CN115078797A - 一种电流测量方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流测量方法和装置，该方法包括：通入待测电流；第一和第二电流检测单元分别实时检测待测电流，得到第一和第二转换信号；第一和第二信号调理单元分别对第一、第二转换信号进行信号调理并得到第一和第二调理信号；有效值转换单元对第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；阈值判断单元比较待判断信号与预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；数据选择单元根据数据选择控制信号选择性输出第一或第二调理信号；量程指示单元输出高低量程指示信号，并实时同步高低量程显示状态；根据调理信号以及高低量程信号，推算出待测电流的幅值、相位和频率。本发明可实现宽测量范围。

Description

一种电流测量方法和装置

技术领域

本发明涉及电流测量技术领域，尤其涉及一种电流测量方法和装置。

背景技术

随着智能电网、智慧交通、智能家居、智能工厂的蓬勃发展，电子设备对电流测量的需求量显著提升，同时也对电流测量的高精度、宽测量范围提出愈加严苛的要求。

现常用于电流测量的传感器包括分流器、霍尔电流传感器和磁通门电流传感器。分流器在过载时存在温度急剧升高而导致精度严重超差的问题，难以兼顾测量范围和精度。霍尔电流传感器和磁通门电流传感器需要借助聚磁环结构放大磁场提高测量精度，由于聚磁环结构存在磁通饱和的问题，所以需要增大聚磁环截面积和体积以扩展测量范围，导致传感器的体积庞大，结构笨重，价格昂贵。

目前，电流测量传感器存在测量范围窄的问题。

发明内容

本发明提供了一种电流测量方法和装置，以解决现有电流测量范围窄的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种电流测量方法，应用于电流测量装置，所述电流测量装置包括：第一电流检测单元和第二电流检测单元，第一信号调理单元和第二信号调理单元，有效值转换单元，阈值判断单元，数据选择单元和量程指示单元；

所述电流测量方法包括：

通入待测电流；

所述第一电流检测单元实时检测所述待测电流，并得到第一转换信号；所述第二电流检测单元实时检测所述待测电流，并得到第二转换信号；

所述第一信号调理单元对所述第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，所述第一信号调理单元中存储有预设高低量程切换阈值；所述第二信号调理单元对所述第二转换信号进行信号调理并得到第二调理信号；

所述有效值转换单元对所述第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；

所述阈值判断单元比较所述待判断信号与所述预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；

所述数据选择单元根据所述数据选择控制信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号；

所述量程指示单元输出所述高低量程指示信号，并实时同步高低量程显示状态；

根据所述数据选择单元输出的调理信号以及所述量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出所述待测电流的幅值、相位和频率。

根据本发明的另一方面，提供了一种电流测量装置，包括：第一电流检测单元和第二电流检测单元，第一信号调理单元和第二信号调理单元，有效值转换单元，阈值判断单元，数据选择单元，量程指示单元和处理单元；

所述第一电流检测单元用于实时检测通入的待测电流，并得到第一转换信号；所述第一信号调理单元用于对所述第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，所述第一信号调理单元中存储有预设高低量程切换阈值；所述有效值转换单元用于对所述第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；

所述第二电流检测单元用于实时检测通入的所述待测电流，并得到第二转换信号；所述第二信号调理单元用于对所述第二转换信号进行信号调理，并得到第二调理信号；

所述阈值判断单元用于比较所述待判断信号与所述预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；

所述数据选择单元用于根据所述数据选择控制信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号；

所述量程指示单元用于根据所述高低量程指示信号，实时同步高低量程显示状态；

所述处理单元用于根据所述数据选择单元输出的调理信号以及所述量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出所述待测电流的幅值、相位和频率。

本发明中，执行电流测量方法的电流测量装置包括2个相互独立的电流检测单元，可用于测量不同量程范围的待测电流，提高测量范围，还能够避免信号丢失。阈值判断单元动态比较待判断信号与预设高低量程切换阈值的大小，实时接通第一调理信号或者第二调理信号，可实现高精度测量。实现了多量程、高精度的电流测量。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例提供的一种电流测量方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电流测量装置的示意图；

图3是本发明实施例提供的信号调理单元的示意图；

图4是本发明实施例提供的信号处理电路的电路示意图；

图5是本发明实施例提供的另一种信号处理电路的电路示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

图1是本发明实施例提供的一种电流测量方法的示意图。本实施例可适用于对电流进行测量的情况，该方法可以由电流测量装置来执行，该电流测量装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该电流测量装置可配置于任意需要进行电流测量的电子设备中。

图2是本发明实施例提供的一种电流测量装置的示意图，该电流测量装置包括第一电流检测单元101和第二电流检测单元102，第一信号调理单元103和第二信号调理单元104，有效值转换单元105，阈值判断单元106，数据选择单元107，量程指示单元108以及处理单元109。该电流测量装置中通入待测电流后，电流测量装置执行本实施例中的电流测量方法以对通入的待测电流进行测量。

如图1所示，电流测量方法包括：

步骤S11、通入待测电流；

步骤S12、第一电流检测单元实时检测待测电流，并得到第一转换信号；第二电流检测单元实时检测待测电流，并得到第二转换信号；

步骤S13、第一信号调理单元对第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，第一信号调理单元中存储有预设高低量程切换阈值；第二信号调理单元对第二转换信号进行信号调理并得到第二调理信号；

步骤S14、有效值转换单元对第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；

步骤S15、阈值判断单元比较待判断信号与预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；

步骤S16、数据选择单元根据数据选择控制信号选择性输出第一调理信号或第二调理信号；

步骤S17、量程指示单元输出高低量程指示信号，并实时同步高低量程显示状态；

步骤S18、根据数据选择单元输出的调理信号以及量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出待测电流的幅值、相位和频率。

本实施例中，第一电流检测单元实时检测通入的待测电流，并将检测得到的信号进行转换以得到第一转换信号。第二电流检测单元实时检测通入的待测电流，并将检测得到的信号进行转换以得到第二转换信号。电流检测单元检测到的信号可以是与待测电流相关的电信号也可以是与待测电流相关的磁信号，对检测得到的信号进行转换后得到转换信号。在此不具体赘述电流检测单元的检测过程，该电流检测单元为第一电流检测单元和第二电流检测单元中任意一个。

可选第一电流检测单元的测量精度高于第二电流检测单元的测量精度，第一电流检测单元的测量范围小于第二电流检测单元的测量范围。第一电流检测单元的测量精度优于第二电流检测单元的测量精度，那么第一转换信号的精度优于第二转换信号的精度。第二电流检测单元的测量范围宽于第一电流检测单元的测量范围，那么第一转换信号的范围小于第二转换信号的范围。

第一电流检测单元可以是闭环电流系统或基于磁通门原理的电流系统，但不限于此。第二电流检测单元可以是开环电流系统或基于阵列原理的电流系统，但不限于此。可选第一电流检测单元和第二电流检测单元的电路板可以共用且在电路板的不同分区放置器件，那么不会因测量范围拓宽而导致测量装置体积增加。

可以理解，第一电流检测单元和第二电流检测单元相互独立，可同步进行电流精确检测，电流检测过程互不干扰，互不制约，独立运行，呈现了信号双保险，避免信号丢失。

本实施例中，第一信号调理单元与第一电流检测单元电连接，第一信号调理单元接收第一电流检测单元输出的第一转换信号，并对第一转换信号进行信号调理，可以得到第一调理信号。相应的，第二信号调理单元与第二电流检测单元电连接，第二信号调理单元接收第二电流检测单元输出的第二转换信号，并对第二转换信号进行信号调理，可以得到第二调理信号。其中，第一信号调理单元中预先设置有预设高低量程切换阈值。

可选第一信号调理单元对第一转换信号进行信号调理包括：第一信号调理单元对第一转换信号进行滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定的处理；第二信号调理单元对第二转换信号进行信号调理包括：第二信号调理单元对第二转换信号进行滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定的处理。该信号调理单元可以确保电流测量装置的高精度、低温漂。

可以理解，第一电流检测单元通过第一信号调理单元进行信号调理，第二电流检测单元通过第二信号调理单元进行信号调理，调理过程相互独立，互不干扰，互不制约，独立运行，呈现了信号双保险，避免信号丢失。另外，信号调理单元可以对转换信号自主、自由的进行信号调理，本领域技术人员可以根据实际需求自由设定电流测量装置的高低量程，理论上不受限制。

图3是本发明实施例提供的信号调理单元的示意图，如图3所示，信号调理单元具有滤波子单元201、零点修正子单元202、增益调节子单元203、非线性补偿子单元204、温度补偿子单元205和阈值电压设定子单元206的功能。滤波子单元201对转换信号进行滤波处理；零点修正子单元202对滤波处理后的转换信号进行零点修正；增益调节子单元203对零点修正后的转换信号进行增益调节；非线性补偿子单元204对增益调节后的转换信号进行非线性补偿处理；温度补偿子单元205对非线性补偿处理后的转换信号进行温度补偿处理；阈值电压设定子单元206根据温度补偿处理后的转换信号进行阈值电压设定。信号调理单元接收转换信号，并对转换信号进行多个信号调理操作后，将转换信号变换为调理信号。

需要说明的是，信号调理单元对转换信号进行的信号调理操作至少包括：滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定，但不限于此，还可能包括其他信号调理操作；另外，转换信号进行的信号调理操作顺序不限于此，还可能是其他信号调理操作顺序。在此信号调理单元为第一信号调理单元和第二信号调理单元中任意一个。

可选任一信号调理单元为单一式信号调理单元，或者，任一信号调理单元为具有多个相同子单元的组合式信号调理单元。即电流测量装置中第一信号调理单元为单一信号调理单元，第二信号调理单元为单一信号调理单元；在其他实施例中，还可选第一信号调理单元为组合式信号调理单元且每个子单元执行完整的信号调理流程，第二信号调理单元为组合式信号调理单元且每个子单元执行完整的信号调理流程。

本实施例中，有效值转换单元与第一信号调理单元电连接，有效值转换单元接收第一信号调理单元输出的第一调理信号，并对第一调理信号进行真有效值转换，可以得到待判断信号。可选有效值转换单元为RMS-DC真有效值转换单元；RMS-DC真有效值转换单元为快速响应器件，不会影响信号切换速度。

阈值判断单元与有效值转换单元电连接，阈值判断单元接收有效值转换单元输出的待判断信号，还从第一信号调理单元获取预设高低量程切换阈值，阈值判断单元比较待判断信号与预设高低量程切换阈值的大小，根据比较结果输出数据选择控制信号及高低量程指示信号。需要说明的是，根据比较结果输出的高低量程指示信号应为输出高量程指示信号或输出低量程指示信号，高量程指示信号通常为高电平信号，低量程指示信号通常为低电平信号。

需要说明的是，阈值判断单元为快速响应器件，其动态比较待判断信号与预设高低量程切换阈值的大小。

数据选择单元分别与第一、第二信号调理单元和阈值判断单元电连接，数据选择单元接收第一信号调理单元输出的第一调理信号和第二信号调理单元输出的第二调理信号，同时，数据选择单元接收阈值判断单元输出的数据选择控制信号，根据该数据选择控制信号实时选择性地接通并输出第一调理信号或第二调理信号。在此可选阈值判断单元输出的数据选择控制信号作为数据选择单元的控制信号。在其他实施例中，还可选阈值判断单元输出的高低量程指示信号作为数据选择单元的控制信号。数据选择单元为快速响应器件，可实现高速、无缝切换量程，既保证了低量程下电流测量的高精度和信号幅值，又有效地拓宽了测量范围和线性区间，单一的信号传递方式还不存在因开关速度原因导致的测量信号丢失。

可选数据选择单元为具有接收外部控制多选一功能的开关模块，该开关模块为模拟开关、或多路复用器、或电磁式继电器。例如，数据选择单元同时接收阈值判断单元输出的数据选择控制信号和高低量程指示信号，数据选择单元可以选择将数据选择控制信号作为控制信号，也可以选择将高低量程指示信号作为控制信号，在控制信号的控制下，数据选择控制单元选择性的输出第一调理信号或第二调理信号。数据选择单元为带控制信号的高速多选一功能的开关模块，任一时刻只会接通一个调理信号，不存在测量信号紊乱或者丢失问题。

量程指示单元与阈值判断单元电连接，量程指示单元接收阈值判断单元输出的高低量程指示信号，根据高低量程指示信号实时同步高低量程显示状态。可选量程指示单元可以通过发光二极管或者显示屏显示量程状态，同时输出高电平或者低电平的量程指示信号，冗余设计，提高功能安全，显著降低数据传递错误率。

处理单元分别与数据选择单元和量程指示单元电连接，接收数据选择单元输出的第一调理信号或第二调理信号，还接收量程指示单元输出的高低量程指示信号及高低量程显示状态。处理单元根据调理信号、高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出待测电流的幅值、相位和频率等特征，实现对待测电流的测量。可选处理单元为具备A/D转换功能、运算处理功能、通讯功能的数字电路，或者数字显示屏，方便后端信号采样和快速识别。

可选电流测量装置的输出信号包括数据选择单元的输出信号以及量程指示单元的高低量程指示信号和高低量程显示状态。可以理解，输出信号包括数据选择单元输出的信号和量程指示单元输出的指示信号两部分，那么数据选择单元输出相同的信号在量程指示单元不同的信号状态下，可以代表不同大小的待测电流。显而易见，这样的设置可以有效提高低量程范围内待测电流信号的测量信号的幅值，从而降低后端采样设备精度要求及造价，提高了采样的便利性和可靠性。

本发明中，执行电流测量方法的电流测量装置包括2个相互独立的电流检测单元，可用于测量不同量程范围的待测电流，提高测量范围，还能够避免信号丢失。阈值判断单元动态比较待判断信号与预设高低量程切换阈值的大小，实时接通第一调理信号或者第二调理信号，可实现高精度测量。实现了多量程、高精度的电流测量。

可选电流测量方法还包括：数据选择单元还根据高低量程指示信号选择性输出第一调理信号或第二调理信号。数据选择单元可以同时接收阈值判断单元输出的数据选择控制信号和高低量程指示信号，数据选择单元可以选择将数据选择控制信号作为控制信号，也可以选择将高低量程指示信号作为控制信号，在控制信号的控制下，数据选择控制单元选择性的输出第一调理信号或第二调理信号。

可选阈值判断单元比较待判断信号与预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号，包括：阈值判断单元在检测到待判断信号小于预设高低量程切换阈值时输出低电平控制信号；或者，阈值判断单元在检测到待判断信号大于或等于预设高低量程切换阈值时输出高电平控制信号。

可选数据选择单元根据数据选择控制信号选择性输出第一调理信号或第二调理信号包括：数据选择单元在接收到低电平控制信号后输出第一调理信号，且量程指示单元在接收到低电平控制信号后输出量程低电平指示信号并显示低量程状态；或者，数据选择单元在接收到高电平控制信号后输出第二调理信号，且量程指示单元在接收到高电平控制信号后输出量程高电平指示信号并显示高量程状态。

本实施例中，当阈值判断单元检测到待判断信号小于预设高低量程切换阈值时，阈值判断单元输出低电平控制信号，该低电平控制信号即为低量程指示信号。数据选择单元接收到低电平控制信号，并在低电平控制信号的控制下输出第一调理信号。同时，量程指示单元接收到低电平控制信号，并根据低电平控制信号输出量程低电平指示信号，并实时同步显示为低量程状态。

反之，当阈值判断单元检测到待判断信号大于或等于预设高低量程切换阈值时，阈值判断单元输出高电平控制信号，该高电平控制信号即为高量程指示信号。数据选择单元接收到高电平控制信号，并在高电平控制信号的控制下输出第二调理信号。同时，量程指示单元接收到高电平控制信号，并根据高电平控制信号输出量程高电平指示信号，并实时同步显示为高量程状态。

如上所述，信号调理单元、有效值转换单元、阈值判断单元、数据选择单元和量程指示单元构成电流测量装置的信号处理电路，可以更好地配合和发挥电流测量方法的拓宽电流测量范围的优势。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电流测量装置，该电流测量装置可以执行上述任意实施例所述的电流测量方法。

参考图2所示，电流测量装置包括：第一电流检测单元101和第二电流检测单元102，第一信号调理单元103和第二信号调理单元104，有效值转换单元105，阈值判断单元106，数据选择单元107，量程指示单元108以及处理单元109。第一电流检测单元101用于实时检测通入的待测电流，并得到第一转换信号；第一信号调理单元103用于对第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，第一信号调理单元103中存储有预设高低量程切换阈值；有效值转换单元105用于对第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；第二电流检测单元102用于实时检测通入的待测电流，并得到第二转换信号；第二信号调理单元104用于对第二转换信号进行信号调理，并得到第二调理信号；阈值判断单元106用于比较待判断信号与预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；数据选择单元107用于根据数据选择控制信号选择性输出第一调理信号或第二调理信号；量程指示单元108用于根据高低量程指示信号，实时同步高低量程显示状态；处理单元109用于根据数据选择单元输出的调理信号以及量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出待测电流的幅值、相位和频率。

如上所述，信号调理单元、有效值转换单元、阈值判断单元、数据选择单元和量程指示单元构成电流测量装置的信号处理电路，可以更好地配合和发挥电流测量方法的拓宽电流测量范围的优势。

图4是本发明实施例提供的信号处理电路的电路示意图。如图4所示，可选第一信号调理单元包括调理芯片N1及其外围电容元件C7，第二信号调理单元包括调理芯片N2及其外围电容元件C8，N1和N2均具备滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定功能。RMS-DC真有效值转换单元包括具有RMS-DC真有效值转换功能的芯片N3及其外围电容元件C5和C6。阈值判断单元包括电压比较器N4。数据选择单元包括带有使能引脚的高速双通道模拟开关SW。量程指示单元具有量程状态显示和量程信号指示功能。执行量程状态显示功能的结构包括发光二极管LED1&LED2及限流电阻R1&R2。

图4中，信号V1+、V1-代表第一电流检测单元输出的第一转换信号V1的差分形式，信号V2+、V2-代表第二电流检测单元输出的第二转换信号V2的差分形式。Vo1代表第一信号调理单元输出的第一调理信号，Vo2代表第二信号调理单元输出的第二调理信号。V+、V-、GND为供电电压；VF代表量程指示单元送出的量程指示信号，VF分为高电平或低电平；Vout是信号处理电路的输出信号，Vout也可以作为输出信号端接入后续处理单元，处理单元如模拟电路、或具备A/D转换功能的数字电路、或具备运算处理功能的数字电路、或具备通讯功能的数字电路、或数字显示屏。

第一转换信号V1+、V1-经调理芯片N1进行信号调理后输出为第一调理信号Vo1。第一调理信号Vo1经RMS-DC真有效值转换芯片N3进行RMS-DC真有效值转换后输出为直流的待判断信号VD。直流的待判断信号VD接入电压比较器N4的正向输入端即第3引脚，电压比较器N4的反向输入端即第2引脚接入调理芯片N1的第4引脚，电压比较器N4的反向输入端用于接收调理芯片N1设定的预设高低量程切换阈值电压VREF。

第二转换信号V2+、V2-经调理芯片N2进行信号调理后输出为第二调理信号Vo2。第二调理信号Vo2传输至模拟开关SW的引脚S2。

当VD＜VREF时，电压比较器N4的第1引脚输出低电平，相应的量程指示信号VF为低电平，指示低量程的LED1灯亮而指示高量程的LED2灯灭。同时，模拟开关SW的控制引脚A1为低电平，引脚D与S1接通，输出第一调理信号Vo1。

当VD＞VREF时，电压比较器N4的第1引脚输出高电平，相应的量程指示信号VF为高电平，指示高量程的LED2灯亮而指示低量程的LED1灯灭。同时，模拟开关SW的控制引脚A1为高电平，引脚D与S2接通，输出第二调理信号Vo2。

图4所示信号处理电路的状态详见下表1。

值得一提的是，调理信号Vo1、Vo2可以根据实际需要设置为相同的动态范围或者设置为不同的动态范围，两个信号的动态范围互不干扰、互不制约且独立运行，可以呈现信号双保险的效果，进而有效避免信号丢失，同时具备高速切换功能的模拟开关SW同一时刻只能接通唯一调理信号Vo1或Vo2，不参与信号控制，所以不会影响信号传输速率或造成数据紊乱及丢失。

需要注意的是，信号处理电路的输出信号包括数据选择单元的输出信号以及量程指示单元的量程指示信号两部分，即相同的数据选择单元输出信号在不同的量程指示信号状态下，代表不同大小的待测电流，所以，后续处理单元必须综合数据选择单元输出的信号和量程指示单元输出的信号才能准确换算出待测电流幅值、相位和频率等信息。此外，发光二极管LED1、LED2的设置，可以方便、直观、初步判断待测电流范围，极大地提升了电流测试装置的适用性。

为进一步提高不同区间电流的测量精度，可以根据实际需要划分出更多的量程。图5是本发明实施例提供的另一种信号处理电路的电路示意图。图5提供的信号处理电路的工作机理与图4高度相似，相似之处不做赘述。两者的不同之处在于，图5中第一信号调理单元设置有两个功能相同的信号调理子单元，第二信号调理单元设置有两个功能相同的信号调理子单元，同时RMS-DC真有效值转换单元增加至两组，电压比较器分成四路，量程状态指示灯增至五个，模拟开关更换为8通道。

RMS-DC真有效值转换芯片N3-1、N3-2分别采集并转换低量程、高量程的高档位信号。

电压比较器N4A实时比较待判断信号VD1与预设的量程切换阈值电压VREF1，并输出量程指示信号VF1。电压比较器N4B实时比较待判断信号VD1与预设的量程切换阈值电压VREF2，并输出量程指示信号VF2。电压比较器N4C实时比较待判断信号VD2与预设的量程切换阈值电压VREF3，并输出量程指示信号VF3。电压比较器N4D实时比较待判断信号VD2与预设的量程切换阈值电压VREF4，并输出量程指示信号VF4。

量程指示信号VF1～VF4的电平高低控制LED1～5的状态，使得模拟开关SW选择对应的通道接通。其中电压比较器N4D的输出信号用于控制LED5的状态，用于显示是否超出最大电流测量区间。更加详细的量程状态划分及LED显示意义请参考下表2。

显而易见，这样的设置可以有效提高低量程范围内待测电流的幅值，从而降低电流测量装置的采样准确度要求和造价，提高了信息采集的便利性和可靠性。进一步的，第一信号调理单元和第二信号调理单元可以根据实际需要合理设置多个信号调理子单元，同时划分出更多的量程，可进一步提高不同区间的电流测量精度。

综上所述，本发明将两种不同的电流检测单元集成在一起，利用高速的数据选择单元实现数据传递和高低量程的自动、快速切换，有效地解决了传统隔离式电流测试方法中体积大、测量范围窄、造价高的问题，本发明提供的电流测量装置具有节约空间、精度高、测量范围宽等优点。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流测量方法，其特征在于，应用于电流测量装置，所述电流测量装置包括：第一电流检测单元和第二电流检测单元，第一信号调理单元和第二信号调理单元，有效值转换单元，阈值判断单元，数据选择单元和量程指示单元；

所述电流测量方法包括：

通入待测电流；

所述第一电流检测单元实时检测所述待测电流，并得到第一转换信号；所述第二电流检测单元实时检测所述待测电流，并得到第二转换信号；

所述第一信号调理单元对所述第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，所述第一信号调理单元中存储有预设高低量程切换阈值；所述第二信号调理单元对所述第二转换信号进行信号调理并得到第二调理信号；

所述有效值转换单元对所述第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；

所述阈值判断单元比较所述待判断信号与所述预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；

所述数据选择单元根据所述数据选择控制信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号；

所述量程指示单元输出所述高低量程指示信号，并实时同步高低量程显示状态；

根据所述数据选择单元输出的调理信号以及所述量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出所述待测电流的幅值、相位和频率。

2.根据权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，所述第一电流检测单元的测量精度高于所述第二电流检测单元的测量精度，所述第一电流检测单元的测量范围小于所述第二电流检测单元的测量范围。

3.根据权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，所述第一信号调理单元对所述第一转换信号进行信号调理包括：

所述第一信号调理单元对所述第一转换信号进行滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定的处理；

所述第二信号调理单元对所述第二转换信号进行信号调理包括：

所述第二信号调理单元对所述第二转换信号进行滤波、零点修正、增益调节、非线性补偿、温度补偿和阈值电压设定的处理。

4.根据权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，还包括：所述数据选择单元还根据所述高低量程指示信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号。

5.根据权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，所述阈值判断单元比较所述待判断信号与所述预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号，包括：

所述阈值判断单元在检测到所述待判断信号小于所述预设高低量程切换阈值时输出低电平控制信号；或者，

所述阈值判断单元在检测到所述待判断信号大于或等于所述预设高低量程切换阈值时输出高电平控制信号。

6.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，所述数据选择单元根据所述数据选择控制信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号包括：

所述数据选择单元在接收到所述低电平控制信号后输出所述第一调理信号，且所述量程指示单元在接收到所述低电平控制信号后输出量程低电平指示信号并显示低量程状态；或者，

所述数据选择单元在接收到所述高电平控制信号后输出所述第二调理信号，且所述量程指示单元在接收到所述高电平控制信号后输出量程高电平指示信号并显示高量程状态。

7.根据权利要求1所述的电流测量方法，其特征在于，所述电流测量装置的输出信号包括所述数据选择单元的输出信号以及所述量程指示单元的高低量程指示信号和高低量程显示状态。

8.一种电流测量装置，其特征在于，包括：第一电流检测单元和第二电流检测单元，第一信号调理单元和第二信号调理单元，有效值转换单元，阈值判断单元，数据选择单元，量程指示单元和处理单元；

所述第一电流检测单元用于实时检测通入的待测电流，并得到第一转换信号；所述第一信号调理单元用于对所述第一转换信号进行信号调理，并得到第一调理信号，其中，所述第一信号调理单元中存储有预设高低量程切换阈值；所述有效值转换单元用于对所述第一调理信号进行真有效值转换，并得到待判断信号；

所述第二电流检测单元用于实时检测通入的所述待测电流，并得到第二转换信号；所述第二信号调理单元用于对所述第二转换信号进行信号调理，并得到第二调理信号；

所述阈值判断单元用于比较所述待判断信号与所述预设高低量程切换阈值，并输出高低量程指示信号及数据选择控制信号；

所述数据选择单元用于根据所述数据选择控制信号选择性输出所述第一调理信号或所述第二调理信号；

所述量程指示单元用于根据所述高低量程指示信号，实时同步高低量程显示状态；

所述处理单元用于根据所述数据选择单元输出的调理信号以及所述量程指示单元输出的高低量程指示信号和高低量程显示状态，推算出所述待测电流的幅值、相位和频率。

9.根据权利要求8所述的电流测量装置，其特征在于，任一信号调理单元为单一式信号调理单元，或者，任一所述信号调理单元为具有多个相同子单元的组合式信号调理单元。

10.根据权利要求8所述的电流测量装置，其特征在于，所述数据选择单元为具有接收外部控制多选一功能的开关模块，该开关模块为模拟开关、或多路复用器、或电磁式继电器。

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