CN112763784B - 一种电流探测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电流探测装置及方法。该电流探测装置包括：发光二极管单元，串接于待测电路，适于根据流经所述发光二极管单元的电流大小发出对应功率的光信号；光信号接收器，用于采集所述光信号；以及处理器，适于根据所述光信号接收器采集的光信号的功率，确定流经所述发光二极管单元的电流值。本发明能够实现光电隔离以减小探头接入对电流测量的影响，减少外部杂散参数的引入以提升对电流的探测精度，并缩小待测电路的空间尺寸以实现更大带宽范围的电流探测。

Description

一种电流探测装置及方法

技术领域

本发明涉及电流的探测技术，尤其涉及一种电流探测装置及方法。

背景技术

电流传感器是一种用于探测电流参数的装置，能够感测流经待测电路的电流，并将感测到的电流变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信号进行输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。现有的电流传感器主要包括分流器和电流互感器。

分流器通常用于测量直流电流，是根据电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。在利用分流器测量电流时，需要使待测电流流经阻值很小的探测电阻以产生压降，并通过探测电阻两端的压降来标定并显示电流读数。这种非隔离的探测方式受到探测电阻的耐压能力及额定功率的较大限制，并容易在引出电流信号的同时向待测电路引入外部的杂散参数，从而导致较大的误差。此外，探测电阻的器件尺寸也会对待测电路产生较大的影响。这对器件的制备工艺及信号引出都提出了较高的要求。

电流互感器包括电磁式电流互感器和电子式电流互感器。与电磁式电流传感器相比，电子式电流互感器没有铁磁饱和、传输频带宽、二次负荷容量小、尺寸小、重量轻，是电流传感器的主要发展方向。现有的电子式电流互感器主要包括霍尔电流传感器、罗柯夫斯基电流传感器及专用于变频电量测量的变频功率传感器。这些电流互感器都需要较大的空间来放置互感器，因此无法实现电路结构的高度紧凑，也无法适用于窄脉冲、射频（300kHz～300GHz）、微波（300MHz-300GHz）等高频电流的测量场合。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种电流探测技术，用于实现光电隔离以减小探头接入对电流测量的影响，减少外部杂散参数的引入以提升对电流的探测精度，并缩小待测电路的空间尺寸以实现更大带宽范围的电流探测。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种电流探测装置，以及一种探测电流的方法，用于实现光电隔离以减小探头接入对电流测量的影响，减少外部杂散参数的引入以提升对电流的探测精度，并缩小待测电路的空间尺寸以实现更大带宽范围的电流探测。

本发明提供的上述电流探测装置包括：发光二极管单元，串接于待测电路，适于根据流经所述发光二极管单元的电流大小发出对应功率的光信号；光信号接收器，用于采集所述光信号；以及处理器，适于根据所述光信号接收器采集的光信号的功率，确定流经所述发光二极管单元的电流值。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述发光二极管单元包括但不限于激光二极管。所述激光二极管适于发出具有集中光谱功率的窄带光信号。所述光信号接收器的光谱采集范围可以覆盖且适应于所述窄带光信号的光谱范围。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述光信号接收器可以包括光电转换模块。所述光电转换模块适于根据所述采集的光信号的功率产生对应的光电流。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述光信号接收器还可以包括光纤。所述光纤的第一端就近设置于所述发光二极管单元，而其第二端连接所述光电转换模块。所述光电转换模块可以设置于远离所述待测电路的位置。所述光纤适于利用所述第一端采集所述光信号，并通过所述第二端将所述采集的光信号传输到所述光电转换模块，以避免所述待测电路对所述光电转换模块的高压干扰和/或电磁干扰。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述发光二极管单元包括但不限于垂直腔面发光二极管。所述垂直腔面发光二极管可以通过预设的焊盘焊接于所述待测电路。所述垂直腔面发光二极管的发光面背向所述待测电路的电路板。所述焊盘的周围可以设有安装座，用于配合安装头来安装所述光纤，以使所述光纤的第一端对准所述发光面。所述安装头可以配置有凸透镜。所述凸透镜设置于所述光纤的第一端与所述发光面之间，以会聚所述发光面发出的光信号。所述光纤的第一端设置于所述凸透镜的焦点位置，以配合所述凸透镜减少所述采集的光信号的功率损失。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述处理器可以配置为：根据所述光电流确定所述采集的光信号的功率；以及将所述采集的光信号的功率与光功率-电流对应关系进行比对，以确定流经所述发光二极管单元的待测电流值。所述光功率-电流对应关系可以根据所述发光二极管单元的发光功率的空间分布参数，以及所述光信号接收器与所述发光二极管单元的相对位置计算获得，也可以通过在相同的相对位置下进行标定实验来标定获得。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述电流探测装置可以包括多个所述发光二极管单元及一个所述光信号接收器。每个所述发光二极管单元可以设于所述待测电路的一个探测点。所述光信号接收器适于根据采集的叠加光信号的功率输出叠加光电流。所述处理器可以配置为：对所述叠加光电流进行频谱特性解调以获得多个光电流分量，其中，每个所述光电流分量对应一个或多个所述发光二极管单元；根据所述光信号接收器与对应发光二极管单元的相对位置确定对应的光功率-电流对应关系；以及根据所述光电流分量及所述对应的光功率-电流对应关系，确定流经对应探测点的待测电流值。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述发光二极管单元可以包括一组正反并联的发光二极管，适于根据流经所述发光二极管单元的正反双向电流发出对应功率的光信号。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述发光二极管单元可以包括多个并列的发光二极管组成的发光二极管阵列，用于扩大所述电流探测装置的电流测量范围。

可选地，在本发明的一些实施例中，所述发光二极管单元可以串接于待测的射频脉冲电路，适于根据流经所述发光二极管单元的射频脉冲电流发出对应功率的射频脉冲光信号。所述光信号接收器适于采集所述射频脉冲光信号。所述处理器适于根据所述光信号接收器采集的射频脉冲光信号的功率，确定流经所述发光二极管单元的射频脉冲电流值。

根据本发明的另一方面，本文还提供了一种探测电流的方法。

本发明提供的上述探测电流的方法是利用上述任意一个实施例所提供的电流探测装置来确定流经待测电路的电流值。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一方面提供的电流探测装置的架构示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的窄带光信号的光谱功率示意图。

图3示出了根据本发明的一些实施例提供的垂直腔面发射激光器的安装示意图。

图4示出了根据本发明的一些实施例提供的电流计算方法的流程示意图。

图5示出了根据本发明的一些实施例提供的光功率-电流对应关系曲线的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，现有的分流器受到探测电阻的耐压能力及额定功率的较大限制，而且容易在引出电流信号的同时向待测电路引入外部的杂散参数以导致较大的误差。现有的电流互感器需要较大的空间来放置互感器，因此无法实现电路结构的高度紧凑，也无法适用于窄脉冲、射频（300kHz～300GHz）、微波等高频电流的测量场合。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种电流探测装置，以及一种探测电流的方法，用于实现光电隔离以减小探头接入对电流测量的影响，减少外部杂散参数的引入以提升对电流的探测精度，并缩小待测电路的空间尺寸以实现更大带宽范围的电流探测。

请参考图1，图1示出了根据本发明的一方面提供的电流探测装置的架构示意图。

如图1所示，本发明提供的上述电流探测装置10包括发光二极管单元11、光信号接收器及处理器13。该发光二极管单元11串接于待测电路20，适于根据流经发光二极管单元11的电流大小发出对应功率的光信号。该光信号接收器对准发光二极管单元11，用于采集其发出的光信号。该处理器13通信连接光信号接收器，适于根据光信号接收器采集的光信号的功率，确定流经发光二极管单元11的电流值。

在本发明的一些实施例中，上述待测电路20可以是窄脉冲电路，其上升沿和下降沿的瞬时频率可以达到射频（300kHz～300GHz），甚至微波（300MHz-300GHz）的频段。上述发光二极管单元11适于根据流经自身的射频脉冲电流发出对应功率的射频脉冲光信号。上述光信号接收器可以包括光电转换模块121。该光电转换模块121可以选用光电二极管（PIN）、雪崩光电二极管（APD）、单光子计数器（SPAD）或多光子计数器（MPPC），可以基于光电耦合的原理对发光二极管单元11发出的射频脉冲光信号进行采集，并根据采集的射频脉冲光信号的实时功率产生对应大小的光电流。之后，光电转换模块121可以将产生的光电流发送到处理器13，以供处理器13根据光电流的大小确定光信号接收器采集的射频脉冲光信号的功率，进而确定流经发光二极管单元11的射频脉冲电流值。

相比于现有的分流器，本发明采用的发光二极管单元11本身具有较小的杂散参数，对窄脉冲待测电路20的影响较小。而且，发光二极管单元11与光信号接收器通过光电耦合的方式连接，使光信号接收器不受耐压能力及额定功率的限制，有利于进行高电压、大功率条件下的电流测量。相比于现有的电流互感器，发光二极管单元11本身的器件尺寸较小，且与光信号接收器通过光电耦合的方式连接，不存在放置互感器的空间需求。因此，本发明提供的上述电流探测装置10易于实现电路结构的高度紧凑，尤其适用于窄脉冲、射频（300kHz～300GHz）、微波（300MHz-300GHz）等高频电流的测量场合，可以获得更大的带宽范围。

在一些优选的实施例中，上述发光二极管单元11可以选用垂直腔面发射激光器（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL）。该垂直腔面发射激光器11可以是一种垂直腔面发光的激光二极管，适于发出具有集中光谱功率的窄带光信号。请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的窄带光信号的光谱功率示意图。

如图2所示，在一些实施例中，垂直腔面发射激光器11发出的窄带光信号的光谱功率可以集中在其特征波长λ=908nm附近，其半波宽在10nm以内，光谱功率较为集中。对应地，电流探测装置10可以选用光谱采集范围在900nm~920nm的光电转换模块121，以提升光电转换模块121对该窄带光信号的探测灵敏度，并避免其他波长的光噪声对探测结果产生影响，以提升光电转换模块121对该窄带光信号的探测精度。

此外，上述垂直腔面发射激光器11还具有垂直腔面发光的特性，可以向外发射垂直于电路板的光信号以利于光信号的采集，并进一步实现电路结构的高度紧凑。请参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的垂直腔面发射激光器的安装示意图。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，垂直腔面发光二极管11可以通过预设于待测位置的焊盘21、22焊接于待测电路20的电路板。具体来说，该垂直腔面发光二极管11的背面（即非发光面）可以向下焊接于电路板的一处焊盘21，以使其发光面向上设置。该发光面可以通过金属丝键合的方式连接电路板的另一处焊盘22，以使垂直腔面发光二极管11串接于待测电路20。通过采用垂直腔面发光二极管（VCSEL），发光二极管单元11的发光面可以背向待测电路20的电路板，并垂直电路板向上发射光信号，以利于光信号接收器对光信号的采集。

在一些实施例中，针对高电压、大功率条件下的电流测量场景，光信号接收器可以进一步配置有光纤122。该光纤122的第一端可以就近设置于垂直腔面发光二极管11的发光面，而其第二端可以连接设置于远端的光电转换模块121。光信号接收器适于利用光纤122的第一端就近采集垂直腔面发光二极管11的发光面发出的光信号，再通过光纤122将该光信号从待测电路20内部引出，最终通过光纤122的第二端将采集的光信号传输到光电转换模块121。光电转换模块121可以根据光纤122采集的光信号的实时功率，产生对应大小的光电流。通过将光电转换模块121设置于远离高电压待测电路20的位置，本发明可以避免高电压待测电路20对光电转换模块121的高压干扰和/或电磁干扰，以利于提升电流探测装置10对待测电流的探测精度。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，光纤122可以通过一组安装结构231、232对准垂直腔面发光二极管11的发光面，用于提高光信号的采集率以提升电流探测装置10对待测电流的探测灵敏度。具体来说，焊盘21、22的周围可以进一步设有安装座231。该安装座231可以通过螺栓或卡扣的方式固定连接电路板，其上部敞口并设有螺纹结构。安装头232的下部设有对应的螺纹结构，用于配合安装座231的螺纹结构来安装光纤122。光纤122的第一端可以从上自下的穿过安装头232的细孔以固定于安装头232，并对准垂直腔面发光二极管11的发光面以采集其向上发出的光信号。

更进一步地，安装头232的底部可以配置有凸透镜123。该凸透镜123可以设置于光纤122的第一端与准垂直腔面发光二极管11的发光面之间，用于对发光面垂直向上发出的光信号进行会聚。光纤122的第一端可以设置于凸透镜123的焦点位置，用于配合凸透镜123来最大限度地收集准垂直腔面发光二极管11发出的光信号，以进一步减少采集光信号的功率损失，从而进一步提升电流探测装置10对待测电流的探测灵敏度。

如图1所示，在采集到发光二极管单元11发出的光信号后，光电转换模块121可以将产生的光电流发送到处理器13，以供处理器13根据采集的光信号的功率确定流经发光二极管单元11的电流值。

以下将结合一些计算电流值的方法来描述处理器13的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些计算电流值的方法只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

请参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的电流计算方法的流程示意图。

如图4所示，本发明提供的上述电流计算方法可以包括步骤：根据收到的光电流确定采集的光信号的功率；以及将采集的光信号的功率与光功率-电流对应关系进行比对，以确定流经发光二极管单元的待测电流值。

在本发明的一些实施例中，采集的光信号的功率与光电转换模块121产生的光电流的对应关系，可以通过光电转换模块121的产品手册获知，或通过光电转换模块121的工作原理推算。处理器13可以根据光电流-光功率对应关系确定光信号接收器采集到的光信号的功率P _opt。之后，处理器13可以将光信号接收器采集到的光信号的功率P _opt代入预先标定的光功率-电流对应关系曲线，以确定流经发光二极管单元11的待测电流值I _F。

在一些实施例中，上述光功率-电流对应关系曲线可以是根据发光二极管单元11的发光强度的空间分布曲线，以及光信号接收器与发光二极管单元11的相对位置，对发光二极管单元11产品手册记载的电流-光功率对应关系修正计算获得。通过对产品手册记载的电流-光功率对应关系进行该空间的修正，可以避免光信号接收器采集光信号时的空间角差异及功率损失带来的误差，从而提升电流探测装置10对待测电流I _F的探测精度。

可选地，在另一些实施例中，光信号接收器采集的光信号的功率也可以通过预先进行的标定实验来确定。具体来说，该标定实验可以基于标定电源模块124来实施。如图3所示，标定电源模块124可以配置于安装头232上，并通过导线连接焊盘21及22。在进行标定实验时，待测电路20不工作，而由标定电源模块124、焊盘21、发光二极管单元11及焊盘22构成标定回路。测试人员可以依次为标定电源模块124设置不同的输出电流，并采集光电转换模块121输出的光电流，以标定光电流与待测电流的对应关系。之后，测试人员可以通过光电转换模块121的用户手册获知光电流与采集的光功率P _opt的对应关系，从而确定采集光功率P _opt与待测电流I _F的对应关系，即上述光功率-电流对应关系曲线。通过利用配置于安装头232上标定电源模块124对光功率-电流对应关系曲线进行标定，处理器13可以适应于发光二极管单元11与光纤122第一端实际的相对位置来计算待测电流I _F，从而进一步提升电流探测装置10对待测电流I _F的探测精度。

请参考图5，图5示出了根据本发明的一些实施例提供的光功率-电流对应关系曲线的示意图。

如图5所示，在本发明的一些实施例中，光信号接收器采集到的光信号的功率P _opt与流经发光二极管单元11的待测电流值I _F，可以在1~40A的范围内呈线性关系。处理器13可以根据该光功率-电流的线性关系获得对应的线性方程，并将光信号接收器采集到的光信号的功率P _opt代入该线性方程，以计算流经发光二极管单元11的待测电流值I _F。

基于以上描述可知，本发明采用的发光二极管单元11本身具有较小的杂散参数，对窄脉冲待测电路20的影响较小。而且，发光二极管单元11与光信号接收器通过光电耦合的方式连接，使光信号接收器不受耐压能力及额定功率的限制，有利于进行高电压、大功率条件下的电流测量。此外，发光二极管单元11本身的器件尺寸较小，且与光信号接收器通过光电耦合的方式连接，不存在放置互感器的空间需求。因此，本发明提供的上述电流探测装置10易于实现电路结构的高度紧凑，尤其适用于窄脉冲、射频（300kHz～300GHz）、微波（300MHz-300GHz）等高频电流的测量场合，可以获得更大的带宽范围。

在上述实施例的基础上，电流探测装置10可以进一步包括多个发光二极管单元11。该多个发光二极管单元11可以分别设于待测电路20的多个探测点，以用于分别探测待测电路20的多个不同位置的待测电路20。同时，该多个发光二极管单元11可以共用同一个光信号接收器，以进一步实现电路结构的高度紧凑，并节省硬件成本。

具体来说，在一些实施例中，光信号接收器可以通过多根光纤122分别从多个发光二极管单元11分别采集其发出的光信号，并根据采集的叠加光信号的功率输出对应的叠加光电流。由于高频电路中每个不同的探测点适应于具体的电路参数而具有不同的电流频率组成，对应发光二极管单元11发出的光信号也具有对应的光信号频率组成。因此，光信号接收器输出的叠加光电流也包括多个不同频率的电流分量。

处理器13可以对叠加光电流进行频谱特性解调，以获得其中各频率的光电流分量I _F={I _{f 1}, I _{f 2}, …, I _{f n}}。每个光电流分量I _{f n}可以是由一个或多个发光二极管单元11发出的光信号叠加形成。处理器13可以如上所述地根据光信号接收器与各发光二极管单元11的相对位置，确定各发光二极管单元11对应的光功率-电流对应关系，并根据各光电流分量及各光功率-电流对应关系确定流经各探测点F1~Fn的待测电流值I _F={I _F1, I _F2, …, I _Fn}。

本领域的技术人员可以理解，上述对叠加光电流进行频谱特性解调以计算流经各探测点F1~Fn的待测电流值I _F={I _F1, I _F2, …, I _Fn}的方案，只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，电流探测装置10中的多个发光二极管单元11也可以具有不同的特征波长。光信号接收器可以对叠加光信号进行光谱特性解调，以供处理器13根据各特征波长的光电流I _F={I _λ1, I _λ2, …, I _λn}，确定流经各探测点F1~Fn的待测电流值I _F={I _F1, I _F2, …, I _Fn}。

本领域的技术人员还可以理解，图1所示的由单个发光二极管构成的发光二极管单元11，也只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制本发明的保护范围。

可选地，在另一些实施例中，针对正反双向电流的测量场景，每个发光二极管单元11可以包括一组正反并联的发光二极管。该正反并联的两个发光二极管适于根据流经发光二极管单元11的正反双向电流发出对应功率的光信号，以供处理器13根据对应地频率或波长来分别计算正向和反向的待测电流。

可选地，在另一些实施例中，针对大电流的测量场景，每个发光二极管单元11可以包括多个并列的发光二极管组成的发光二极管阵列。通过设置多个并列的发光二极管，可以有效地提升发光二极管单元11的通流能力，从而扩大电流探测装置10的电流测量范围。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位（比特）、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本发明的范围。

结合本文所公开的实施例描述的各种解说性逻辑模块、和电路可用通用处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。

尽管上述的实施例所述的处理器13可以通过软件与硬件的组合来实现。但是可以理解，该处理器13也可以单独在软件或硬件中加以实施。对于硬件实施而言，处理器13可以在一个或多个专用集成电路（ASIC）、数字信号处理器（DSP）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行上述功能的其它电子装置或上述装置的选择组合来加以实施。对软件实施而言，处理器13可以通过在通用芯片上运行的诸如程序模块（procedures）和函数模块（functions）等独立的软件模块来加以实施，其中每一个模块可以执行一个或多个本文中描述的功能和操作。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (11)

1.一种电流探测装置，其特征在于，包括：

发光二极管单元，串接于待测电路，适于根据流经所述发光二极管单元的电流大小发出对应功率的光信号，其中，所述电流为窄脉冲、射频或微波频段的高频电流；

光信号接收器，用于采集所述光信号；以及

处理器，适于根据所述光信号接收器采集的光信号的功率，确定流经所述发光二极管单元的电流值。

2.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述发光二极管单元包括激光二极管，适于发出具有集中光谱功率的窄带光信号，

所述光信号接收器的光谱采集范围覆盖且适应于所述窄带光信号的光谱范围。

3.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述光信号接收器包括光电转换模块，所述光电转换模块适于根据所述采集的光信号的功率产生对应大小的光电流。

4.如权利要求3所述的电流探测装置，其特征在于，所述光信号接收器还包括光纤，所述光纤的第一端就近设置于所述发光二极管单元，而其第二端连接所述光电转换模块，其中，

所述光电转换模块设置于远离所述待测电路的位置，所述光纤适于利用所述第一端采集所述光信号，并通过所述第二端将所述采集的光信号传输到所述光电转换模块，以避免所述待测电路对所述光电转换模块的高压干扰和/或电磁干扰。

5.如权利要求4所述的电流探测装置，其特征在于，所述发光二极管单元包括垂直腔面发光二极管，所述垂直腔面发光二极管通过预设的焊盘焊接于所述待测电路，所述垂直腔面发光二极管的发光面背向所述待测电路的电路板，

所述焊盘的周围设有安装座，用于配合安装头来安装所述光纤，以使所述光纤的第一端对准所述发光面，其中，

所述安装头配置有凸透镜，所述凸透镜设置于所述光纤的第一端与所述发光面之间，以会聚所述发光面发出的光信号，

所述光纤的第一端设置于所述凸透镜的焦点位置，以配合所述凸透镜减少所述采集的光信号的功率损失。

6.如权利要求3所述的电流探测装置，其特征在于，所述处理器配置为：

根据所述光电流确定所述采集的光信号的功率；以及

将所述采集的光信号的功率与光功率-电流对应关系进行比对，以确定流经所述发光二极管单元的待测电流值，其中，所述光功率-电流对应关系是根据所述发光二极管单元的发光功率的空间分布参数，以及所述光信号接收器与所述发光二极管单元的相对位置计算获得，或者是通过在相同的相对位置下进行标定实验来标定获得。

7.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述电流探测装置包括多个所述发光二极管单元及一个所述光信号接收器，其中，每个所述发光二极管单元设于所述待测电路的一个探测点，所述光信号接收器适于根据采集的叠加光信号的功率输出叠加光电流，

所述处理器配置为：

对所述叠加光电流进行频谱特性解调以获得多个光电流分量，其中，每个所述光电流分量对应一个或多个所述发光二极管单元；

根据所述光信号接收器与对应发光二极管单元的相对位置确定对应的光功率-电流对应关系；以及

根据所述光电流分量及所述对应的光功率-电流对应关系，确定流经对应探测点的待测电流值。

8.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述发光二极管单元包括一组正反并联的发光二极管，适于根据流经所述发光二极管单元的正反双向电流发出对应功率的光信号。

9.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述发光二极管单元包括多个并列的发光二极管组成的发光二极管阵列，用于扩大所述电流探测装置的电流测量范围。

10.如权利要求1所述的电流探测装置，其特征在于，所述发光二极管单元串接于待测的射频脉冲电路，适于根据流经所述发光二极管单元的射频脉冲电流发出对应功率的射频脉冲光信号，

所述光信号接收器适于采集所述射频脉冲光信号，

所述处理器适于根据所述光信号接收器采集的射频脉冲光信号的功率，确定流经所述发光二极管单元的射频脉冲电流值。

11.一种探测电流的方法，其特征在于，利用权利要求1～10中任一项所述的电流探测装置来确定流经待测电路的电流值。

Images