CN112285628B - 一种高可靠性大电流直流电流表及其校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，包括：S1、对待校表的电流表进行初步校验，若不合格则剔除该表，反之，则对该表进行校表操作；S2、获取步骤S1中初步校验合格的电流表的校准参数；S3、对步骤S2中所获取的校准参数进行验证，若验证合格，则电流表校准完成，若验证不合格，则对校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。还公开了一种高可靠性大电流直流电流表，包括：底座、壳体、接线座、接线板、采样电阻、校准接口、电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块。本发明通过对校准参数的验证来提高直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

Description

一种高可靠性大电流直流电流表及其校准方法

技术领域

本发明涉及计量表技术领域，尤其涉及一种高可靠性大电流直流电流表及其校准方法。

背景技术

现有的大电流直流电流表在批量生产的过程中，其采样元件的电阻值在会存在一定的偏差，所以需对大电流直流电流表进行全量程的校准，使得测量获取的各项参数均能够在标准范围内。例如该大电流直流电流表是一级表的标准，那么校准后，电压、电流以及功率的误差应该控制在1％以内，且对于同一只大电流直流电流表来说，不同的校准点内控标准是不一样的。

例如，中国专利文献CN110763910A公开了“一种数显直流表及其电流采样电路”，其中电流采样电路包括参考信号模块、电路保护模块和依次串联的霍尔电流采集电路、分压滤波模块、射随电路和电流采集滤波模块；霍尔电流采集电路的输入端连接被检测电流，参考信号模块的输入端连接霍尔电流采集电路，电路保护模块连接霍尔电流采集电路和分压滤波模块的公共端，电流采集滤波模块的输出端和参考信号模块的输出端均与数显直流表的处理器相连接。上述专利的不足之处在于通过上述校准方式获得的直流电流表的测量精度较低，使得经校准的直流电流表仍旧存在较大的误差，不能提供准确的信息。

发明内容

本发明主要解决原有的直流电流表的测量精度较低的技术问题；提供一种高可靠性大电流直流电流表及其校准方法，通过对校准参数的验证来提高直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，包括以下步骤：

S1、对待校表的电流表进行初步校验，若不合格则剔除该表，反之，则对该表进行校表操作；

S2、获取步骤S1中初步校验合格的电流表的校准参数；

S3、对步骤S2中所获取的校准参数进行验证，若验证合格，则电流表校准完成，若验证不合格，则对校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。

在进行校表操作前对待校表的电流表进行初步校验，能够筛选出不合格的电流表，减少后续校表的工作量，提高了工作效率，防止不合格的电流表流入市场，通过对校准参数的验证来提高直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

作为优选，所述的步骤S1包括下列步骤：

S11、设定误差范围限制阈值，所述误差范围限制阈值包括电流误差范围限制阈值、电压误差范围限制阈值和功率误差范围限制阈值；

S12、计算待校表的电流表的表内计算误差，所述表内计算误差包括电流表内计算误差、电压表内计算误差和功率表内计算误差；

S13、将表内计算误差与其所对应的误差范围限制阈值进行比对判别，若上述表内计算误差均小于等于误差范围限制阈值,则判定该表合格，对该表进行校表操作，反之，则判定该表不合格，剔除该表。

在进行校表操作前对待校表的电流表进行电流表内计算误差、电压表内计算误差和功率表内计算误差的判别，当其中一项不合格则表示该表不合格，筛选出不合格的电流表，防止不合格的电流表流入市场，减少后续校表的工作量，提高了工作效率，提高了直流电流表的可靠性。

作为优选，所述的步骤S2包括下列步骤：

S21、将待校表的电流表的电流量程平均分成N个节段，每个节段的大小均为ΔI，每个节段都对应一个校准电流I_t、一个校准电压U_t和一个标准功率P_t，

其中，校准电流I_t＝ΔI×i，i＝1,2，3…N，

校准电压U_t＝I_t×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率P_t＝U_t×I_t；

S22、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流I_c、测量电压U_c和测量功率P_c；

S23、通过电流校准公式I_g＝(It×I_m)/I_c获取电流校准参数I_g，通过电压通过电流校准公式U_g＝(Ut×U_m)/U_c获取电压校准参数U_g，通过功率通过电流校准公式P_g＝(Pt×P_m)/P_c获取功率校准参数P_g，其中P_m为默认功率校表参数，I_m为默认电流校表参数，U_m为默认电压校表参数；

S24、重复步骤S22和步骤S23，获取每个节段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

对于同一只大电流直流电流表来说，不同的校准点内控标准是不一样的，将电流表的量程平均分成N个节段，每个节段都有其所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，提高了直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

作为优选，所述的步骤S3包括下列步骤：

S31、将步骤S2中获取的校准参数存放在电流表内部的存储器中用于参与计量；

S32、将对照电流Iy和对照电压Uy加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取验证电流Ic＇和验证电压Uc＇；

S33、绘制对照电流Iy和对照电压Uy的对照U-I图线以及验证电流Ic＇和验证电压Uc＇的验证U-I图线；

S34、计算每一个节段所对应的验证U-I图线相比于对照U-I图线的波动率；

S35、判断每一个节段所对应的波动率是否小于设定阈值，若小于设定阈值，则该节段所对应的校准参数合格，若大于等于设定的阈值，则该节段所对应的校准参数不合格，需对该节段所对应的校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。

通过经初步校准后的电流表测得的量程范围的U-I图线相比于作为标准对照的U-I图线的波动率，来对初步校准后的电流表的校准参数进行验证，当波动率超过设定阈值时，说明校准参数不合格，使得测量结果无法达到较高的精度，对不合格的校准参数进行修正，直至校准参数验证合格，提高了直流电流表的测量的精度，提高了直流电流表的测量结果的可靠性。

作为优选，所述的波动率的计算过程如下：

1)将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段；

2)通过公式计算每一节段的波动率：

P＝∑Pi

其中，Pi＝0，当Δs≤St,

Pi＝1，当Δs＞St,

Δs为每一分段中验证U-I图线所对应的面积与对照U-I图线所对应的面积之差，St为Δs所对应的判断阈值，i＝1,2，3…S。

将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，每一分段中验证U-I图线所对应的面积与对照U-I图线所对应的面积之差，当面积之差超过设定的判断阈值时，说明该分段的波动较大，则该段所对应的波动值为1，反之，则说明该分段的波动较小或不存在波动，则该段所对应的波动值为0，一个节段所对应的波动率为S个分段的波动值之和。

作为优选，所述的校准参数进行修正的过程与步骤S2一致：

A、将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，每个分段的大小均为ΔI/S，每个分段都对应一个校准电流I_t、一个校准电压U_t和一个标准功率P_t，

其中，校准电流I_t＝(ΔI/S)×i，i＝1,2，3…S，

校准电压U_t＝I_t×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率P_t＝U_t×I_t；

B、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流I_c、测量电压U_c和测量功率P_c；

C、通过电流校准公式I_g＝(It×I_m)/I_c获取电流校准参数I_g，通过电压通过电流校准公式U_g＝(Ut×U_m)/U_c获取电压校准参数U_g，通过功率通过电流校准公式P_g＝(Pt×P_m)/P_c获取功率校准参数P_g，其中P_m为该节段所对应的功率校表参数，I_m为该节段所对应的电流校表参数，U_m为该节段所对应的电流校表参数；

D、重复步骤B和步骤C，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

校准参数的修正过程与步骤S2中的校准参数获取过程一致，将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

一种高可靠性大电流直流电流表，包括底座、壳体、接线座、接线板、采样电阻、校准接口、电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块，所述壳体与底座固定连接，所述连接座与底座固定连接，所述接线板安装在连接座上，所述采样电阻与接线板连接，所述电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块均安装在壳体内，所述电流采集模块与采样电阻电连接，所述电压采集模块与接线板电连接，所述电流采集模块、电压采集模块和通信模块均与控制模块连接，所述校准接口设置在壳体的一侧，与所述电流采集模块、电压采集模块和控制模块相连。

电流采集模块测量采样电阻两端的分压，即可获得流过采样电阻的电流，电压采集模块能够测量采样电阻所在位置的电压，校准接口用于对电流表进行校准，提高电流表的测量的精度，以此提高电流表的测量结果的可靠性。

作为优选，所述的电流表还包括散热片，所述散热片设置在所述接线板上。散热片用于接线板的散热。

作为优选，所述的电流表还包括按键，所述按键设置在壳体上，所述按键与控制器连接。

作为优选，所述的电流表还包括显示模块，所述显示模块与控制模块连接。显示模块用于数据的显示。

本发明的有益效果是：对于同一只大电流直流电流表来说，不同的校准点内控标准是不一样的，将电流表的量程平均分成若干个节段，每个节段都有其所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，对每个节段的校准参数进行验证，若该节段的校准参数不合格，则将该节段平均分成若干个分段，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，再对每个分段的校准参数进行验证，若分段的校准参数不合格，则将该分段平均分成若干个段，获取每段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，重复上述操作，直至所有的校准参数均合格，提高了直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的一种底部结构示意图。

图3是本发明的一种剖面结构示意图。

图中1、底座，2、壳体，3、接线座，4、接线板，5、采样电阻，6、校准接口、7、散热片，8、按键，9、显示模块，10、导轨卡扣。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种高可靠性大电流直流电流表，如图1～3所示，包括底座1、壳体2、接线座3、接线板4、采样电阻5、校准接口6、散热片7、按键8、显示模块9、电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块。壳体与底座固定连接，连接座与底座固定连接，线板安装在连接座上，接线板上安装有散热片，采样电阻与接线板连接，电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块均安装在壳体内，显示模块镶嵌在壳体上，电流采集模块与采样电阻电连接，电压采集模块与接线板电连接。电流采集模块、电压采集模块、通信模块和显示模块均与控制模块连接。校准接口设置在壳体的一侧，与电流采集模块、电压采集模块和控制模块相连。按键设置在壳体上，位于显示模块的侧边，与控制器连接。底座的底部安装有用于与导轨卡接的若干个导轨卡扣10。导轨安装能够方便电流表的安装部署。壳体的一侧设有通讯接口11，通讯接口与通讯模块相连接，通讯接口与校准接口分别设置在壳体的两侧。

电流采集模块测量采样电阻两端的分压，即可获得流过采样电阻的电流，电压采集模块能够测量采样电阻所在位置的电压，校准接口用于对电流表进行校准，显示模块用于显示测量结果，通信模块能够将测量结果发送到服务器，实现数据的上传。

一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，包括以下步骤：

S1、对待校表的电流表进行初步校验，若不合格则剔除该表，反之，则对该表进行校表操作：

S11、设定误差范围限制阈值，所述误差范围限制阈值包括电流误差范围限制阈值、电压误差范围限制阈值和功率误差范围限制阈值；

S12、计算待校表的电流表的表内计算误差，所述表内计算误差包括电流表内计算误差、电压表内计算误差和功率表内计算误差；

S13、将表内计算误差与其所对应的误差范围限制阈值进行比对判别，若上述表内计算误差均小于等于误差范围限制阈值,则判定该表合格，对该表进行校表操作，反之，当电流表的电压表内计算误差、直流表内计算误差和功率表内计算误差这3种表内计算误差其中之一超过所对应的误差范围限制阈值，则判定该表不合格，剔除该表。

筛选出不合格的电流表，防止不合格的电流表流入市场，减少后续校表的工作量，提高了工作效率，提高了直流电流表的可靠性。

S2、获取步骤S1中初步校验合格的电流表的校准参数：

S21、将待校表的电流表的电流量程平均分成N个节段，每个节段的大小均为ΔI，每个节段都对应一个校准电流It、一个校准电压Ut和一个标准功率Pt，

其中，校准电流It＝ΔI×i，i＝1,2，3…N，

校准电压Ut＝It×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率Pt＝Ut×It；

S22、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流Ic、测量电压Uc和测量功率Pc；

S23、通过电流校准公式Ig＝(It×Im)/Ic获取电流校准参数Ig，通过电压通过电流校准公式Ug＝(Ut×Um)/Uc获取电压校准参数Ug，通过功率通过电流校准公式Pg＝(Pt×Pm)/Pc获取功率校准参数Pg，其中Pm为默认功率校表参数，Im为默认电流校表参数，Um为默认电压校表参数；

S24、重复步骤S22和步骤S23，获取每个节段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

S3、对步骤S2中所获取的校准参数进行验证，若验证合格，则电流表校准完成，若验证不合格，则对校准参数进行修正，直至校准参数验证合格：

S31、将步骤S2中获取的校准参数存放在电流表内部的存储器中用于参与计量；

S32、将对照电流Iy和对照电压Uy加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取验证电流Ic＇和验证电压Uc＇；

S33、绘制对照电流Iy和对照电压Uy的对照U-I图线以及验证电流Ic＇和验证电压Uc＇的验证U-I图线；

S34、计算每一个节段所对应的验证U-I图线相比于对照U-I图线的波动率，波动率的计算过程如下：

1)将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段；

2)通过公式计算每一节段的波动率：

P＝∑Pi

其中，Pi＝0，当Δs≤St,

Pi＝1，当Δs＞St,

Δs为每一分段中验证U-I图线所对应的面积与对照U-I图线所对应的面积之差，St为Δs所对应的判断阈值，i＝1,2，3…S；

将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，每一分段中验证U-I图线所对应的面积与对照U-I图线所对应的面积之差，当面积之差超过设定的判断阈值时，说明该分段的波动较大，则该段所对应的波动值为1，反之，则说明该分段的波动较小或不存在波动，则该段所对应的波动值为0，一个节段所对应的波动率为S个分段的波动值之和。

S35、判断每一个节段所对应的波动率是否小于设定阈值，若小于设定阈值，则该节段所对应的校准参数合格，若大于等于设定的阈值，则该节段所对应的校准参数不合格，需对该节段所对应的校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。

校准参数进行修正的过程与步骤S2一致：

A、将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，每个分段的大小均为ΔI/S，每个分段都对应一个校准电流I_t、一个校准电压U_t和一个标准功率P_t，

其中，校准电流I_t＝(ΔI/S)×i，i＝1,2，3…S，

校准电压U_t＝I_t×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率P_t＝U_t×I_t；

B、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流I_c、测量电压U_c和测量功率P_c；

C、通过电流校准公式I_g＝(It×I_m)/I_c获取电流校准参数I_g，通过电压通过电流校准公式U_g＝(Ut×U_m)/U_c获取电压校准参数U_g，通过功率通过电流校准公式P_g＝(Pt×P_m)/P_c获取功率校准参数P_g，其中P_m为该节段所对应的功率校表参数，I_m为该节段所对应的电流校表参数，U_m为该节段所对应的电流校表参数；

D、重复步骤B和步骤C，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

对于同一只大电流直流电流表来说，不同的校准点内控标准是不一样的，将电流表的量程平均分成若干个节段，每个节段都有其所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，对每个节段的校准参数进行验证，若该节段的校准参数不合格，则将该节段平均分成若干个分段，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，再对每个分段的校准参数进行验证，若分段的校准参数不合格，则将该分段平均分成若干个段，获取每段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数，重复上述操作，直至所有的校准参数均合格，提高了直流电流表的测量的精度，以此提高直流电流表的测量结果的可靠性。

Claims (9)

1.一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对待校表的电流表进行初步校验，若不合格则剔除该表，反之，则对该表进行校表操作；

S2、获取步骤S1中初步校验合格的电流表的校准参数；

S3、对步骤S2中所获取的校准参数进行验证，若验证合格，则电流表校准完成，若验证不合格，则对校准参数进行修正，直至校准参数验证合格；

所述步骤S2包括下列步骤：

S21、将待校表的电流表的电流量程平均分成N个节段，每个节段的大小均为ΔI，每个节段都对应一个校准电流I_t、一个校准电压U_t和一个标准功率P_t，

其中，校准电流I_t＝ΔI×i，i＝1,2，3…N，

校准电压U_t＝I_t×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率P_t＝U_t×I_t；

S22、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流I_c、测量电压U_c和测量功率P_c；

S23、通过电流校准公式I_g＝(I_t×I_m)/I_c获取电流校准参数I_g，通过电压通过电流校准公式U_g＝(U_t×U_m)/U_c获取电压校准参数U_g，通过功率通过电流校准公式P_g＝(P_t×P_m)/P_c获取功率校准参数P_g，其中P_m为默认功率校表参数，I_m为默认电流校表参数，U_m为默认电压校表参数；

S24、重复步骤S22和步骤S23，获取每个节段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，其特征在于，所述步骤S1包括下列步骤：

S11、设定误差范围限制阈值，所述误差范围限制阈值包括电流误差范围限制阈值、电压误差范围限制阈值和功率误差范围限制阈值；

S12、计算待校表的电流表的表内计算误差，所述表内计算误差包括电流表内计算误差、电压表内计算误差和功率表内计算误差；

S13、将表内计算误差与其所对应的误差范围限制阈值进行比对判别，若上述表内计算误差均小于等于误差范围限制阈值,则判定该表合格，对该表进行校表操作，反之，则判定该表不合格，剔除该表。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，其特征在于，所述步骤S3包括下列步骤：

S31、将步骤S2中获取的校准参数存放在电流表内部的存储器中用于参与计量；

S32、将对照电流Iy和对照电压Uy加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取验证电流Ic＇和验证电压Uc＇；

S33、绘制对照电流Iy和对照电压Uy的对照U-I图线以及验证电流Ic＇和验证电压Uc＇的验证U-I图线；

S34、计算每一个节段所对应的验证U-I图线相比于对照U-I图线的波动率；

S35、判断每一个节段所对应的波动率是否小于设定阈值，若小于设定阈值，则该节段所对应的校准参数合格，若大于等于设定的阈值，则该节段所对应的校准参数不合格，需对该节段所对应的校准参数进行修正，直至校准参数验证合格。

4.根据权利要求3所述的一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，其特征在于，所述波动率的计算过程如下：

1)将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段；

2)通过公式计算每一节段的波动率：

P＝∑Pi

其中，Pi＝0，当Δs≤St,

Pi＝1，当Δs＞St,

Δs为每一分段中验证U-I图线所对应的面积与对照U-I图线所对应的面积之差，St为Δs所对应的判断阈值，i＝1,2，3…S。

5.根据权利要求3所述的一种高可靠性大电流直流电流表校准方法，其特征在于，所述校准参数进行修正的过程与步骤S2一致：

A、将需要进行校准参数修正的节段平均分成S个分段，每个分段的大小均为ΔI/S，每个分段都对应一个校准电流I_t、一个校准电压U_t和一个标准功率P_t，

其中，校准电流I_t＝(ΔI/S)×i，i＝1,2，3…S，

校准电压U_t＝I_t×R，R为校准装置的标准电阻值，

标准功率P_t＝U_t×I_t；

B、将标准电流和标准电压加载到校准装置上，电流表测量加载到校准装置上的电流和电压，获取测量电流I_c、测量电压U_c和测量功率P_c；

C、通过电流校准公式I_g＝(I_t×I_m)/I_c获取电流校准参数I_g，通过电压通过电流校准公式U_g＝(U_t×U_m)/U_c获取电压校准参数U_g，通过功率通过电流校准公式P_g＝(P_t×P_m)/P_c获取功率校准参数P_g，其中P_m为该节段所对应的功率校表参数，I_m为该节段所对应的电流校表参数，U_m为该节段所对应的电流校表参数；

D、重复步骤B和步骤C，获取每个分段所对应的电流校准参数、电压校准参数和功率校准参数。

6.一种高可靠性大电流直流电流表，适用于权利要求1—5任一项所述的方法，其特征在于，包括底座、壳体、接线座、接线板、采样电阻、校准接口、电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块，所述壳体与底座固定连接，所述连接座与底座固定连接，所述接线板安装在连接座上，所述采样电阻与接线板连接，所述电流采集模块、电压采集模块、通信模块和控制模块均安装在壳体内，所述电流采集模块与采样电阻电连接，所述电压采集模块与接线板电连接，所述电流采集模块、电压采集模块和通信模块均与控制模块连接，所述校准接口设置在壳体的一侧，与所述电流采集模块、电压采集模块和控制模块相连。

7.根据权利要求6所述的一种高可靠性大电流直流电流表，其特征在于，还包括散热片，所述散热片设置在所述接线板上。

8.根据权利要求6所述的一种高可靠性大电流直流电流表，其特征在于，还包括按键，所述按键设置在壳体上，所述按键与控制模块连接。

9.根据权利要求6所述的一种高可靠性大电流直流电流表，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与控制模块连接。

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