专利名称：利用霍尔器件作电功率测量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电功率测量方法，尤其是涉及一种利用霍尔器件作 电功率测量的方法，主要应用于中低频电功率测量；本发明还涉及一种 电功率测量的装置，尤其是涉及一种利用霍尔器件作电功率测量的装 置。
背景技术：
在电子线路和电力线路的测量中，常常要测量功率值。而中低频的 功率测量比较困难，过去大多是采用模拟技术的测量仪表，或者通过分 别测量电压、电流和相位，然后另行计算出功率，十分不便，准确度也 不高。现在还有采用利用磁敏感的霍尔器件来测量电功率的。霍尔器件是 磁敏感性元件，利用其磁敏感的特性，除可测量磁场的强度外，还可以 用它的这些特性对产生磁场的电压或电流进行间接的测量。同时，它的 输与其工作电流和垂直于其表面的磁场强度有关，因此，它本身可以做一个乘法器，利用这个特性也可以测量中低频电功率。但是目前采用霍 尔器件进行功率测量的仪表，都是采用至少两只以上的霍尔器件，并且 线路复杂，以至成本较高，误差也较大。发明内容本发明的目的是提供一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，能够 只使用一只霍尔器件，利用其磁敏感的特性，通过对产生磁场的电压或 者电流进行间接的测量，从而测量得出电功率。并且线路简单、成本低， 误差小。本发明的目的是提供一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，能够 事先上述的方法。本发明的目的是这样实现的， 一种利用霍尔器件作电功率测量的方 法，包括步骤，a) 设置霍尔器件在导磁体中；b) 设置需要测量功率的电路接近所述的导磁体；C)设置提供霍尔器件的工作电流由与被测电源的电压成比例的电 压/电流变换器提供；d) 将所述的霍尔器件的输出电压送入放大器进行放大；e) 将所述的放大器输出的放大电压送入混合信号处理器。 同时，上述的步骤a)还包括，aa) 还设置一电压/电流变换器，连接在上述的霍尔器件的前端， 用于向上述的霍尔器件提供工作电流。上述的步骤a)还包括，ab) 设置上述的导磁体横截面与上述的霍尔器件表面平行。 上述的方法还包括步骤，f) 设置一显示装置，连接在上述的混合信号处理器输出端，用 于显示处理结果。上述的霍尔器件的输入在其等效电路的l、 3脚间，输出在其等效电 路的2、 4脚间。本发明的另一个目的是这样实现的，一种利用霍尔器件作电功率测 量的装置，包括， 一导磁体，一霍尔器件，设置在上述的导磁体中；提供霍尔器件的工作电流由
与被测电源的电压成比例的电压/电流变换器提供；放大器，与上述的霍尔器件连接，用于接收上述的霍尔器件的输出 电压并放大；混合信号处理器，与上述的放大器连接，用于接收上述的放大器的 输出，并按照预先设定的方法处理上述的放大器输出的信号和输出。 同时，上述的装置还包括一电压/电流变换器，连接在上述的霍尔器件的 前端，用于向上述的霍尔器件提供工作电流。设置上述的导磁体横截面与上述的霍尔器件表面平行。上述的装置还包括一显示装置，连接在上述的混合信号处理器输出 端，用于显示处理结果。设置上述的电压/电流变换器向上述的霍尔器件的等效电路的l、 3 脚间输出，上述的霍尔器件的2、 4脚间输出。实现了上述的技术方案，就可以实现本发明的目的。能够利用一只 霍尔器件，简单准确的测量电路的功率。
图l是霍尔器件的等效电路图；图2是本发明测量电路框图；图3是本发明测量电路图。具体实施例下面结合附图详细描述本发明的较佳实施例，通过对本发明较佳实施例的描述，可以更清楚的看出和理解本发明的优点所在。如图l，示出了霍尔器件的等效电路。R0是霍尔器件1、 3脚间的 电阻，当1、 3脚有电流I1流过时，其2、 4脚的输出电压V0与垂直于 其表面的磁场强度的关系是V0=MXI1XCD ---------------(1)
(1)式中，M是比例系数，是一个恒量，O是磁场强度。若①是 由附近的电流I产生的，而I二V"2Ia cos (OJt +02)，贝U0=NXI=NV"2Ia cos(OH +02)------(2)N是比例系数，是一个恒量。 将(2)式代入(1)式得V0=MNXIlXI=GIlV"2Ia cos(CUt +02)——(3) 式中G=MN，是一个恒量。从(3)式可以看出，霍尔器件的输出V0是I1和I的乘积。 如图2，霍尔器件的工作电流Il由电压/电流变换器提供，电压/电 流变换器的输入电压V由端口 Input处输入。霍尔器件所处的带斜线的 方框表示它处于导磁体中，较好的，其表面与导磁体的横截面平行。导 磁体外的粗线表示接有负载的电源动力线，当有电流I流过，该电流产 生的磁场强度为①，都集中在导磁体中。霍尔器件产生的电压V0送入 电压放大器，经放大后的V02送入混合信号处理器，经处理后再将结 果由显示器显示出来。如图3， V是电源，可以是直流电压，也可以是交流电压，如110V， 220V， 380V等。0P1、 Rl、 Rl、 R3及霍尔器件组成一个电压/电流变 换器，电源V的电压经Rl和R2分压后得到Vin，由于0P1及R1、R1、 R3是以电流源的接法，其V01也就等于Vin。所以流过霍尔器件的电 流〔11= BV + R3〕是一个正比于V的函数，0P1也就起到电压/电流变 换器的作用。0P2、 R4、 R5、 R6、 R7组成一个普通的放大器，仅对霍尔器件的输出电压放大而己。 Vin= 〔R2/(R1+R2) 〕 XV=BXV-----------------------------------------------(4)式中B二 R2/(R1+R2)，是一个常量。II =V01+R3= Vin + R3=B(V + R3)----------------------(5)令V=/"2Vacos(an+^1)----------------------------------(6)代入(5)式得I1=(B/R3) 7"2Vacos(cot+￥l)----------------------(7)将(7)式代入(3)式得V0=G (B/R3)V"2VacosOt+vl)7"2Ia cos(cot + v2)——(8) 从图3中可看出， 窗AXVO=AG(B/R3)7~2Vacos("t+vl)7"2Ia cos("t +v2) =(AG(B/R3)) V"2Vacos(co t+ijr 1) V"2Ia cosOt<formula>formula see original document page 8</formula>9)其中，K=AG(B/R3)，也是一个常量，A是0P2的增益系数。 从(9)式中可以看出，V02正比于有功功率P二Valacos(Wl-w2)， 因此，我们可以应用一只霍尔器件作电力系统交/直流电压有功功率测本发明的方法和装置可以应用于各种数字仪表，如万用表、钳型电 流表，面板表等，以进行功率测量。这里需要指出的是本领域的普通技术人员可以在本发明的基础 上，作出各种适当的变形或者替换，但所有这些变形或者替换，都应当 属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，包括步骤，a)设置霍尔器件在导磁体中；b)设置需要测量功率的电路接近所述的导磁体；c)将所述的霍尔器件的输出电压送入放大器进行放大；d)将所述的放大器输出的放大电压送入混合信号处理器。
2、 根据权利要求l所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，其特征在于所述的步骤a)还包括，aa) 还设置一电压/电流变换器，连接在所述的霍尔器件的前端，用于 向所述的霍尔器件提供工作电流。
3、 根据权利要求l所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，其特 征在于所述的步骤a)还包括，ab) 设置所述的导磁体横截面与所述的霍尔器件表面平行。
4、 根据权利要求l所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，其特 征在于所述的方法还包括步骤，e) 设置一显示装置，连接在所述的混合信号处理器输出端，用于显 示处理结果。
5、 根据权利要求1或2所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，其 特征在于所述的霍尔器件的输入在其等效电路的l、 3脚间，输出在其 等效电路的2、 4脚间。
6、 一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，其特征在于包括， 一导磁体，一霍尔器件，设置在所述的导磁体中；提供霍尔器件的工作电流由与被测电源的电压成比例的电压/电流变换器提供；放大器，与所述的霍尔器件连接，用于接收所述的霍尔器件的输出电压并放大；混合信号处理器，与所述的放大器连接，用于接收所述的放大器的输 出，并按照预先设定的方法处理所述的放大器输出的信号和输出。
7、 根据权利要求6所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，其特 征在于所述的装置还包括一电压/电流变换器，连接在所述的霍尔器件 的前端，用于向所述的霍尔器件提供工作电流。
8、 根据权利要求6所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，其特 征在于设置所述的导磁体横截面与所述的霍尔器件表面平行。
9、 根据权利要求6所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，其特 征在于所述的装置还包括一显示装置，连接在所述的混合信号处理器 输出端，用于显示处理结果。
10、 根据权利要求6或7所述的一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，其 特征在于设置所述的电压/电流变换器向所述的霍尔器件的等效电路 的l、 3脚间输出，所述的霍尔器件的2、 4脚间输出。
全文摘要
本发明公开了一种利用霍尔器件作电功率测量的方法，包括步骤，a)设置霍尔器件在导磁体中；b)设置需要测量功率的电路接近导磁体；c)霍尔器件的工作电流由与被测电路的电压成比例的电压/电流变换器提供；d)将霍尔器件的输出电压送入放大器进行放大；e)将放大器输出的放大电压送入混合信号处理器。本发明还公开了一种利用霍尔器件作电功率测量的装置，包括一导磁体；一霍尔器件，设置在导磁体中；提供霍尔器件的工作电流由与被测电路的电压成比例的电压/电流变换器提供；放大器，与霍尔器件连接，用于接收霍尔器件的输出电压并放大；混合信号处理器，与放大器连接，并按照预先设定的方法处理放大器输出的信号和输出。本发明能够利用一只霍尔器件，简单准确的测量电路的功率。
文档编号G01R21/08GK101153882SQ20061006291
公开日2008年4月2日 申请日期2006年9月30日 优先权日2006年9月30日
发明者鸿 李 申请人:鸿 李