馈传感器信号继而指示由可调节夹持组件夹持的绝缘线的直径。位置反馈传感器5608可以是任何合适的位置传感器，包括但不限于电阻传感器、磁阻传感器、霍尔效应传感器、光学传感器等。
处理器5604可包括一个或多个逻辑处理单元，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、微控制器、其他可编程电路、上述这些的组合等。一般来说，处理器5604可通过支持指令的执行并且将读取数据并将其写入到一个或多个存储装置、I/O接口和通信系统来用作非接触式电流测量系统5600的计算中心。
非接触式电流测量系统5600还可包括通信地耦接到处理器5604存储器5610，该存储器上存储有指令或数据中的至少一者。存储器5610可包括一个或多个固态存储器，例如闪存存储器或固态驱动器(SSD)，这些固态存储器为非接触式电流测量系统5600提供计算机可读指令、数据结构、程序模块和其他数据的非易失性存储。虽然未示出，但是非接触式电流测量系统5600可采用其他非暂态计算机或处理器可读介质，例如硬盘驱动器、光盘驱动器或存储卡介质驱动器。
非接触式电流测量系统5600可包括用户界面5612，该用户界面可包括任何数量的输入件5613（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器、触摸屏、触发开关、选择器、旋转开关）和任何数量的输出件5614（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。显示装置的非限制性示例包括液晶显示器(LCD)装置、发光二极管(LED)装置和/或有机发光二极管(OLED)装置。用户界面5612可包括触摸屏，该触摸屏可以是当前已知的或以后将开发的任何类型的触摸屏。例如，触摸屏可以是电容装置、红外装置、电阻装置或表面声波(SAW)装置。在非接触式电流测量系统5600包括显示器的具体实施中，显示器可呈现指示流过待测绝缘线的电流的至少一个特性（例如，大小、频率）的读数和/或波形。
在操作中，处理器5604分别从位置反馈传感器5608和电流传感器5602接收传感器信号，以获得夹持位置和电流测量。如上所述，夹持位置测量指示待测绝缘线的直径，并且电流传感器信号可指示流过绝缘线的电流的至少一个特性（例如，大小）。如上所述，处理器5604可利用此类测量来确定流过待测绝缘线的电流的至少一个特性，诸如流过绝缘线的电流的大小和/或频率。
处理器5604可提供一个或多个所测量的或所确定的特性（例如，电流大小、电流频率、绝缘线的直径）的读数，并且可提供一个或多个特性的图形表示。此类图形表示可包括波形、谐波条形图等。
为了与一个或多个基于处理器的外部装置进行通信，非接触式电流测量系统5600可包括一个或多个有线和/或无线通信接口5616。无线通信接口的非限制性示例包括Wi-Fi®、Bluetooth®、Bluetooth® Low Energy、Zigbee®、6LoWPAN®、Optical IR、Wireless HART等。有线通信接口的非限制性示例包括USB®、以太网、PLC、HART、MODBUS、FireWire®、Thunderbolt®等。
除了向外部装置发送数据之外，在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统5600可经由有线和/或无线通信接口5616从外部装置接收数据或指令（例如，控制指令）中的至少一者。
在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统5600可不包括显示器，而是用作传感器以经由基于处理器的外部装置远程监视电气设备。此类基于处理器的装置可包括各种类型的装置，诸如智能电话、平板电脑、膝上型计算机、可穿戴计算机、服务器、云计算机等。基于处理器的外部装置可包括显示器，以呈现由非接触式电流测量系统5600在一段时间（例如，几分钟、几小时、几天、几周）内收集的数据。
在至少一些具体实施中，非接触式电流测量系统可包括通信地耦接到处理器5604的一个或多个附加电传感器5618。此类电传感器5618可包括能够感测电压的电压传感器、能够感测电阻的电阻传感器、能够感测电容的电容传感器等。在包括一个或多个附加传感器5618的此类具体实施中，非接触式电流测量系统5600可用作提供多种电特性（例如，电流、电压、功率、电阻、电容）的万用表。
在至少一些具体实施中，电传感器5618可包括参考信号传感器，该参考信号传感器用于检测待测绝缘线的绝缘体的厚度。上面参考图1A-图15讨论了各种示例性参考信号传感器。在此类具体实施中，可调节夹持组件5606和位置反馈传感器5608可用于确定绝缘导线的总直径，并且参考信号传感器5618可利用上文讨论的参考信号方法来确定绝缘线的绝缘体的厚度。使用由可调节夹持组件5606和位置反馈传感器5608确定的绝缘线的总直径，以及由参考信号传感器5618确定的所确定的绝缘体厚度，非接触式电流测量系统可自动地确定绝缘线的导体的直径，该直径等于绝缘线的总直径减去所确定的绝缘体厚度的两倍。所确定的导体直径然后可与所检测到的磁场一起使用，以确定流过绝缘线的电流大小。
前述具体实施方式已通过使用框图、示意图和示例阐述了装置和/或过程的各种具体实施。在此类框图、示意图和示例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域的技术人员将会理解，可通过广泛的硬件、软件、固件或几乎其任何组合来单独地和/或共同地实现此类框图、流程图或示例内的每个功能和/或操作。在一个具体实施中，本主题可经由专用集成电路(ASIC)来实现。然而，本领域的技术人员将认识到，本文公开的具体实施可全部或部分地在标准集成电路中被等同地实现为在一个或多个计算机上运行一个或多个计算机程序（例如，在一个或多个计算机系统上运行一个或多个程序）、在一个或多个控制器（例如，微控制器）上运行一个或多个程序、在一个或多个处理器（例如，微处理器）上运行一个或多个程序、固件或几乎其任何组合，并且鉴于本公开，为软件和/或固件设计电路和/或编写代码将完全在本领域的普通技术人员的技能内。
本领域的技术人员将认识到，本文陈述的许多方法或算法可采用另外的动作，可省去某些动作，并且/或者可以与指定顺序不同的顺序来执行动作。例如，在至少一些具体实施中，非接触式测量系统可不利用处理器来执行指令。例如，非接触式测量系统可以是硬连线的，以提供本文讨论的部分或全部功能。另外，在至少一些具体实施中，非接触式测量系统可不利用处理器来引起或发起本文讨论的不同功能。
此外，本领域的技术人员将理解，本文提出的机构能够作为各种形式的程序产品分配，并且不管用于实际实行该分配的信号承载介质为何种特定类型，例示性具体实施都同样适用。信号承载介质的示例包括但不限于可记录型介质诸如软盘、硬盘驱动器、CDROM、数字磁带和计算机存储器。
可组合上述各种具体实施来提供另外的具体实施。在与本文的具体教导和定义不矛盾的情况下，2016年11月11日提交的美国临时专利申请No. 62/421,124、2016年11月7日提交的美国非临时专利申请No. 15/345,256、2017年1月23日提交的美国非临时专利申请No. 15/412,891和2017年1月23日提交的美国非临时专利申请No. 15/413,025全文以引用方式并入本文。
鉴于上文的具体实施方式，可对这些具体实施做出这些及其他改变。一般来说，在以下权利要求书中，所用的术语不应被解释为将权利要求限制于本说明书和权利要求书中公开的具体实施，而应被解释为包括所有可能的具体实施以及此类权利要求赋予的等效物的全部范围。因此，权利要求并不受本公开内容所限定。

Claims (20)

1.一种非接触式测量系统，包括：
外壳，所述外壳包括前端；
电压传感器，所述电压传感器被定位成接近所述外壳的所述前端，在操作中，所述电压传感器感测绝缘线中的电压而不与所述绝缘线电流接触；
电流传感器，所述电流传感器被定位成接近所述外壳的所述前端，在操作中，所述电流传感器感测所述绝缘线中的电流而不与所述绝缘线电流接触；和
定位在所述外壳中的至少一个处理器，所述至少一个处理器操作性地耦接到所述电压传感器和所述电流传感器，其中在操作中，所述至少一个处理器：
在测量时间间隔期间从所述电压传感器接收由所述电压传感器获得的电压传感器信号，所述电压传感器信号指示所述绝缘线中的所述电压；
在所述测量时间间隔期间从所述电流传感器接收由所述电流传感器获得的电流传感器信号，所述电流传感器信号指示所述绝缘线中的所述电流；并且
至少部分地基于所接收的电压传感器信号和电流传感器信号来确定至少一个交流(AC)电参数；
对准反馈传感器，所述对准反馈传感器操作性地耦接到所述至少一个处理器并且被定位成接近所述非接触式测量系统的外壳的前端，在操作中，所述对准反馈传感器生成指示所述绝缘线相对于所述电压传感器和所述电流传感器的当前对准的对准反馈传感器信号；和
指示装置，所述指示装置操作性地耦接到所述至少一个处理器，其中在操作中，所述至少一个处理器从所述对准反馈传感器接收所述对准反馈传感器信号，并使所述指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号向所述非接触式测量系统的用户提供对准指示。
2.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述电流传感器包括磁场传感器。
3.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述电压传感器包括电容分压器型电压传感器、参考信号型电压传感器或多电容器型电压传感器中的一者。
4.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述电压传感器包括参考信号型电压传感器，在操作中，所述参考信号型电压传感器感测所述绝缘线中的参考信号而不与所述绝缘线电流接触；并且
其中所述至少一个处理器接收所述参考信号，并且至少部分地基于所接收的参考信号来确定流过所述绝缘线的所述电流的至少一个特性。
5.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述至少一个AC电参数包括功率、相位、频率、谐波或能量中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中在操作中，所述至少一个处理器至少部分地基于所接收的电压传感器信号和电流传感器信号来确定多个AC电参数。
7.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，还包括操作性地耦接到所述至少一个处理器的显示器，在操作中，所述至少一个处理器使所述显示器呈现所述至少一个AC电参数。
8.根据权利要求7所述的非接触式测量系统，其中在操作中，所述至少一个处理器使所述显示器呈现与所述至少一个AC电参数相关联的波形或曲线图中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，还包括操作性地耦接到所述至少一个处理器的通信接口，在操作中，所述至少一个处理器经由所述通信接口将数据发送到至少一个外部装置，所述数据与所述电压传感器信号、所述电流传感器信号或所确定的至少一个AC电参数中的至少一者相关联。
10.根据权利要求9所述的非接触式测量系统，其中所述通信接口包括无线通信接口，所述无线通信接口操作性地将所述数据无线发送到所述至少一个外部装置。
11.根据权利要求9所述的非接触式测量系统，还包括：
至少一个外部装置，包括：
显示器；
通信接口，所述通信接口在操作中接收由所述非接触式测量系统的所述通信接口发送的所述数据；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器操作性地耦接到所述显示器和所述通信接口，在操作中，所述至少一个处理器：
经由所述通信接口接收来自所述非接触式测量系统的所述数据；并且
使所述显示器呈现所述至少一个AC电参数。
12.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述指示装置包括视觉指示装置或听觉指示装置中的至少一者。
13.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中所述指示装置包括显示器或多个灯中的至少一者，并且在操作中，所述至少一个处理器使所述指示装置向所述用户提供包括多种颜色的对准指示，所述多种颜色中的每种颜色对应于所述绝缘线相对于所述电压传感器和所述电流传感器的不同水平的对准。
14.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中在操作中，所述至少一个处理器使所述指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号来提供测量精度的指示。
15.根据权利要求1所述的非接触式测量系统，其中在操作中，所述至少一个处理器使所述指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号来提供接近待测的所述绝缘线的带电电路的指示。
16.一种操作非接触式测量系统以确定绝缘线中的至少一个交流(AC)电参数的方法，所述方法包括：
在测量时间间隔期间，经由定位在所述非接触式测量系统的外壳中的电压传感器感测所述绝缘线中的电压，而不与所述绝缘线电流接触；
在所述测量时间间隔期间，经由定位在所述非接触式测量系统的所述外壳中的电流传感器感测所述绝缘线中的电流，而不与所述绝缘线电流接触；以及
经由定位在所述非接触式测量系统的所述外壳中的至少一个处理器，至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定至少一个交流(AC)电参数；
从被定位成接近前端的对准反馈传感器接收指示所述绝缘线相对于所述电压传感器和所述电流传感器的当前对准的对准反馈传感器信号；以及
使定位在所述非接触式测量系统的所述外壳的表面上的指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号向所述非接触式测量系统的用户提供对准指示。
17.根据权利要求16所述的方法，其中感测所述电压包括利用电容分压器型电压传感器、参考信号型电压传感器或多电容器型电压传感器中的一者感测所述电压，并且感测所述电流包括利用磁场传感器感测所述电流。
18.根据权利要求16所述的方法，其中确定至少一个AC电参数包括至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定功率、相位、频率、谐波或能量中的至少一者。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：
向所述非接触式测量系统的用户呈现所述至少一个AC电参数的指示。
20.一种非接触式测量系统，包括：
外壳，所述外壳包括前端；
电压传感器，所述电压传感器被定位成接近所述前端，在操作中，所述电压传感器在测量时间间隔期间感测绝缘线中的电压而不与所述绝缘线电流接触；
电流传感器，所述电流传感器被定位成接近所述前端，在操作中，所述电流传感器在测量时间间隔期间感测所述绝缘线中的电流而不与所述绝缘线电流接触；
对准反馈传感器，所述对准反馈传感器被定位成接近所述前端；
指示装置，所述指示装置被定位在所述外壳的表面上；和
定位在所述外壳中的至少一个处理器，所述至少一个处理器通信地耦接到所述电压传感器、所述电流传感器、所述对准反馈传感器和所述指示装置，其中在操作中，所述至少一个处理器：
至少部分地基于所感测的电压和所感测的电流来确定至少一个交流(AC)电参数；
从所述对准反馈传感器接收对准反馈传感器信号，所述对准反馈传感器指示所述绝缘线相对于所述电压传感器和所述电流传感器的当前对准；并且
使所述指示装置至少部分地基于所接收的对准反馈传感器信号向所述非接触式测量系统的用户提供对准指示。
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