CN104297710A - 一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法，其步骤为：⑴外观检查；⑵通电检查；⑶耐压试验；⑷绝缘电阻检查；⑸校准点的选取；⑹基本误差测量；⑺相对误差测量。本发明提供的大电流传感器的校准方法适用性好，针对相对误差可分别采用大电流源或标准小电阻法进行测量和校准，两种方法都具有较高的测量和校准精度。通过曲线拟合的方法间接地得到测量结果。不仅解决了测量极大电流时，没有足够大电流源的问题，而且保证了测量精度。

Description

一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法

技术领域

本发明属于电器检测设备领域，尤其是一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法。

背景技术

大电流传感器，将大电流按照一定的比例转换成小电压输出的装置，例如罗氏线圈、电流比较仪、霍尔互感器等，从而实现了大电流的实时测量。

大电流传感器的使用比较广泛，但校准缺乏一定的规范和操作标准化、统一化的步骤，对在实际校准过程中操作员造成了很大的障碍，不仅影响了工作效率，还导致很多试验台较差误差大，甚至造成试验台的损坏。因此，亟待解决的问题就是寻求一种具有较好适用性的大电流传感器的校准方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种相对误差小且适用性好的基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法，其步骤为：

⑴外观检查；

⑵通电检查；

⑶耐压试验；

⑷绝缘电阻检查；

⑸校准点的选取：

选取传感器的校准点的原则为下限至上限均匀的选取不少于5个校准点，分别选取量程的10％、30％、50％、80％、100％处。

⑹基本误差测量：

①被校传感器置于校准环境条件下不少于2h；

②测量时除通电导线外，其他所有载流导体与被校传感器之间的距离应大于0.5m；

③被校传感器应置于电流导线的水平垂直几何中心位置；

④待数值稳定5s后，对每个校准点进行读数；

⑺相对误差测量：

对大电流传感器转换比例的相对误差测量，电路接线采用大电流源法接线，计算方法采用曲线拟合法。

而且，所述曲线拟合法对大电流传感器转换比例的相对误差计算公式为：

y＝kx+b

上式中：x—电流值，单位是A

y—电压值，单位是mV

k—大电流传感器转换比例的标称值，单位mV/A

b—表示电压的零值漂移，

将大电流传感器转换比例的标称值与标称的变比值进行比较，得到输出转换比例的相对误差，其计算公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{k-k_0}{k_0}\×100\%$

上式中：γ—输出转换比例的相对误差

k—转换比例系数的实测值，单位mV/A

k₀—大电流传感器转换比例的标称值，单位mV/A。

本发明的优点和积极效果是：

本发明提供的大电流传感器的校准方法适用性好，针对相对误差可采用大电流源进行测量和校准，两种方法都具有较高的测量和校准精度。通过曲线拟合的方法间接地得到测量结果。不仅解决了测量极大电流时，没有足够大电流源的问题，而且保证了测量精度。

附图说明

图1为本发明中测量大电流传感器相对误差的接线结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法，其步骤为：

⑴外观检查；

⑵通电检查；

⑶耐压试验；

⑷绝缘电阻检查；

⑸校准点的选取：

选取传感器的校准点的原则为下限至上限均匀的选取不少于5个校准点，分别选取量程的10％、30％、50％、80％、100％处。

⑹基本误差测量：

①被校传感器置于校准环境条件下不少于2h；

②测量时除通电导线外，其他所有载流导体与被校传感器之间的距离应大于0.5m；

③被校传感器应置于电流导线的水平垂直几何中心位置；

④待数值稳定5s后，对每个校准点进行读数；

⑺相对误差测量：

接线采用大电流源法接线，计算方法采用曲线拟合法。

而且，所述曲线拟合法对大电流传感器转换比例的相对误差计算公式为：y＝kx+b，其中x为电流值，y为电压值，k表示计算出的变比值，b表示电压的零值漂移。最后，将k与标称的变比值进行比较。将大电流传感器转换比例的标称值与标称的变比值进行比较，得到输出转换比例的相对误差，其计算公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{k-k_0}{k_0}\×100\%$

上式中：γ—输出转换比例的相对误差

k—转换比例系数的实测值，单位mV/A

k₀—大电流传感器转换比例的标称值，单位mV/A。

实施例1

送检单位：天津天传电控设备检测有限公司

设备名称：大电流传感器

型号规格：CWT150B

出厂编号：28479-25073

生产单位：PEM

校准日期：2014年6月26日

校准地点：天津天传电控设备检测有限公司计量室

输出电流范围：0-30KA，此次实例选择测量300A～1000A的整百电流值作为校准点

输出电流准确度：±5％

变比：0.2mV/A

变比准确度：±1％

⑴外观及附件检查

大电流传感器的外形结构应完好。开关、按钮、按键等，操作灵活可靠，标志清晰明确，外露件无松动和机械损伤。其铭牌或外壳上应标明其名称、型号、编号、出厂日期和生产厂家。供电电源的标志及电压和频率范围指示明确。

⑵通电检查

大电流传感器已在温度为22℃、湿度为50％RH的环境条件下，放置24小时以上。

在外观检查后，按使用说明书给标准设备通电预热。

⑶耐压试验

采用测量仪表：耐压测试仪MS2670F

生产厂家：南京民盛电子仪器有限公司

测量方法：将试验电压从零平稳的升到规定值(电压规定值请参考产品的说明书)，保持1min，随后以同样的速度将试验电压降到零。

测量结果：试验中绝缘不应出现击穿现象

⑷绝缘电阻测量

采用测量仪表：绝缘电阻表ZV25-3

生产厂家：南京金川电表制造有限公司

测量方法：测量电路与裸露导电部件之间、电路与地之间的绝缘电阻

测量结果：电压为500V，绝缘电阻为100MΩ，符合要求

⑸基本误差的测量

采用标准仪器信息

a、标准电流电压源

设备名称：多功能校准仪

设备型号：5720A

生产单位：Fluke

电流最大输出值：2.2A(可扩展至120A)

电流不确定度：±140ppm

电压最大输出值：1100V

电压不确定度：±45ppm

b、标准数字多用表

名称：数字多用表

型号：8846A

生产单位：Fluke

电流测量范围：AC:1μA～10A

电流测量不确定度：±(0.10％输出+0.04％量程)

电压测量范围：AC:1mV～1000V

电压测量不确定度：±(0.06％输出+0.03％量程)

⑹相对误差测量：

按照大电流源法接线(图1所示)接线，将大电流传感器套在大电流源输出端回路上，调节大电流源分别输出300A至1000A的60Hz交流电流信号，并连接一块数字多用表显示其转换后的电压信号，将电流值与电压值一一对应后，利用excel表格拟合出曲线的计算公式为y＝kx+b，其中x为电流值，y为电压值，k表示计算出的变比值，b表示电压的零值漂移。最后，将其与标称的变比值进行比较。

测量结果

大电流源输出电流值：300A,400A,500A,600A,700A,800A,900A,1000A

相应电流值测量10次，求其电压平均值为：

60.1464mV,80.1895mV,100.224mV,120.267mV

140.322mV,160.358mV,180.402mV,200.448mV

拟合点坐标：(300，60.1464)、(400，80.1895)、(500，100.224)、(600，120.267)、(700，140.322)、(800，160.358)、(900，180.402)、(1000，200.448)、

回路电流测试仪标定的变比：0.2mV/A

利用excel表格，大电流传感器测量的变比：0.2004mV/A。

将大电流传感器转换比例的标称值与标称的变比值进行比较，得到输出转换比例的相对误差，其计算公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{k-k_0}{k_0}\×100\%$

上式中：γ—输出转换比例的相对误差

k—转换比例系数的实测值，单位mV/A

k₀—大电流传感器转换比例的标称值，单位mV/A。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种基于曲线拟合法的大电流传感器校准方法，其特征在于：其步骤为：

⑴外观检查；

⑵通电检查；

⑶耐压试验；

⑷绝缘电阻检查；

⑸校准点的选取：

选取传感器的校准点的原则为下限至上限均匀的选取不少于5个校准点，分别选取量程的10％、30％、50％、80％、100％处。

⑹基本误差测量：

①被校传感器置于校准环境条件下不少于2h；

②测量时除通电导线外，其他所有载流导体与被校传感器之间的距离应大于0.5m；

③被校传感器应置于电流导线的水平垂直几何中心位置；

④待数值稳定5s后，对每个校准点进行读数；

⑺相对误差测量：

对大电流传感器转换比例的相对误差测量，电路接线采用大电流源法接线，计算方法采用曲线拟合法。

2.根据权利要求1所述的大电流传感器的校准方法，其特征在于：曲线拟合法对大电流传感器转换比例的相对误差计算公式为：y＝kx+b，其中x为电流值，y为电压值，k表示计算出的变比值，最后，将大电流传感器转换比例的标称值k与标称的变比值k0进行比较，得到输出转换比例的相对误差，其计算公式为：

$\mathrm{\γ}=\frac{k-k_0}{k_0}\×100\%$

上式中：γ—输出转换比例的相对误差

k—转换比例系数的实测值，单位mV/A

k₀—大电流传感器转换比例的标称值，单位mV/A。