[发明专利]一种数字式交直流电流转换测量装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电学计量技术领域，特别是涉及一种数字式交直流电流转换测量装置和方法。

背景技术

交流电流的溯源目前还没有实现自然基准或实物交流电流标准，目前国内外对交流电流的溯源通常是采用交直流电流转换测量的方法，即通过交流电流的有效值与标准直流电流进行比较，用直流电流的量值确定交流电流的量值。在现有技术中，实现交流电流和直流电流比较的关键仪器是以热电偶为核心的热电变换器。热电偶的工作原理是基于赛贝克效应，即将两种不同的导体两端连接起来形成回路，如果两连接点温度不同，则在回路中形成热电效应产生的电动势，也称为塞贝克电动势，应用这个原理可以制成热电变换器。热电变换器由加热丝和热电偶组成，将电流通过加热丝，可以在加热丝上产生焦耳热给热电偶加热，使热电偶产生热电势，热电势大小取决于热偶材料和通过加热丝的电流，热电变换器即可由直流电流产生热电势，也可由交流电流产生热电势，在加热丝频响很好的情况下，直流电流与等量的交流电流有效值具有相同的热电效应，输出相同的热电势，由此可实现交流电流与直流电流的比较，从而实现用直流电流的量值来确定交流电流的量值。其中交流电流一个周期T的有效值定义为公式：

IAC(rms)=1T∫0T{I(t)}2dt]]>

在现有技术中，以热电变换器作为交直流电流转换器件，实现了模拟式交直流电流转换测量的标准装置，测量原理如图1所示，热电变换器的输入端分别连接标准直流源、被校交流源，热电变换器的输出端连接直流数字电压表；首先向热电变换器中通入与被测交流电流量值相同的直流电流正向值，在热电变换器中发热产生热电势，其输出端由直流数字电压表可检测出热电势，经过约2～3分钟的热平衡可得到较稳定的结果，通常为十几毫伏，然后再通入被测交流电流，同样在热电变换器中发热产生热电势，其输出端也可由直流数字电压表检测出热电势，也要经过约2～3分钟的热平衡得到较稳定的结果，最后再向热电变换器中通入与被测交流量值相同的直流电流负向值，再经过约2～3分钟的热平衡得到较稳定的结果；由直流正反向电流产生的热电势的平均值为标准值，被测交流电流产生的热电势与其之比即为被测交流电流与标准直流电流之比，由此可以导出被测交流电流的量值。上述模拟式交直流电流转换测量存在的问题是，响应速度慢，一个测量过程大约需要十分钟；输出电压幅度小，一般仅有十几毫伏，测量热偶输出的直流电压的准确度不易提高；另外当电流过大时加热丝会烧毁，热电变换器易过载损坏。

发明内容

本发明根据现有技术存在的缺陷，提出一种数字式交直流转换测量的装置和方法，改善现有的以热电变换器作为交直流电流转换器件的模拟式交直流转换测量存在的响应速度慢、输出电压幅度小、易过载烧毁等问题。

本发明的技术方案是：