专利名称：具有校准装置的电流测量装置以及电流测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测量电流的电气测量仪，其包括用于连接测量用电流互感器的连接装置。本发明还涉及一种用于测量电流的电气测量装置，其包括本发明的电流测量仪和连接在该测量仪上的测量用电流互感器，本发明还涉及一种对连接有测量用电流互感器的电流测量仪进行校准的校准方法。
背景技术：
由具有作为传感器的可分式测量用电流互感器的手持式测量仪组成的用于测量电流的电气测量系统属于公知技术。为了测量，测量用电流互感器将电导体包围并由该通·流导体的实测磁场推导出与导体电流成比例的测量信号。在此，可分式测量用电流互感器实施为测量卡钳并集成在手持式测量仪中。因为在测量系统的该实施形式中，测量卡钳和真正意义上的测量仪形成被称作测电钳或电流钳的结构单元，因此只需要对该电流钳进行校准。为了适用于宽的应用领域或者特殊应用，还已知由手持式测量仪组成的测量系统，所述手持式测量仪具有连接装置，以便连接作为外部传感器的、不同的测量用电流互感器。由于这些传感器可以更换，而且鉴于同类型传感器存在制造公差，或者鉴于可以按照不同用途连接不同类型的传感器，因而有必要对每个传感器都进行校准。此外，由于如污染和损伤的机械影响因素、如温度和湿度的环境影响因素或老化过程所引发的传感器参数变化也会导致这样的测量系统很难得到长期稳定的精确校准。再考虑到测量装置自身因老化、污染或环境条件变化而引起的参数变化，也需要进行再校准。然而若定期进行校准，就意味着需要增加投入，因此人们往往以放弃传感器的可更换性为代价来试图获得更高的测量精度。具有固定集成于手持式测量仪内的测量卡钳的前述测电钳就是这种情况。为了免除反复校准，一般情况下校准局限于配套的传感器，但是这导致，在连接其它传感器的情况下产生很大的测量偏差。使用高级的耐用型传感器可以防止传感器参数发生时间性变化，采用高成本的制造方法可以减小制造公差，通过筛选可以仅将在窄公差范围内的传感器投放市场，这样可以最大程度地回避再校准。但是总体而言，这些措施除了会导致不准确的测量夕卜，还会产生时间成本和经济成本，因而只能受限地取代再校准。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是，提供一种可连接测量用电流互感器的电流测量仪，以及一种允许对由测量仪以及连接在该测量仪上的测量用电流互感器所组成的测量装置进行精确的和待简单实施的校准的方法。在电流测量仪方面，结合一种包括用于连接测量用电流互感器的连接装置的、用于测量电流的电气测量仪，该目的通过用于对由测量仪和连接在该测量仪上的测量用电流互感器所组成的测量装置进行校准的校准环得以实现，其中，所述校准环构成为电导体且可被所述测量用电流互感器包围。据此，本发明的测量仪具有校准环。这个校准环构成为电导体，因而可以在校准过程中被施加已知大小的电流(校准电流)。该校准环成形为，使得其能够被连接在测量仪上的测量用电流互感器包围。为此，测量用电流互感器构成为是可分的或校准环构成为是可分的，或者二者均构成为是可分的。在校准环中流动的校准电流在测量用电流互感器内产生可加以分析的参考信号，将该参考信号传输给测量仪并在测量仪上对其进行分析。这样就可以很方便地为具有不同测量用电流互感器的测量系统进行现场校准，且不必使用附加设备。使用者就地选出与相应的工作环境最佳匹配的传感器并顺利地对测量系统进行校准。这样就不需要用外部校准仪实施通常耗时较长的校准过程。除了可以毫无问题地对更换后的传感器进行(再)校准这一优点外，集成式校准环还能将传感器参数的时间性变化考虑在内。这一点之所以必要的原因是，传感器参数会受机械因素、环境因素或老化过程影响而发生变化。 在其他有利的实施方式中，所述校准环构成为测量仪壳体的刚性的、可外伸的或可外翻的部分，或者构成为柔性导体。刚性地构成的校准环的特点在于，在野外使用时具有理想的耐用性，而可外伸或可外翻的实施方式可以使测量仪的结构特别紧凑，并且能用作测量仪的支座或支架。在工作环境空间狭小的情况下，构成为柔性导体允许在测量仪位置固定的情况下使校准环的位置定向，使得始终能被测量用电流互感器包围。在所有实施方式中，该校准环都可以适宜地构成为把手/手柄，以便能安全地握持、运输该测量仪，并在必要时将其挂起。为能配合一件式的测量用电流互感器进行校准，所述校准环构成为是可分的。举例而言，构成为刚性的部分的校准环实施为可以借助铰链转动，或者柔性的校准环通过连接件可分离地构成。根据一种优选实施方式，所述测量仪构成为手持式测量仪。这种实施方式特别适合用作便携式测量系统，并且在工作环境空间狭小的情况下可以简化现场操作。有利的是，所述连接装置构成为可以连接所述测量用电流互感器的插接式连接电缆的插式连接结构。该插式连接结构可以实现测量用电流互感器的快速更换。所述测量仪有利地具有基于微控制器的控制单元，该控制单元包含有存储单元。这种实施方式实现了测量仪的灵活配置，校准过程和测量过程得以在软件控制下实施，还能使软件与固件得到更新。此外，该目的如下得以实现，用于测量电流的电气测量装置具有根据本发明的测量仪以及连接在该测量仪上的测量用电流互感器。由此提供用于测量电流的完整的测量系统。本发明的测量仪的优点该测量装置也都具有，特别是可以很方便地现场对该测量装置进行校准，且不必使用附加设备。在方法方面，基于本发明的目的如下得以实现，使已知大小的校准电流从集成在所述测量仪中的校准环中流过，所述测量用电流互感器将所述校准环包围，在所述测量用电流互感器中产生可加以分析的参考信号并将该参考信号传输给所述测量仪，将该参考信号或从中推导出来的参考值存储在所述测量仪的存储单元中，以所存储的参考信号或所存储的从该参考信号推导出来的参考值为参考进行接下来的实测值检测。在校准过程中通过校准环引导的具有已知分布的电流在连接在测量仪上的传感器的包围校准环的芯部中产生磁场，測量用电流互感器根据该磁场推导出成比例的測量信号并通过连接电缆将该測量信号传输给测量仪。将这个參考信号或从中推导出来的參考值存储在仪器的电子测量単元中并用来对借助该传感器所记录的实测值进行校正。因此，通过这样一个校准过程可以检测相应的连接的測量传感器的特殊特性，当然也可以为特定的传感器检测其使用时的參数变化情况，并且在用该传感器进行测量时将检测到的參数变化考虑在内。有利的是，所述方法提供了通过不同的方式启动校准过程的可能性。因此，校准过程可以在识别到校准环被测量用电流互感器包围时自动启动。在此情况下，使用者不需要实施其它操作步骤，并且可以在自动进行的校准过程结束后用借助彻底校准的測量系统进行工作。校准过程还可以由使用者借助操作元件来启动。在此，使用者通过手动输入启动校准过程。使用者也可以根据测量仪要求而实施校准过程，其中操作指令出现在测量仪的显示装置上。这种可能性例如在测量仪初次发现有连接的传感器时是有意的。在适宜的实施方式中，所述校准过程和实测值检测在微控制器的控制下进行。因此校准过程和测量过程可以根据相应的校准条件和測量条件完全自动化，或者通过操作指令进行。
其他有利的实施特征可从下面的说明和附图中获得，其阐述了本发明的优选的实施形式。其中，图I示出电气测量装置的实施形式，该电气測量装置包括本发明的測量仪以及所连接的測量用电流互感器且处于校准位置。
具体实施例方式在图I中示出的用于测量电流的电气测量装置2由构成为手持式测量仪4的用于测量电流的本发明的电气测量仪4以及连接在手持式测量仪4上的可分式測量用电流互感器6组成。为了连接带有连接电缆8的測量用电流互感器6，测量仪4具有构成为插式连接结构10的连接装置10。手持式测量仪4具有校准环12，该校准环在测量仪壳体14的底部区域中弧形地构成为刚性的部分。測量仪壳体14中，在校准环12的弧形段的内侧形成通孔16，在附图所示的校准位置上，可分式測量用电流互感器6穿过该通孔。校准环12在校准过程中传导校准电流Ieal，该校准电流的磁场由測量用电流互感器6检测并被转换成參 考信号，再由连接电缆8将该參考信号传输给测量仪4。为了对这个參考信号以及在测量过程中所获得的測量信号进行分析，测量仪4具有基于微控制器的控制单元18，该控制単元包含有存储单元20。此外,测量仪4还具有例如为按钮元件或旋转开关形式的操作元件22以及用于显示实测值和状态信息的显示装置24。
权利要求
1.一种用于测量电流的电气测量仪(4)，包括用于连接测量用电流互感器(6)的连接装置(10)，其特征在于用于对由所述测量仪(4)和连接在所述测量仪上的所述测量用电流互感器(6)组成的测量装置(2)进行校准的校准环(12)，其中，所述校准环(12)构成为电导体且能被所述测量用电流互感器(6 )包围。
2.如权利要求I所述的测量仪，其特征在于，所述校准环(12)构成为测量仪壳体(14)的刚性的部分。
3.如权利要求I所述的测量仪，其特征在于，所述校准环(12)构成为测量仪壳体(14)的可外伸或可外翻的部分。
4.如权利要求I所述的测量仪，其特征在于，所述校准环(12)构成为柔性的导体。
5.如权利要求I至4中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述校准环(12)构成为把手/手柄。
6.如权利要求I至5中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述校准环(12)构成为是可分的。
7.如权利要求I至6中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述测量仪(4)构成为手持式测量仪。
8.如权利要求I至7中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述连接装置(10)构成为能够连接所述测量用电流互感器(6)的插接式连接电缆(8)的插式连接结构。
9.如权利要求I至8中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述测量仪(4)具有基于微控制器的控制单元(18)，所述控制单元包含有存储单元(20)。
10.如权利要求I至9中任一项所述的测量仪，其特征在于，所述测量仪(4)具有操作元件(22 )以及用于显示实测值和状态信息的显示装置(24 )。
11.一种用于测量电流的电气测量装置(2)，包括如权利要求I至10中任一项所述的测量仪(4 )以及连接在所述测量仪(4 )上的测量用电流互感器(6 )。
12.—种对电流测量仪(4)进行校准的校准方法，所述电流测量仪具有连接在所述测量仪(4 )上的测量用电流互感器(6 )，其特征在于， -使已知大小的校准电流从集成在所述测量仪(4)中的校准环(12)中流过， -所述测量用电流互感器(6)将所述校准环(12)包围， -在所述测量用电流互感器(6)中产生可加以分析的参考信号并将所述参考信号传输给所述测量仪(4)， -将所述参考信号或从中推导出来的参考值存储在所述测量仪(4)的存储单元(20)中，以及 -以所存储的参考信号或所存储的从所述参考信号推导出来的参考值为参考进行接下来的实测值检测。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，在识别到所述校准环(12)被所述测量用电流互感器(6)包围时自动启动所述校准过程。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，由使用者借助所述操作元件(22)来启动所述校准过程。
15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，使用者根据所述测量仪(4)的要求实施所述校准过程，其中，操作指令出现在所述测量仪(4)的显示装置(24)上。
16.如权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，在微控制器的控制下进行所述校准过程和实测值检测。
全文摘要
本发明涉及一种用于测量电流的电气测量仪，其包括用于连接测量用电流互感器的连接装置，其特征在于，用于对由测量仪和测量用电流互感器组成的测量装置进行校准的校准环，其中校准环构成为电导体且可被测量用电流互感器包围。本发明还涉及一种用于测量电流的电气测量装置，其包括电气测量仪以及测量用电流互感器，以及一种对连接有测量用电流互感器的电流测量仪进行校准的校准方法，其中使已知大小的校准电流流过集成在测量仪中的校准环，在测量用电流互感器中产生可加以分析的参考信号并将该参考信号传输给测量仪，将所述参考信号或从中推导出来的参考值存储在测量仪的存储单元中，以所存储的参考信号或参考值为参考进行接下来的实测值检测。
文档编号G01R35/00GK102955057SQ201210285268
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月10日 优先权日2011年8月12日
发明者韦斯·卡斯滕, 迪尔·托马斯 申请人:本德尔有限两合公司