CN115032580A - 电流传感器的校准测试治具及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电流传感器的校准测试治具及系统，该校准测试治具包括：通流导体和中空桶管状导体；中空桶管状导体内部用于放置待测试的电流传感器，中空桶管状导体上设置有镂空结构；通流导体用于为电流传感器提供用于进行校准测试的电流；通流导体与中空桶管状导体同轴；通流导体沿中空桶管状导体的内部轴线方向穿过电流传感器，并与中空桶管状导体的底面的中心通过紧固件电连接，以使得电流通过通流导体穿过电流传感器，在电流传感器周围形成磁场，然后流至中空桶管状导体，通过中空桶管状导体流向第紧固件，以形成完整的测试回路。本申请旨在提高电流传感器测试校准结果的准确性。

Description

电流传感器的校准测试治具及系统

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种电流传感器的校准测试治具及系统。

背景技术

在通过测试系统对电流传感器进行校准、测试时，校准系统会建立用于进行测试校准的电流路径，为电流传感器提供用于测试校准的电流，然后，测量电流传感器的性能指标，以进行测试校准。

然而，在整个测试系统中，不仅会存在用于进行测试校准的电流路径，还会存在其他电流路径，其他电流路径也会在电流传感器周围产生磁场。由于电流传感器对周围的磁场较为敏感，因此，电流传感器不仅会对用于进行测试校准的电流路径进行响应，还会对其他电流路径进行响应，从而导致测试校准结果不准确。

发明内容

本申请实施例提供一种电流传感器的校准测试治具及系统，能够提高测试校准结果的准确性。

一方面，本申请提供一种电流传感器的校准测试治具，该电流传感器的校准测试治具包括：

通流导体和中空桶管状导体；

所述中空桶管状导体内部用于放置待测试的电流传感器，所述中空桶管状导体上设置有镂空结构；

所述通流导体用于为所述电流传感器提供用于进行校准测试的电流；

所述通流导体与所述中空桶管状导体同轴；所述通流导体沿所述中空桶管状导体的内部轴线方向穿过所述电流传感器，并通过可导电的第一紧固件与所述中空桶管状导体的第一底面的中心电连接，通过可导电的第二紧固件与所述中空桶管状导体的第二底面的中心电连接，以使得所述电流从所述通流导体靠近所述第一紧固件的一端流入所述通流导体，穿过所述电流传感器，在所述电流传感器周围形成磁场，然后经所述第二紧固件流至所述中空桶管状导体，通过所述中空桶管状导体流向所述第一紧固件，以形成完整的测试回路。

在一些实施例中，中空桶管状导体由多个柱面导体拼接而成。本实施例的中空桶管状导体可通过柱面导体拼接，便于在进行校准和测试时将电流传感器放置在中空桶管状导体内部。

在一些实施例中，多个柱面导体为第一半圆柱面导体和第二半圆柱面导体，第一半圆柱面导体半径与所述第二半圆柱面导体半径相同。本申请实施例的中空桶管状导体可由两个半圆柱面导体拼接而成，使得校准测试治具的拼接安装更简易。

在一些实施例中，通流导体穿过所述电流传感器的内孔，以固定所述电流传感器。本实施例在电流传感器具有内孔的情况下，可通过通流导体固定电流传感器，无需额外的夹具固定电流传感器。

在一些实施例中，所述镂空结构为蜂窝孔状结构，蜂窝孔状结构包括多个孔洞，所述多个孔洞均匀分布。均匀分布的孔洞不影响中空桶管状导体的磁场和通流能力，因此，本申请实施例即使设置了蜂窝孔状结构仍能使得中空桶管状导体的磁场的空腔内磁场处处为零。

在一些实施例中，第一紧固件为导电法兰，所述第二紧固件为导电螺栓。

在一些实施例中，中空桶管状导体的外表面涂布绝缘涂层。本申请实施例可以避免在测试系统中，其他导体与中空桶管状导体接触，导致中空桶管状导体抗磁场干扰能力减弱的情况发生。

在一些实施例中，电流包括：用于进行交流测试的电流、用于进行直流测试的电流、或用于进行带宽测试的电流。

本申请实施例的校准测试治具中的通流导体与中空桶管状导体的轴线方向放置，且产生电连接，从而使得用于进行校准测试的电流能够从通流导体经电流传感器，在电流传感器周围形成磁场，然后流过中空桶管状导体，以形成完成的测试回路，从而实现电流传感器的校准和测试。

按照安培环路定则，在该测试回路中，中空桶管状导体在空腔内部产生的磁感应强度处处为零，进而能够在校准和测试过程中，屏蔽其他电流路径所产生的磁场干扰，使得放置于中空桶装半导体内部的通流导体所形成的磁场占主要作用，提高了电流传感器校准测试的准确性，而且，同轴设置还减小了测试过程中的寄生参数，不仅提高了校准测试治具在面对不同测试项目的兼容性，还进一步提高电流传感器校准测试的准确性。

另外，校准测试治具中的中空桶管状导体上设置有镂空结构，避免被测传感器处于密闭空间，保证其环境温度与整个测试系统的环境温度一致，便于测试系统为考虑校准和测试时的温度因素对电流传感器的影响，提高在面对不同温度时的电流传感器校准测试的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的电流传感器的校准测试治具的内部结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的组装完成的校准测试治具的外部结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的在组装完成的校准测试治具中，中空桶管状导体103的第一底面的示意图；

图4为本申请一实施例提供的在组装完成的校准测试治具中，中空桶管状导体103的第二底面的示意图；

图5为本申请另一实施例提供的电流传感器的校准测试治具的内部结构示意图；

图6为本申请另一实施例提供的组装完成的校准测试治具的外部结构示意图。

具体实施方式

电流传感器的工作原理决定了传感器自身对周围磁场非常敏感，而电流传感器的测试和校准过程中所使用的测试系统往往会存在除用于进行测试校准的电流路径之外的其他电流路径，实际应用过程中，其他电流路径对电流传感器的影响程度难以准确量化得到，因此，即使在校准或测试过程中存在影响电流传感器的其他电流路径，测试系统还是会默认电流传感器只对用于进行测试或校准的电流路径有响应，而忽略整个测试系统的磁场影响，从而会导致电流传感器的测试校准过程不准确。

鉴于此，本申请实施例提供一种电流传感器的校准测试治具、以及校准测试系统，能够使得用于进行校准或测试的电流路径占据主导作用，屏蔽其他电流路径对电流传感器的干扰，保证电流传感器的校准和测试精度，提高测试校准结果的准确性。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，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，也可以是电连接或可以相互通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

首先，本申请实施例提供一种电流传感器的校准测试治具，该校准测试治具可用于电流传感器的校准和测试，请参阅图1至图4所示，以下结合图1至图4阐述电流传感器的校准测试治具的结构。

其中，图1为本申请实施例所提供的电流传感器的校准测试治具的内部结构示意图；图2为组装完成的校准测试治具的外部结构示意图；图3为在组装完成的校准测试治具中，中空桶管状导体103的第一底面的示意图；图4为在组装完成的校准测试治具中，中空桶管状导体103的第二底面的示意图。

本申请实施例提供的校准测试治具包括：通流导体101和中空桶管状导体103。

中空桶管状导体103为圆柱体，圆柱体内部为空腔，空腔内可放置待测试的电流传感器105。中空桶管状导体103的第一底面的中心存在与第一底面同心的通孔，以便于通流导体101通过该同心的通孔穿过中空桶管状导体103，同理，第二底面的中心也存在与第二底面同心的通孔。

中空桶管状导体103上还可设置有镂空结构，镂空结构可以为图1中所示的蜂窝孔状结构104，也可为其他镂空形状，本申请不对此进行限定。

设置镂空结构可以避免被测传感器处于密闭空间，使得处于中空桶管状导体103内部的电流传感器105所处的内部环境与中空桶管状导体103的外部环境基本一致，保证校准或者测试时，电流传感器105所处的环境温度与整个测试系统的环境温度一致，从而提高电流传感器测试校准的准确性，而且，便于进行电流传感器在不同温度下的测试和校准。

其中，该镂空结构可以均匀分布于中空桶管状导体103上。均匀分布的镂空结构在不影响中空桶管状导体103的通流能力的情况下，还能使得中空桶管状导体103内部磁感应强度处处为零。

通流导体用于为待测试的电流传感器105提供用于进行校准测试的电流。通流导体101可以为圆柱形，也可为其他形状，本申请实施例不对此进行限定。

通流导体101沿中空桶管状导体103的内部轴线方向穿过电流传感器105。

通流导体101通过可导电的第一紧固件102与中空桶管状导体103的第一底面的中心电连接，通过可导电的第二紧固件107与中空桶管状导体103的第二底面的中心电连接。第一紧固件可为导电法兰，第二紧固件可为导电螺栓，本申请实施例不限于此。

其中，参考图2所示，通流导体101的轴长可大于空桶管状导体103的轴长，以使得通流导体101靠近第一紧固件102的一端能够延伸至空桶管状导体103的空腔之外，便于电流从通流导体101靠近第一紧固件102的一端流入通流导体101。

可参照图1中106所示，图1中的粗箭头106的方向即为电流流向，电流可从通流导体101靠近第一紧固件102的一端流入通流导体101，然后，从通流导体101穿过电流传感器105，在电流传感器105周围形成磁场，由于通流导体101和中空桶管状导体103的通过第二紧固件107电连接，因此，电流可从通流导体101经第二紧固件107流向中空桶管状导体103，中空桶管状导体103上的电流可流向第一紧固件102，至此，整个电流可在校准测试治具上形成完整的测试回路。

根据安培环路定则以及毕奥萨伐尔定理可知，在上述的测试回路中，中空桶管状导体103在空腔内部产生的磁感应强度处处为零，因此在校准测试过程中，能够屏蔽其他电流路径所产生的磁场，避免其他电流路径所产生的磁场对电流传感器105产生干扰，使得放置于中空桶管状导体103内部的通流导体101所形成的磁场占主要作用，从而提高了电路传感器测试校准的精度。

在电流传感器的校准和测试中，会存在不同的测试工况，不同测试工况的测试条件要求不同，例如直流工况下，测试条件为：校准测试治具需要能够通过大电流；交流工况下，测试条件为：校准测试治具的测试回路寄生参数尽量小，只有寄生参数小，才能保证高带宽电流信号准确的传递到传感器。

基于此，本申请实施例的通流导体101与中空桶管状导体103可同轴设置。同轴设置可使得整个测试回路为同轴结构，进而，使得从通流导体101和第一紧固件102处测量的整个测试回路的寄生参数，如自感、互感和寄生电容等，都是最小的，便于实现高带宽交流测试，提高传感器在不同工况下测试校准的准确性，使得本申请实施例的校准测试治具能够兼容不同的测试工况，无需针对不同工况和测试需求选用治具。

值得一提的是，由于本申请实施例的校准测试治具能够兼容不同测试工况，因此本申请实施例输入校准测试治具的通流导体101的电流可以包括多种测试工况所需的电流，如：用于进行交流测试的电流、用于进行直流测试的电流、用于进行带宽测试的电流。本申请实施例的校准测试治具可应用于多种测试工况，无需在面对不同测试项目和测试工况时，安装拆卸不同的校准测试治具，进而提高校准和测试的效率。

在一些实施例中，中空桶管状导体103由多个柱面导体拼接而成。该柱面导体包括：两个扇形底面导体，以及两个扇形底面中间的条形柱面导体。该多个柱面导体的半径相同，且多个柱面导体的扇形底面的圆心角度数总和为360度，该多个柱面导体的扇形底面能拼接成中空桶管状导体103的底面，该多个柱面导体中的条形柱面导体能够拼接成中空桶管状导体103的柱面，即侧面。

例如，某柱面导体的扇形底面的圆心角度数为90度，则中空桶管状导体可由4个该柱面导体拼接而成。

本实施例的中空桶管状导体103由多个柱面导体拼接而成，不仅便于电流传感器安装在中空桶管状导体103的内部，还便于校准和测试过程中，治具的拆卸、拼接和安装。

进一步的，在一些实施例中，参照图1和图2所示，多个柱面导体为第一半圆柱面导体和第二半圆柱面导体，第一半圆柱面导体半径与第二半圆柱面导体半径相同。

第一半圆柱面导体和第二半圆柱面导体均包括两个半圆底面导体，以及在两个半圆底面之间的半圆条形柱面导体。

在一些实施例中，该半圆条形柱面导体的横截面为半圆形，且该横截面的半径与两个半圆底面的半径相同。

例如，在进行校准测试治具拼接组装的过程中，可将电流传感器105放置于第一半圆柱面导体内部，然后，让通流导体101穿过电流传感器105的内孔，将第二半圆柱面导体与第一半圆柱面导体对接，并分别通过第一紧固件102和第二紧固件107将第二半圆柱面导体、第一半圆柱面以及通流导体进行固定。

本实施例在治具拼接时只需将两个半圆柱面导体对接，使得校准测试治具的连接以及紧固过程更加方便，进一步提高了电流传感器105安装和更换的便利性，以及进一步提高了校准测试治具拼接和安装的便利性。

在一些实施例中，中空桶管状导体103的镂空结构为蜂窝孔状结构104，蜂窝孔状结构104包括多个孔洞，多个孔洞均匀分布。均匀分布的孔洞不影响中空桶管状导体103的磁场和通流能力，即使设置了蜂窝孔状结构104仍能使得中空桶管状导体103的磁场的空腔内磁场处处为零。孔洞的直径大小可根据测试和校准所在的空气流通环境做出不同设计。

进一步的，中空桶管状导体103单位孔洞面积与桶壁面积的占比不小于30%。孔洞面积在该范围中既能达到通流要求，也可以实现桶壁内外的通风和温度平衡。

在另一些实施例中，可参照图5和图6所示，中空桶管状导体103可以为笼状结构。

具体地，镂空结构分布在中空桶管状导体103的侧面上，中空桶管状导体103的侧面由多个条形柱面导体108组成，多个条形柱面导体108间隔设置，且间距相同，间隔的孔隙109即为该镂空结构，间隔的孔隙109大小相同，从而使得镂空结构均匀分布于该中空桶管状导体103的侧面，构成笼状结构。本实施例将中空桶管状导体制作成笼状结构，由于笼状结构的制作简单，因此能够简化中空桶管状导体的制作过程。

在一些实施例中，中空桶管状导体103的外表面涂布绝缘涂层。

本实施例可以避免在测试系统中，除通流导体101、第一紧固件和第二紧固件之外的其他导体与中空桶管状导体103接触，导致中空桶管状导体103抗磁场干扰能力减弱的情况发生。

在一些实施例中，通流导体穿过电流传感器的内孔，以固定电流传感器。

本实施例在电流传感器具有内孔的情况下，可通过通流导体固定电流传感器，无需额外的夹具，且能够保证待测的电流传感器处于中空桶管状导体的轴线位置，进而进一步降低寄生参数对电流传感器校准测试的影响。

本申请实施例的校准测试治具，在电流传感器测试和校准过程中，中空桶管状导体空腔内部电磁感应强度处处为零，可以屏蔽除用于进行校准测试的电流之外的其他电流路径对电流传感器的干扰，保证只有穿过电流传感器自身的电流路径起主导作用，将其它电流路径的影响降低到最小，保证了电流传感器的测试和校准精度。

而且，本申请实施例的校准测试治具将中空桶管状导体与通流导体同轴设置，尽量使得寄生参数最小，不仅能够兼容直流、交流、高带宽的不同测试工况和测试项目，降低测试设备的设计难度，进一步提高测试和校准结果的准确性；再次，还能够在面对不同的测试工况和测试项目的校准测试时，无需选择测试工况和测试项目对应的治具，提高安装操作的便捷性，极大地提高生产、测试和校准的效率。

本申请实施例还提供一种电流传感器的校准测试系统，该校准测试系统包括：上述实施例中的电流传感器的校准测试治具，以及电流供应装置。电流供应装置能够为校准测试治具中的通流导体101提供电流。

具体地，电流供应装置可以按照测试工况，如直流测试、交流测试、带宽测试为通流导体提供不同的电流。

在一些实施例中，电流供应装置为通流导体提供用于进行交流测试的电流、用于进行直流测试的电流、或用于进行带宽测试的电流。

本申请实施例的测试校准系统能够保证电流传感器的作用磁场单一，提高电流传感器的测量精度；测试校准系统中的测试校准治具的寄生参数小，能够兼容直流、交流、高带宽、高低温等多种测试工况，简化了测试校准治具的结构，提高测试和校准的操作便捷性。

以上对本申请实施例所提供的一种电流传感器的校准测试治具及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述电流传感器的校准测试治具包括：通流导体和中空桶管状导体；

所述中空桶管状导体内部用于放置待测试的电流传感器，所述中空桶管状导体上设置有镂空结构；

所述通流导体用于为所述电流传感器提供用于进行校准测试的电流；

所述通流导体与所述中空桶管状导体同轴；所述通流导体沿所述中空桶管状导体的内部轴线方向穿过所述电流传感器，并通过可导电的第一紧固件与所述中空桶管状导体的第一底面的中心电连接，通过可导电的第二紧固件与所述中空桶管状导体的第二底面的中心电连接，以使得所述电流从所述通流导体靠近所述第一紧固件的一端流入所述通流导体，穿过所述电流传感器，在所述电流传感器周围形成磁场，然后经所述第二紧固件流至所述中空桶管状导体，通过所述中空桶管状导体流向所述第一紧固件，以形成完整的测试回路。

2.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述中空桶管状导体由多个柱面导体拼接而成。

3.根据权利要求2所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述多个柱面导体为第一半圆柱面导体和第二半圆柱面导体，所述第一半圆柱面导体半径与所述第二半圆柱面导体半径相同。

4.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述通流导体穿过所述电流传感器的内孔，以固定所述电流传感器。

5.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述镂空结构为蜂窝孔状结构，所述蜂窝孔状结构中包括多个孔洞，所述多个孔洞均匀分布。

6.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述第一紧固件为导电法兰，所述第二紧固件为导电螺栓。

7.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述中空桶管状导体的外表面涂布绝缘涂层。

8.根据权利要求1所述的电流传感器的校准测试治具，其特征在于，所述电流包括：用于进行交流测试的电流、用于进行直流测试的电流、或用于进行带宽测试的电流。

9.一种电流传感器的校准测试系统，其特征在于，所述校准测试系统包括：如权利要求1至8中任一项所述的校准测试治具，以及电流供应装置。

10.根据权利要求9所述的电流传感器的校准测试系统，其特征在于，所述电流供应装置为通流导体提供用于进行交流测试的电流、用于进行直流测试的电流、或用于进行带宽测试的电流。

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