太原理工大学张海涛获国家专利权
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龙图腾网获悉太原理工大学申请的专利一种无切换高精度大量程电流测量装置及信号处理方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119414076B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-05发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411434459.2,技术领域涉及:G01R19/25;该发明授权一种无切换高精度大量程电流测量装置及信号处理方法是由张海涛;景林林;孙嘉乐;刘小强;贾昌霖;张建国设计研发完成,并于2024-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种无切换高精度大量程电流测量装置及信号处理方法在说明书摘要公布了:本发明属于精密测试技术及仪器领域,传统的非接触式电流检测虽然在一定程度上满足了电力监测的基本需求,但在面对复杂多变的测量环境和日益增长的测量精度要求时,局限性逐渐显现。本发明提供一种无切换高精度大量程电流测量装置及信号处理方法,通过高灵敏度信号采样单元,实现对微小电流模拟信号的高精度采样,并在信号采样单元添加了两级无源滤波电路滤除模拟信号中的大部分杂波,MCU中使用数字信号处理方法对数字量的电流数据进行更高精度的滤波,将数字信号处理技术应用于电流检测领域,通过优化检测电路结构和信号处理流程,实现了高精度、高效率的电流测量。
本发明授权一种无切换高精度大量程电流测量装置及信号处理方法在权利要求书中公布了:1.一种无切换高精度大量程电流测量装置的信号处理方法,基于无切换高精度大量程电流测量装置,其特征在于,所述无切换高精度大量程电流测量装置包括主测量单元、信号采集单元、信号放大与滤波电路单元、高精度AD转换单元、采集高精度数据的MCU和数字信号处理单元,其中: 所述主测量单元包括两个霍尔电流传感器,两个霍尔电流传感器分别位于电流钳的开合钳头的两端,通过两个霍尔电流传感器检测缝隙处的磁通密度产生的霍尔电势; 所述信号采集单元的信号输入端连接主测单元的信号输出端,通过惠斯通电桥电路降低侧向偏移量和纵向位移对检测精度的影响,侧向偏移量表示被检测线束在线束自身的轴线方向上相对于磁芯空隙中心轴线的偏移距离,纵向位移表示被检测线束在线束自身轴线方向上相对于磁芯空隙的位移距离; 所述信号放大与滤波电路单元包括信号放大部分与信号滤波部分,信号放大部分的输入端连接信号采集单元的输出端,信号采集单元的输出信号经过信号放大后传输至信号滤波部分,得到平滑的霍尔电势信号; 所述高精度AD转换单元将信号放大与滤波电路单元输出的霍尔电势模拟信号通过可编程的高精度转换单元转换为满足精度要求的数字信号,实现200A量程内电流分辨率达到0.001A;利用MCU采集已完成信号转换的高精度数据; 所述数字信号处理单元将MCU采集的高精度数据进行滤波得到稳定的数字信号,并进行数据校准得到准确的电流信号在无切换高精度大量程电流测量装置的MCU中,依据上一时刻的电流输入值对当前时刻的电流输入值进行估计,并判断当前时刻的电流输入值的准确性,对输出值作出预测和更新,以滤除噪声对真实值的干扰,具体包括以下步骤: 步骤1.根据无切换高精度大量程电流测量装置设置电路系统的参数:过程噪声Q、传感器测量噪声R,以及初始估算值X0; 步骤2.根据步骤1所设置的参数,依据以下公式计算当前时刻估算值Xi: Xi=X’i-1+Q 其中,X’i-1表示上一时刻更新后的估算值,根据当前时刻估算值Xi计算电路系统的增益Kg: 增益Kg表示当前估算在传感器测量噪声R与当前估算值之和中所占比重,以作为当前估算值和测量数据的权重; 步骤3.根据步骤2所得的增益计算当前时刻的输出值outi: outi=outi-1+Kginputi-outi-1 其中,inputi为当前时刻的输入值,outi-1为上一时刻的输出值,且out0为0;并依据以下公式更新当前时刻的估算值X’i用于下一时刻的计算: X’i=1-KgXi; 步骤4.重复步骤2和步骤3,通过递归的方式估计电路系统的动态响应,以减小估计值与真实值之间的误差,使得无切换高精度大量程电流测量装置存在干扰的条件下能够实现噪声的有效滤除。
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