CN110954854A - 一种基于计算机的误差自动检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于计算机的误差自动检测装置，包括有电流源、电流辅助输入装置、电流传感器、供电电源、数字多用表以及计算机；所述的电流源的输出导线经过电流辅助输入装置至电流传感器，所述的供电电源为电流传感器供电，所述的数字万用表连接在电流传感器上用于测量电流传感器的电流输出量；所述的计算机通过转接口与数字多用表进行电连接。本发明的有益效果在于：可以实现对电流传感器的自动检测以及数据分析，避免了人工检测时可能引入的人为误差，提升了误差检测结果的可信度。

Description

一种基于计算机的误差自动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及计算机领域，特别涉及一种基于计算机的误差自动检测装置及方法。

背景技术

电流传感器是在对大电流进行在线测量、测试、控制或者对所测电流精度要求比较高的情况下经常用到的一种电流参数测量设备。电流传感器技术指标的好坏直接影响着它所服务的试验设施、测试系统或者产品的性能好坏，因此根据国家计量法律法规对其进行计量检测必不可少。

现有技术中，电流传感器的误差检测装置是传统手动检测装置，其主要组成有电流源、供电电源和数字多用表。电流源经过用测试导线穿心绕成的线圈至电流传感器，供电电源为电流传感器供电，电流传感器的输出端输出电流或电压信号到数字多用表，最后数字多用表测量电流传感器的电流输出量，然后将测量得到的电流输出量与技术指标进行对比，来计算该电流输出量的误差是否符合技术指标，若不符合，则该电流传感器达不到技术指标要求，无法继续使用。

在科技比较发达的国家，仪器仪表误差工作的自动化和半自动化已相当普及。采用上述的人工手动的方式进行误差检测，不仅误差检测过程和数据处理费时费力，还容易引入人为的读数误差。因此，采用自动误差检测的方式已是大势所趋。这就要求我们需研发出将电流传感器的测量误差与技术指标进行自动对比的自动检测装置，这也是新的时代对更先进的误差手段的基本要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于计算机的误差自动检测装置及方法，可以实现对电流传感器的自动检测以及数据分析，避免了人工检测时可能引入的人为误差，提升了误差检测结果的可信度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于计算机的误差自动检测装置，其特征在于：包括有电流源、电流辅助输入装置、电流传感器、供电电源、数字多用表以及计算机；所述的电流源的输出导线经过电流辅助输入装置至电流传感器，所述的供电电源为电流传感器供电，所述的数字万用表连接在电流传感器上用于测量电流传感器的电流输出量；所述的计算机通过转接口与数字多用表进行电连接。

进一步设置是：所述的电流辅助输入装置包括有底座、固定支架、检测电路板、移动式支架、标准电流表、绝缘套筒以及导电棒，所述的底座作为承载支撑作用，所述的固定支架固定安装在底座上用于固定电流源的输出导线，所述的标准电流表设置在固定支架的一侧，并串联在输出导线中用于测量电流源的电流输出量，所述的输出导线外套设有绝缘套筒，且该绝缘套筒与底座保持水平并套设有若干所述的电流传感器，所述的检测电路板设置在底座上且其上焊接有与各电流传感器的输出端一一相连的检测导线，且该检测电路板与计算机通过转接口相连，所述的绝缘套筒相对固定支架的另一端设置有移动式支架，该移动式支架的上端设置有导电棒，所述的绝缘套筒靠近移动式支架的端面设置有与电流源的输出导线相连的导电面，在所述的移动式支架的移动下，可使导电棒与导电面相连形成通路；所述的底座上固定设置有导轨，所述的移动式支架的下端的两侧均设置安装板，所述的安装板可伸入至导轨并沿导轨进行移动，且在所述的安装板上固定设置有锁定销，用以实现移动式支架的固定。

进一步设置是：所述的计算机还通过转接口与电流源及供电电源进行电连接。

本发明还提供了一种基于计算机的误差自动检测方法，包括以下步骤：

步骤S1、将待测电流传感器套设在绝缘套筒上；

步骤S2、计算机设定11个检测点，检测点的数值分别对应数字多用表总量程的0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％，并在每一个检测点检测数字多用表的电流输出量；

步骤S3、计算机判断是否已经进行了11次检测；若是，则执行步骤S4；若否，则等待下一个检测点的检测；

步骤S4、计算零点输出误差；

步骤S5、计算基本误差；

步骤S6、计算线性度误差；

步骤S7、计算回差；

步骤S8、计算重复性误差；

步骤S9、将上述步骤中所得到的零点输出误差、基本误差、线性度误差、回差以及重复性误差与技术指标相对比，判断该待测电流传感器是否满足技术指标要求。

进一步设置是，在所述的步骤S4中，零点输出误差的计算公式为：

式(1)中，δ_z为电流传感器的零点输出误差；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值；Y₀为被测量值为零时电流传感器的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在所述的步骤S5中，基本误差的计算公式为：

式(2)中，δ_i为电流传感器的基本误差；

为电流传感器在第i个检测点上的实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值； Y_il电流传感器对应第i个检测点的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在所述的步骤S6中，线性度误差的计算公式为：

式(3)中，δ_L为电流传感器的线性度误差；ΔL_max为同一检测点上正、反行程测量的实际输出值的算术平均值与参比直线上相应点的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值；

参比工作直线方程为：

Y＝ax+b (4)

式(4)中，a为参比工作直线的斜率，b为参比工作直线的截距；

采用端基直线作为参比工作直线，端基直线是指由实际前端点和实际后端点连成的直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(5)和式(6)中，

为电流传感器测量上限实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值：x_max为电流传感器测量上限输入值；x₀为电流传感器零输入值；

采用最小二乘法拟合直线作为参比工作直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(7)和式(8)中，n为电流传感器测量选择检测点的总数；x_i为电流传感器输入值；y_i为电流传感器输入值。

进一步设置是，在所述的步骤S7中，回差的计算公式为：

式(9)中，δ_H为电流传感器的回差；ΔH_max为在同一检测点上正、反行程的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在所述的步骤S8中，重复性误差的计算公式为：

式(10)中，δ_R为电流传感器的重复性误差；ΔR_max为在同一行程同一检测点上多次测量的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

本发明的有益效果是：

1、本发明可以实现对电流传感器的误差进行自动检测，避免了人工检测时可能引入的人为误差，保证了检测数据的原始性和准确性，提升了检测结果的可信度。同时，本发明还具有了对电流传感器的自动化批量检测的前景。

2、电流辅助输入装置的设置，不仅方便电流传感器的安装，还能大大提高电流输出量的范围、稳定性及准确性。通过电流穿心输入装置的绝缘套筒和移动支架的配合，极大地方便了电流传感器的安装和拆卸；通过导电面和导电棒还可实现的接入和断开动作，非常方便。

3、电流辅助输入装置的设置，能让标准电流表和被检测的电流传感器通过电流的方式和大小完全一致，消除了传统绕线圈方式引入的不确定因素。

4、本发明通过计算机对电流传感器的零点输出误差、基本误差、线性度误差、回差及重复性误差进行检测，在全方位检测的基础上，保证了该电感器能符合技术指标。

附图说明

图1为本发明的整体组成示意图；

图2为本发明中电流辅助输入装置的结构示意图；

图3为本发明的流程框图；

图4位本发明中的检测结果数据图。

图中：11、电流源；12、计算机；13、电流辅助输入装置；14、电流传感器；15、供电电源；16、数字多用表；21、底座；22、固定支架；23、检测电路板；24、移动式支架；25、标准电流表；26、绝缘套筒；27、导电棒； 28、导电面；29、导轨；30、安装板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，如图1至图4所示。

实施例1

如图1和图2所示，为本发明实施例中，提出的一种基于计算机12的误差自动检测装置，包括有电流源11、电流辅助输入装置13、电流传感器14、供电电源15、数字多用表16以及计算机12；电流源11的输出导线经过电流辅助输入装置13至电流传感器14，供电电源15为电流传感器14供电，数字万用表连接在电流传感器14上用于测量电流传感器14的电流输出量；计算机12通过转接口与数字多用表16进行电连接。

进一步设置是：电流辅助输入装置13包括有底座21、固定支架22、检测电路板23、移动式支架24、标准电流表25、绝缘套筒26以及导电棒27，底座21作为承载支撑作用，固定支架22固定安装在底座21上用于固定电流源11的输出导线，标准电流表25设置在固定支架22的一侧，并串联在输出导线中用于测量电流源11的电流输出量，输出导线外套设有绝缘套筒26，且该绝缘套筒26与底座21保持水平并套设有若干所述的电流传感器14，检测电路板23设置在底座21上且其上焊接有与各电流传感器14的输出端一一相连的检测导线，且该检测电路板23与计算机12通过转接口相连，绝缘套筒26相对固定支架22的另一端设置有移动式支架24，该移动式支架24的上端设置有导电棒27，绝缘套筒26靠近移动式支架24的端面设置有与电流源11的输出导线相连的导电面28，在移动式支架24的移动下，可使导电棒27与导电面28相连形成通路；所述的底座21上固定设置有导轨29，所述的移动式支架24的下端的两侧均设置安装板30，所述的安装板30可伸入至导轨29并沿导轨29进行移动，且在所述的安装板30上固定设置有锁定销，用以实现移动式支架24的固定。

进一步设置是，计算机12还通过转接口与电流源11及供电电源15进行电连接。

计算机12通过USB转RS232转接口进行连接，进行检测时，电流传感器 14和标准电流表25同时放置在电流辅助输入装置13上，计算机12供电电源15为电流传感器14供电，控制电流源11输出电流经过电流辅助输入流过标准电流表25和电流传感器14，并控制标准电流表25测量流经电流传感器 14的原边电流，电流传感器14的输出端输出电流或电压信号到数字多用表16，最后控制数字多用表16测量霍尔电流传感器14的副边电流。

通过电流辅助输入装置13上移动式支架24，可快速安全地装卸电流传感器14和小批量电流传感器14，极大地提高了准确性和可靠性。

实施例2

如图3和图4所示，为本发明实施例中，提出的一种基于计算机的误差自动检测方法，包括以下步骤：

步骤S1、将待测电流传感器套设在绝缘套筒26上；

步骤S2、计算机设定11个检测点，检测点的数值分别对应数字多用表总量程的0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％，并在每一个检测点检测数字多用表16的电流输出量；

步骤S3、计算机判断是否已经进行了11次检测；若是，则执行步骤S4；若否，则等待下一个检测点的检测；

步骤S4、计算零点输出误差；

步骤S5、计算基本误差；

步骤S6、计算线性度误差；

步骤S7、计算回差；

步骤S8、计算重复性误差；

步骤S9、将上述步骤中所得到的零点输出误差、基本误差、线性度误差、回差以及重复性误差与技术指标相对比，判断该待测电流传感器是否满足技术指标要求。

进一步设置是，在步骤S4中，零点输出误差的计算公式为：

式(1)中，δ_z为电流传感器的零点输出误差；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值；Y₀为被测量值为零时电流传感器的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在步骤S5中，基本误差的计算公式为：

式(2)中，δ_i为电流传感器的基本误差；

为电流传感器在第i个检测点上的实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值； Y_il电流传感器对应第i个检测点的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在步骤S6中，线性度误差的计算公式为：

式(3)中，δ_L为电流传感器的线性度误差；ΔL_max为同一检测点上正、反行程测量的实际输出值的算术平均值与参比直线上相应点的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值；

参比工作直线方程为：

Y＝ax+b (4)

式(4)中，a为参比工作直线的斜率，b为参比工作直线的截距；

采用端基直线作为参比工作直线，端基直线是指由实际前端点和实际后端点连成的直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(5)和式(6)中，

为电流传感器测量上限实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值：x_max为电流传感器测量上限输入值；x₀为电流传感器零输入值；

采用最小二乘法拟合直线作为参比工作直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(7)和式(8)中，n为电流传感器测量选择检测点的总数；x_i为电流传感器输入值；y_i为电流传感器输入值。

进一步设置是，在步骤S7中，回差的计算公式为：

式(9)中，δ_H为电流传感器的回差；ΔH_max为在同一检测点上正、反行程的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

进一步设置是，在步骤S8中，重复性误差的计算公式为：

式(10)中，δ_R为电流传感器的重复性误差；ΔR_max为在同一行程同一检测点上多次测量的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

通过测试，本实施例的检测参考附图4。其点输出误差0.01％，最大基本误差为0.06％，线性度误差为0.01％，回差为0.005％，重复性误差为 0.005％，满足电流传感器的技术指标要求。证明本实施例基本达到了预期。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种基于计算机的误差自动检测装置，其特征在于：包括有电流源(11)、电流辅助输入装置(13)、电流传感器(14)、供电电源(15)、数字多用表(16)以及计算机(12)；所述的电流源(11)的输出导线经过电流辅助输入装置(13)至电流传感器(14)，所述的供电电源(15)为电流传感器(14)供电，所述的数字万用表连接在电流传感器(14)上用于测量电流传感器(14)的电流输出量；所述的计算机(12)通过转接口与数字多用表(16)进行电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于计算机的误差自动检测装置，其特征在于：所述的电流辅助输入装置(13)包括有底座(21)、固定支架(22)、检测电路板(23)、移动式支架(24)、标准电流表(25)、绝缘套筒(26)以及导电棒(27)，所述的底座(21)作为承载支撑作用，所述的固定支架(22)固定安装在底座(21)上用于固定电流源(11)的输出导线，所述的标准电流表(25)设置在固定支架(22)的一侧，并串联在输出导线中用于测量电流源(11)的电流输出量，所述的输出导线外套设有所述的绝缘套筒(26)，且该绝缘套筒(26)与底座(21)保持水平并套设有若干所述的电流传感器(14)，所述的检测电路板(23)设置在底座(21)上且其上焊接有与各电流传感器(14)的输出端一一相连的检测导线，且该检测电路板(23)与计算机(12)通过转接口相连，所述的绝缘套筒(26)相对固定支架(22)的另一端设置有所述的移动式支架(24)，该移动式支架(24)的上端设置有所述的导电棒(27)，所述的绝缘套筒(26)靠近移动式支架(24)的端面设置有与电流源(11)的输出导线相连的导电面(28)，在所述的移动式支架(24)的移动下，可使导电棒(27)与导电面(28)相连形成通路；所述的底座(21)上固定设置有导轨(29)，所述的移动式支架(24)的下端的两侧均设置安装板(30)，所述的安装板(30)可伸入至导轨(29)并沿导轨(29)进行移动，且在所述的安装板(30)上固定设置有锁定销，用以实现移动式支架(24)的固定。

3.根据权利要求1所述的一种基于计算机的误差自动检测装置，其特征在于：所述的计算机(12)还通过转接口与电流源(11)及供电电源(15)进行电连接。

4.一种基于权利要求书1-3中任一项所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、将待测电流传感器套设在绝缘套筒(26)上；

步骤S2、计算机设定11个检测点，检测点的数值分别对应数字多用表(16)总量程的0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％，并在每一个检测点检测数字多用表(16)的电流输出量；

步骤S3、计算机判断是否已经进行了11次检测；若是，则执行步骤S4；若否，则等待下一个检测点的检测；

步骤S4、计算零点输出误差；

步骤S5、计算基本误差；

步骤S6、计算线性度误差；

步骤S7、计算回差；

步骤S8、计算重复性误差；

步骤S9、将上述步骤中所得到的零点输出误差、基本误差、线性度误差、回差以及重复性误差与技术指标相对比，判断该待测电流传感器是否满足技术指标要求。

5.根据权利要求4所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，在所述的步骤S4中，零点输出误差的计算公式为：

式(1)中，δ_z为电流传感器的零点输出误差；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值；Y₀为被测量值为零时电流传感器的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

6.根据权利要求4所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，在所述的步骤S5中，基本误差的计算公式为：

式(2)中，δ_i为电流传感器的基本误差；

为电流传感器在第i个检测点上的实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值；Y_il电流传感器对应第i个检测点的理论输出值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

7.根据权利要求4所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，在所述的步骤S6中，线性度误差的计算公式为：

式(3)中，δ_L为电流传感器的线性度误差；ΔL_max为同一检测点上正、反行程测量的实际输出值的算术平均值与参比直线上相应点的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值；

参比工作直线方程为：

Y＝ax+b (4)

式(4)中，a为参比工作直线的斜率，b为参比工作直线的截距；

采用端基直线作为参比工作直线，端基直线是指由实际前端点和实际后端点连成的直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(5)和式(6)中，

为电流传感器测量上限实际输出的平均值；

为被测量值为零时电流传感器实际输出的平局值：x_max为电流传感器测量上限输入值；x₀为电流传感器零输入值；

采用最小二乘法拟合直线作为参比工作直线，其斜率a、截距b值的计算公式如下：

式(7)和式(8)中，n为电流传感器测量选择检测点的总数；x_i为电流传感器输入值；y_i为电流传感器输入值。

8.根据权利要求4所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，在所述的步骤S7中，回差的计算公式为：

式(9)中，δ_H为电流传感器的回差；ΔH_max为在同一检测点上正、反行程的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

9.根据权利要求4所述的一种基于计算机的误差自动检测方法，其特征在于，在所述的步骤S8中，重复性误差的计算公式为：

式(10)中，δ_R为电流传感器的重复性误差；ΔR_max为在同一行程同一检测点上多次测量的实际输出值之间的最大差值的绝对值；Y_FS为电流传感器的理论满量程输出值。

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