电流测量（基本物理量的测量）

电流测量

基本物理量的测量

电流是基本物理量之一，以安培(A)为单位。当1A恒定电流保持在真空中相距1米的两无限长、圆截面可忽略的平行直导线内时，在此两条导线之间在每米长度上所产生的力为2×10-7牛顿。由于无法实现这一理论定义，实际上采用尽可能接近于定义条件的装置来复现安培。

简介

电流是基本物理量之一,以安培(A)为单位。电流检测被用来执行两个基本的电路功能。首先，是测量“多大”电流在电路中流动，这个信息可以用于DC/DC电源中的电源管理，来判定基本的外围负载，来实现节能。第二个功能是当电流“过大”或出现故障时，做出判断。

如果电流超过了安全限值，满足软件或硬件互锁条件，就会发出一个信号，把设备关掉，比如电机堵转或电池中发生短路的情况。因此有必要选择一种能承受故障过程中极端条件的鲁棒性设计的技术。采用适当的元器件来执行测量功能，不但能获得准确的电压信号，还能防止损坏印制电路板。

形成

当1A恒定电流保持在真空中相距 1米的两无限长、圆截面可忽略的平行直导线内时，在此两条导线之间在每米长度上所产生的力为2×10-7牛顿。由于无法实现这一理论定义，实际上采用尽可能接近于定义条件的装置来复现安培。

如电流天平是利用恒定电流通过两个标准尺寸的线圈时所产生的力作用于天平一端，而以标准砝码作用于另一端，求得线圈间作用力的量值，从而复现电流单位。电流频率范围宽，除直流外，可分为低频电流和高频电流，其间没有严格的频率界限，大致以1兆赫划分。

测量直流和低频电流常用标准电阻降压法，即测出标准电阻上的电压值后计算电流值。此法量程大，可从纳安到数十安培；精确度高，直流可达百万分之几，低频时可达万分之几。

测量方法

测量高频电流的主要方法有热电法、测辐射热器法。①热电法:可用于直流、低频和高频电流测量（图1）。测交流电流时，将被测电流信号从左端送入，记下指示器值；再以直流输入，得到相同示值时的直流电流值即等于所测交流电流值。此直流电流须经校准以保证高精度。

热电法电路的核心是热电偶，为消除其正反向误差，测直流时应调换电偶两端的接线方向，然后取两次的平均值。这种方法量程范围宽,约10-3～102安；精确度高,可达±10-5，是用得最多的一种方法。②测辐射热器法：利用测辐射热器阻值变化仅与所加的功率大小有关而与频率无关这一特性，采用测辐射器电桥电路,以直流电流替代高频电流而测出高频电压,然后以电压和电阻求得电流 （图2）。

为减少驻波影响，应使测辐射热器的阻值尽可能与传输线特性阻抗相等。输出端口一般接有谐振回路或1/4波长短路线以减少分流影响。这种方法精确度约为±(10-2～10-3)，使用频率可达几吉赫。

其他方法

测量高频电流还有利用测出已知电阻上所加功率而算出电流值的功率法和利用光电转换后求得电流值的光电法。为扩大电流量程，可用电阻分流器法(适于低频)、电感和电容分流器法（适于高频）和互感器法（也称电流比较仪法，适于低频和高频）等。

不足之处

电流测量系统中，由于被测件与测量仪器是串联接入，负载效应较大，因而增加了测量的困难。

参考资料

1.对比6种电流测量方法的优缺点·21ic电子网