專利名稱：微電流表自動校正方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電流表校正設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種高壓設(shè)備絕緣性能在等溫松弛電流法(IRC)測試系統(tǒng)中用的微電流表的校正方法及其裝置。
背景技術(shù)：
電流信號檢測是評估高壓設(shè)備中絕緣材料絕緣狀態(tài)的重要手段，按被測電流的性質(zhì)，被測電流信號可分為兩大類一種是高壓設(shè)備絕緣在高壓電場下的極化松弛電流，另一種是高壓設(shè)備絕緣在高壓電場撤去后的去極化松弛電流。等溫松弛電流法(IRC)是一種基于電流信號檢測的新型非破壞性絕緣狀態(tài)檢測法，其基本理是在常溫下預(yù)先對高壓設(shè)備絕緣施加某一特定的高壓極化電場，在極化一段時(shí)間后，撤去高壓極化電場，并檢測高壓設(shè)備絕緣隨后的去極化松弛電流。由于去極化松弛電流中蘊(yùn)含著豐富的絕緣材料微觀性能信息，通過相關(guān)分析可得出絕緣材料相關(guān)的微觀參數(shù)、介電損耗、老化因子等參數(shù)，因此等溫松弛電流法可為高壓設(shè)備絕緣狀態(tài)評估提供可靠的依據(jù)。電力高壓設(shè)備絕緣的去極化松弛電流幅值一般在皮安級至飛安級，其檢測過程中受檢測設(shè)備性能、外界環(huán)境的影響比基于極化電流的常規(guī)檢測法更嚴(yán)重。由于等溫松弛電流(IRC)測試系統(tǒng)中集成了電流表模塊， 為了使其測試精度接近精密靜電計(jì)級電流表，需要在系統(tǒng)電流表模塊安裝完成后對其進(jìn)行校正，使其所測數(shù)據(jù)與精密電流表更加接近。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微電流表自動校正方法及其裝置，解決了高壓設(shè)備絕緣性能在等溫松弛電流法(IRC)測試系統(tǒng)中用的微電流表的測試精度低的問題，利用該方法或校正裝置校正，可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計(jì)級電流表; 其方法簡便合理、原理獨(dú)特、精度較高；其裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定；可滿足高壓設(shè)備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。本發(fā)明之一是這樣實(shí)現(xiàn)的一種微電流表自動校正方法，其特征在于以線性擬合修正為基礎(chǔ)，使待校電流表示值向精密電流表靠近的方法，具有如下步驟
a、采集標(biāo)準(zhǔn)電流曲線使用精密電壓源(2)，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)，由精密電流表(5)測得一條標(biāo)準(zhǔn)電流曲線(或壓電曲線)；
b、用精密電壓源(2)經(jīng)待校電流表(6)測得一條待校電流曲線(或壓電曲線)；
C、使用數(shù)據(jù)擬合得出兩曲線的參數(shù)，如斜率與截距，再通過系數(shù)校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標(biāo)準(zhǔn)電流表，即使待校電流曲線與精密電流曲線靠近并誤差盡量小。所述的微電流表自動校正方法，其特征在于上述的b為由轉(zhuǎn)換模塊(4)自動控制切換，再由精密電壓源(2)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)，經(jīng)待校電流表(6)測得一條待校電流曲線。所述的微電流表自動校正方法，其特征在于，利用壓電曲線的線性特征，僅由預(yù)設(shè)的有限個(gè)電壓值對應(yīng)的電流值點(diǎn)，線性擬合出精密電流表與待校電流表的各量程對應(yīng)的 U-I曲線；進(jìn)行參數(shù)修正后，優(yōu)化整個(gè)量程范圍內(nèi)待校電流表所測的電流值。
本發(fā)明之二是這樣實(shí)現(xiàn)的一種微電流表自動校正裝置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分；硬件部分由電腦(1)、精密電壓源(2)、標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)、轉(zhuǎn)換模塊(4)、精密電流表(5 )、待校電流表(6 )組成；電腦(1)通過通訊接口( 7 )實(shí)現(xiàn)對精密電流源(2 )的通訊與控制連接，精密電壓源輸出通過耐高壓導(dǎo)線(8)與標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)連接，標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)通過耐高壓導(dǎo)線(9)與轉(zhuǎn)換模塊(4)相連接，轉(zhuǎn)換模塊(4)具有兩路輸出，一路通過同軸電纜(10) 接至精密電流表(5 )，另一路通過同軸電纜(11)與待校電流表(6 )相連；精密電流表(5 )通過通訊線(12 )與電腦(1)相連接，實(shí)現(xiàn)精密電流表(5 )的控制與采集；待校電流表(6 )通過 USB采集卡數(shù)據(jù)線(13)與電腦(1)相連接，實(shí)現(xiàn)待校電流(6)表的控制與采集；軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實(shí)現(xiàn)對待校電流表自動校正，校正系統(tǒng)的校正結(jié)果以校正曲線的形式給出。所述的轉(zhuǎn)換模塊(4)，由程控繼電器控制實(shí)現(xiàn)自動換接，繼電器(14)控制標(biāo)準(zhǔn)電流采集電路的開斷，繼電器(15)控制待校電流采集電路的開斷。本發(fā)明的積極效果是有效解決了長期以來現(xiàn)有技術(shù)中一直存在的且一直未能解決的問題，，解決了高壓設(shè)備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度低的問題，利用該方法或校正裝置校正，可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計(jì)級電流表；其方法簡便合理、原理獨(dú)特、精度較高；其裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定； 可滿足高壓設(shè)備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。以下結(jié)合實(shí)施例及其附圖作詳述說明，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明裝置實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1中轉(zhuǎn)換模塊的初始狀態(tài)原理圖。圖3為圖2中的轉(zhuǎn)換模塊狀態(tài)2的原理圖。圖4為圖1的電流校正原理圖。圖5為本發(fā)明自動校正方法實(shí)施例測量精密電流表曲線的流程圖。圖6為本發(fā)明自動校正方法實(shí)施例測量待校電流表曲線的流程圖。圖7為本發(fā)明自動校正方法實(shí)施例對待校電流表進(jìn)行擬合校正的流程圖。圖中各標(biāo)號零部件名稱為1-電腦，2-精密電壓源，3-標(biāo)準(zhǔn)電阻，4-轉(zhuǎn)換模塊， 5-精密電流表，6-待校電流表，7-通訊線路，8-耐壓導(dǎo)線，9-耐壓導(dǎo)線，10-同軸電纜， 11-同軸電纜，12-通訊線路，13-采集卡usb數(shù)據(jù)線，14-控制精密電流表支路開斷的繼電器，15-控制待校電流表支路開斷的繼電器。
具體實(shí)施例方式此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不適于限定本發(fā)明。校正器基本工作原理是先使用精密電壓源，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻，由精密電流表測得一條壓電曲線，再用精密電壓源經(jīng)待校正電流表測得一條壓電曲線，使用數(shù)據(jù)擬合得出兩曲線的參數(shù)，再通過系數(shù)校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標(biāo)準(zhǔn)電流表。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。一、如圖1 本發(fā)明是一種等溫松弛電流法(IRC)測試系統(tǒng)中的微電流表模塊中所
4使用的微電流表自動校正系統(tǒng)，包括硬件部分和軟件部分。硬件部分由電腦1、精密電壓源 2、標(biāo)準(zhǔn)電阻3、轉(zhuǎn)換模塊4、精密電流表5，待校電流表6組成；軟件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實(shí)現(xiàn)對待校電流表自動校正。校正系統(tǒng)的校正結(jié)果以校正曲線的形式給出，并留有通訊端口，通過編程可對數(shù)字微電流表進(jìn)行全自動校正。校正裝置具體連接結(jié)構(gòu)如下電腦1通過通訊接口 7實(shí)現(xiàn)對精密電流源2的通訊與控制，精密電壓源輸出通過耐高壓導(dǎo)線8與標(biāo)準(zhǔn)電阻連接，標(biāo)準(zhǔn)電阻通過耐高壓導(dǎo)線9與轉(zhuǎn)換模塊4相連接，轉(zhuǎn)換模塊4具有兩路輸出，一路通過同軸電纜10接至精密電流表5，另一路通過同軸電纜11與待校電流表6相連。精密電流表5通過通訊線12與電腦相連接，以實(shí)現(xiàn)精密電流表5的控制與采集；待校電流表6通過USB采集卡數(shù)據(jù)線13與電腦相連接， 實(shí)現(xiàn)待校電流6表的控制與采集。轉(zhuǎn)換模塊4結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，轉(zhuǎn)換模塊4由程控的繼電器14、15控制標(biāo)準(zhǔn)電路與待校電路之間的切換，圖1中(1)標(biāo)注出的線路組成精密電流表電流采集電路狀態(tài)，對應(yīng)的是圖2所示的轉(zhuǎn)換模塊4初始狀態(tài)，繼電器14閉合，繼電器15開啟，校正系統(tǒng)先采集精密電壓源2經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻3由精密電流表5測得的壓電曲線。圖1中(2)標(biāo)注出的線路組成待校電流表電流采集電路狀態(tài)，對應(yīng)圖3中轉(zhuǎn)換模塊3的狀態(tài)2，繼電器14開啟，繼電器 15閉合，校正系統(tǒng)采集精密電壓源2經(jīng)待校正電流表6的壓電曲線。采得精密電流表5與待校電流表6的壓電曲線后，通過電腦端軟件進(jìn)行擬合與修正。全過程可都由電腦通訊與控制，可實(shí)現(xiàn)自動化。軟件及電路控制部分，可為不同結(jié)構(gòu)，可構(gòu)成各種不同的半自動控制或自動控制結(jié)構(gòu)。二、具體校正方法為
校正第一步采集精密電流表讀數(shù)。其具體步驟如下，參見附圖5中的流程圖。步驟1 裝置連接到位后，電腦對精密電壓源、電流表初始化。步驟2 電腦端對轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送命令，繼電器動作使得轉(zhuǎn)換模塊位于狀態(tài)1.與精密電流表相連接。步驟3:電腦程序端切換到待校正的量程，對精密電壓表輸出加壓命令 "operate，，。步驟4:根據(jù)該量程內(nèi)預(yù)設(shè)的電壓采樣點(diǎn)值進(jìn)行逐點(diǎn)加壓，并由精密電流表采集并存儲對應(yīng)的電流數(shù)值。循環(huán)執(zhí)行直到各量程測量完畢。步驟5:電腦程序端結(jié)束“operate”，并對轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出命令，斷開與精密電流表連接的電路。校正方法第二步為采集待校電流表讀數(shù)，其具體步驟如下，參見附圖6中的流程圖。步驟6 電腦端對轉(zhuǎn)換模塊發(fā)送命令，繼電器動作使得轉(zhuǎn)換模塊位于狀態(tài)2，與待校正電流表相連接。步驟7:電腦程序端切換到待校正的量程，對精密電壓源輸出加壓命令 "operate，，。步驟8 根據(jù)該量程內(nèi)預(yù)設(shè)的電壓采樣點(diǎn)值進(jìn)行逐點(diǎn)加壓，并由精密電流表采集并存儲對應(yīng)的電流數(shù)值。循環(huán)執(zhí)行直到各量程測量完畢。步驟9 電腦程序端結(jié)束“operate”，并對轉(zhuǎn)換模塊發(fā)出命令，斷開與待校電流表
5連接的電路。如圖4所示，方形點(diǎn)表示精密電流表5所測的標(biāo)準(zhǔn)電流數(shù)值，三角形點(diǎn)表示待校電流表6所測得待校電流數(shù)值。通過對兩條曲線線性擬合得分別得到其曲線的斜率和截距， 通過參數(shù)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)對待校電流表6的校正。整個(gè)過程通過電腦1控制與通訊，實(shí)現(xiàn)程控的全自動校正。擬合與校正為本發(fā)明涉及方法的第三步，其具體步驟如下，參見附圖7中的流程圖。步驟10 程序中調(diào)用儲存的預(yù)設(shè)電壓值所對應(yīng)的精密電流表與待校電流表的電流值，生成兩條電流-電壓曲線。步驟11 對每個(gè)量程生成的兩條曲線進(jìn)行線性擬合，得出 yl=Al*x+Bl，y2=A2*x+B2，其中χ為預(yù)設(shè)電壓值，yl>y2分別為精密電流表和待校電流表所測電流值，Al、A2為兩曲線對應(yīng)斜率，BUB2為對應(yīng)截距。步驟12 對y2進(jìn)行線性修正以靠攏于yl，既yl=c*y2+d ；其中C=Al/ A2, d=Bl-(Al*B2/A2)。步驟13:將生成的修正系數(shù)c、d存儲并輸出到程序中，即采集后的電流數(shù)值y2都經(jīng)過修正，更加靠近精密電流表讀數(shù)。至此矯正過程結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種微電流表自動校正方法，其特征在于以線性擬合修正為基礎(chǔ)，使待校電流表示值向精密電流表靠近的方法，具有如下步驟a、采集標(biāo)準(zhǔn)電流曲線使用精密電壓源(2)，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)，由精密電流表(5)測得一條標(biāo)準(zhǔn)電流曲線(或壓電曲線)；b、用精密電壓源(2)經(jīng)待校電流表(6)測得一條待校電流曲線(或壓電曲線)；C、使用數(shù)據(jù)擬合得出兩曲線的參數(shù)，如斜率與截距，再通過系數(shù)校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標(biāo)準(zhǔn)電流表，即使待校電流曲線與精密電流曲線靠近并誤差盡量小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電流表自動校正方法，其特征在于上述的b為由轉(zhuǎn)換模塊(4)自動控制切換，再由精密電壓源(2)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)，經(jīng)待校電流表(6)測得一條待校電流曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電流表自動校正方法，其特征在于，利用壓電曲線的線性特征，僅由預(yù)設(shè)的有限個(gè)電壓值對應(yīng)的電流值點(diǎn)，線性擬合出精密電流表與待校電流表的各量程對應(yīng)的U-I曲線；進(jìn)行參數(shù)修正后，優(yōu)化整個(gè)量程范圍內(nèi)待校電流表所測的電流值。
4.一種微電流表自動校正裝置，其特征在于包括硬件部分和軟件部分；硬件部分由電腦(1)、精密電壓源(2)、標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)、轉(zhuǎn)換模塊(4)、精密電流表(5)、待校電流表(6)組成；電腦(1)通過通訊接口(7)實(shí)現(xiàn)對精密電流源(2)的通訊與控制連接，精密電壓源輸出通過耐高壓導(dǎo)線(8)與標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)連接，標(biāo)準(zhǔn)電阻(3)通過耐高壓導(dǎo)線(9)與轉(zhuǎn)換模塊(4) 相連接，轉(zhuǎn)換模塊(4)具有兩路輸出，一路通過同軸電纜(10)接至精密電流表(5)，另一路通過同軸電纜(11)與待校電流表(6 )相連；精密電流表(5 )通過通訊線(12 )與電腦(1)相連接，實(shí)現(xiàn)精密電流表(5 )的控制與采集；待校電流表(6 )通過USB采集卡數(shù)據(jù)線(13 )與電腦(1)相連接，實(shí)現(xiàn)待校電流(6)表的控制與采集；軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對程控電流表和程控電壓源的控制，并可實(shí)現(xiàn)對待校電流表自動校正，校正系統(tǒng)的校正結(jié)果以校正曲線的形式給出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微電流表自動校正裝置，其特征在于轉(zhuǎn)換模塊(4)，由程控繼電器控制實(shí)現(xiàn)自動換接，繼電器(14)控制標(biāo)準(zhǔn)電流采集電路的開斷，繼電器(15)控制待校電流采集電路的開斷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微電流表自動校正方法及其裝置，涉及微電流表校正設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。校正方法是先使用精密電壓源，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電阻，由精密電流表測得一條壓電曲線，再用精密電壓源經(jīng)待校正電流表測得一條壓電曲線，使用數(shù)據(jù)擬合得出兩曲線的參數(shù)，再通過系數(shù)校正來使得待校正電流表的曲線盡量靠近標(biāo)準(zhǔn)電流表；裝置硬件部分主要由電腦、精密電壓源、標(biāo)準(zhǔn)電阻、轉(zhuǎn)換模塊、精密電流表、待校電流表組成；本發(fā)明可以使該微電流表的測試精度大大提高，甚至接近精密靜電計(jì)級電流表；其方法簡便合理、原理獨(dú)特、精度較高；其裝置結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定；可滿足高壓設(shè)備絕緣性能在去極化松弛電流測試中用的微電流表的測試精度要求。
文檔編號G01R35/00GK102253353SQ20111009779
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉宏亮, 吳建東, 尹毅, 潘瑾, 王志浩, 紀(jì)哲強(qiáng), 范輝, 高樹國 申請人:河北省電力研究院