德國P+F倍加福電量傳感器
電量傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測電量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。也是一種將被測電量參數(shù)（如電流，電壓，功率，頻率，功率因數(shù)等信號）轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號或數(shù)字信號的裝置。產(chǎn)品符合國標GB/T13850-1998。注：真有效值電壓電流變送器用于測量電網(wǎng)中波形畸變較嚴重的電壓或電流信號，也可以測量方波，三角波等非正弦波形。
當電量傳感器輸出信息滿足某種標準要求時，也稱電量變送器。
隨著科學技術的不斷發(fā)展，工業(yè)控制或檢測(監(jiān)測)系統(tǒng)對電量隔離傳感器的要求也越來越高，特別是在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、檢測精度和功能方面。由于數(shù)字化產(chǎn)品不論其性能還是功能，如非線性校正和小信號處理方面，模擬產(chǎn)品是不可比擬的。因此，電量傳感器的數(shù)字化是一種必然趨勢。具有傳感檢測、傳感采樣、傳感保護的電源技術漸成趨勢，檢測電流或電壓的傳感器便應運而生并在我國開始受到廣大電源設計者的青睞。
依據(jù)輸入信號特點，可以分為：
zui常見的是分流器、電阻分壓器等；
交流電量傳感器（一般適用于工頻正弦波測量）
zui常見的是電磁式電壓互感器、電容式電壓互感器、電磁式電流互感器等；
變頻電量傳感器（適用于各種頻率及波形的交流電量測量）
如霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈及變頻功率傳感器等。工頻電量是變頻電量的一種特例，因此，變頻電量傳感器通常可以作為工頻交流電量傳感器使用，此外，除了羅氏線圈不能用于直流測量之外，其它幾種傳感器還可作為直流電量傳感器使用。
由于數(shù)字式電量傳感器可以直接輸出數(shù)字量，對于許多應用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊，可以減輕系統(tǒng)設計工作。并且，相對模擬量而言，數(shù)字信號的抗干擾能力較強，尤其是數(shù)字信號可以方便的采用光纖傳輸，可以*避免傳輸環(huán)節(jié)的損耗和干擾，為實現(xiàn)復雜電磁環(huán)境下高精度測量提供了科學的保障。
由于電量傳感器產(chǎn)品種類較多，本文僅介紹了一種交流信號電量傳感器數(shù)字化技術。電量傳感器實現(xiàn)數(shù)字化的方法較多，目前zui普遍的是采用單片機、DSP、FPGA等微處理器技術，因為它的應用很靈活，可以實現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多的芯片，如電度表產(chǎn)品，已有許多芯片可選，有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。德國P+F倍加福電量傳感器
一 計量器具
1 傳感器 ARCM-NTC傳感器ARCM-NTC 直接作用于被測量，并能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量值輸出的器件。
2 變送器 P/Q組合變送器BD-3P/Q/Ⅰ 輸出為標準信號的傳感器。
3 檢測器 用于指示某種特定量的存在而不必提供量值的器件或物質(zhì)。
4 電量隔離傳感器 在被測電量與輸出信號之間，采用非電媒體進行隔離，把被測電量轉(zhuǎn)換成規(guī)定電信號的傳感器。
二 測量
1 被測量 受到測量的量。
2 影響量 不是被測對象但卻影響被測量值或計量器具示值的量。 如：測量交流電壓時的頻率。 三 計量器具特性
1 準確度 計量器具給出接近于被測量真值的示值的能力。
2 準確度等級 (符合一定的計量要求，使其誤差保持在規(guī)定極限以內(nèi)的)計量器具的等級或級別。
3 量程 測量范圍的上下限之差的模。 |上限值-下限值|
4 標準工作條件(參比工作條件) 為進行性能試驗或為保證測量結果能有效地相互比對 而規(guī)定的計量器具的使用條件。 如：參比溫度范圍15℃～35℃
5 額定工作條件 為了使計量器具規(guī)定的計量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的正常使用條件。 如：額定溫度范圍0℃～50℃
6 極限工作條件 為了使計量器具不致造成損壞或計量特性*性降低而規(guī)定的條件。 如：極限溫度范圍-10℃～+70℃
7 標稱值 標注在器具上用以標明其特性或指導使用的值。 如：標注在電阻上的電阻值，砝碼值，傳感器標簽上的輸出值。
8 額定輸入值 為了使計量器具規(guī)定的計量特性處于給定的極限之內(nèi) 而規(guī)定的計量器具的輸入值或輸入范圍。
四 測量誤差
1 誤差 測量結果與被測量的真值(預期值、理想值)之差。
2 相對誤差 測量的誤差與被測量的真值之比。
3 誤差的值 不考慮正負號的誤差值。
五 計量器具的誤差
1 基本誤差(固有誤差) 計量器具在標準條件下所具有的誤差。 如：線性誤差、紋波、響應時間、回程誤差等。
2 附加誤差(影響量誤差) 計量器具在非標準條件下所具有的誤差。 如：溫度影響、濕度影響、輔助電源影響、被測量頻率影響、被測量電壓影響、 被測量功率因數(shù)影響等原因產(chǎn)生的誤差。 3 引用誤差 計量器具的誤差與其量程之比。
4 線性誤差 標準曲線與規(guī)定直線之間的zui大偏差。
5 回程誤差 在相同條件下，被測量值不變，計量器具行程方向不同其示值之差的值。
6 量化誤差 被測量的實際階梯特性與理想特性的偏差。
由于電量隔離傳感器產(chǎn)品的被檢測對像主要是電流和電壓信號，所以下面主要介紹常見電流和電壓信號的檢測原理。
1 工頻交流信號檢測原理
工頻交流信號又分為工頻交流電壓和工頻電流信號。,圖1為工頻交流電流信號的檢測原理框圖，圖2為工頻交流電壓信號的檢測原理框圖，由CT和PT對信號進行隔離，電流為穿孔輸入方式，電壓為端子接線輸入方式。
其中，CT為電流互感器，PT為電壓互感器，CT輸出一般為5A、PT輸出一般為100V，經(jīng)整流放大等調(diào)理電路之后，輸出一般為0~5V或4~20mA。
2、
電量隔離傳感器
電量隔離傳感器
直流信號檢測原理
直流信號分為直流電壓和直流電流，直流電流一般是通過電阻取樣，直流電壓一般用電阻降壓處理。由一個隔離電源向前置放大器供電。
由上述原理框圖可以看出，不論是交流信號還是直流信號，輸入輸出都是*隔離的，一般，現(xiàn)場輸入信號都是大電流或高電壓，這樣電量隔離傳感器就可以把現(xiàn)場信號與低壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)*隔離，避免系統(tǒng)受到強信號的干擾，從而提高系統(tǒng)的可靠性。
3、變頻電量隔離傳感器
考慮到變頻電量測量現(xiàn)場電磁環(huán)境較復雜，適宜采用數(shù)字量輸出傳感器。數(shù)字量傳輸采用光纖傳輸，一方面可以避免傳輸過程受電磁干擾的影響，另一方面又可在一次與二次回路之間建立電氣隔離。
變頻電量隔離傳感器習慣稱為變頻電量傳感器或變頻電量變送器，對于數(shù)字量輸出的變頻電量傳感器，一般分為變頻電壓傳感器、變頻電流傳感器和變頻功率傳感器。
通過對變頻電量傳感器輸出的高速采樣的數(shù)字量進行分析、運算，可獲取被測變頻電量的基波有效值、真有效值、諧波、基波功率、有功功率等參數(shù)。
電量隔離傳感器數(shù)字化技術
交流信號數(shù)字式電量隔離傳感器一般由電壓/電流傳感器、信號調(diào)理、隔離放大、AD采樣、微處理器、通訊接口等部分組成。
電壓、電流傳感器依據(jù)測量信號特點可以是電壓互感器、電流互感器、霍爾電壓傳感器、霍爾電流傳感器、羅氏線圈等等；
微處理器是產(chǎn)品數(shù)字化的核心部分，一般都選用帶A/D轉(zhuǎn)換器的單片機，如PIC16C74、MSP430或ADCUC812等，因此，電路可以很簡單。如果選ADUC812單片機，則可以直接輸出0~5V電壓信號，因為其內(nèi)部包含有兩個12位的D/A轉(zhuǎn)換器；
通訊接口部分是數(shù)字信號輸出的變換電路，廣泛采用的是RS-485總線接口，zui常用的接口芯片為ADM483，它可以zui多掛接32個節(jié)點，當然也有許多其它類似芯片。RS-232接口一般有兩種方式實現(xiàn)，一種就是在RS-485網(wǎng)絡總線上加一個RS-485/RS-232轉(zhuǎn)換器，另一種就是，直接把RS-232接口芯片放在產(chǎn)品中，后一種的缺點就是產(chǎn)品的應用將受到限制，不能組成網(wǎng)絡結構，只能點對點通訊。CAN-BUS是發(fā)展較快的一個總線，其優(yōu)點是傳輸距離遠，可以達到10km，不會出現(xiàn)總線沖突，多主工作方式，通訊協(xié)議通用性好，當然其成本較高。采用光纖傳輸?shù)耐ㄓ嵔涌诰哂休^強的電磁兼容能力，適用復雜電磁環(huán)境下的高精度測量。
軟件主要包含三個功能模塊，數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和通訊協(xié)議。其中數(shù)據(jù)采集主要就是讀取A/D的轉(zhuǎn)換結果，由于單片機自帶A/D，因此程序比較簡單；
數(shù)據(jù)處理主要完成交流變直流的運算，由于單片機的運算速度有限，因此我們采用頻率跟蹤法，來完成變換的計算；
通訊協(xié)議一般由用戶選定，如MODBUS協(xié)議，ASCII格式等。
電量隔離傳感器的趨勢
由于數(shù)字式電量隔離傳感器可以直接輸出數(shù)字量，對于許多應用系統(tǒng)可以省去A/D采集模塊，所以，可以降低系統(tǒng)成本。因此，電量隔離傳感器的數(shù)字化，不僅提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，還可以使用戶進一步降低成本。
由于電量隔離傳感器產(chǎn)品種類較多，本文僅介紹了一種交流信號電量隔離傳感器數(shù)字化技術。電量隔離傳感器實現(xiàn)數(shù)字化的方法較多，目前zui普遍的是采用單片機技術，因為它的應用很靈活，可以實現(xiàn)各種不同功能。隨著集成電路不斷發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了許多的芯片，如電度表產(chǎn)品，已有許多芯片可選，有數(shù)字接口也有脈沖輸出等。
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