[发明专利]电流测量方法、装置及系统

权利要求书

1.一种电流测量系统，其特征在于，所述系统包括悬臂梁、光电位移探测器、激光器及与所述光电位移探测器电连接的计算机设备；

所述激光器发射的激光经由所述悬臂梁的自由端反射，在所述光电位移探测器上形成光斑；

所述自由端设置有磁性块，所述磁性块在位于所述自由端下方的电池中的电流产生的磁场作用下，带动所述悬臂梁朝向电池偏转；

所述光电位移探测器检测所述悬臂梁在偏转前后在所述光电位移探测器上形成光斑的光斑位移量；

所述计算机设备用于根据所述光斑位移量计算所述悬臂梁偏转前后的悬臂梁位移量，并根据所述悬臂梁位移量计算所述电池的载流导线中的电流大小，其中所述悬臂梁位移量的计算公式如下所示：

其中，Z为悬臂梁位移量，l为悬臂梁长度，S为光斑位移量，L为激光发射路径长度，即激光出射点与悬臂梁反射所述激光的反射点之间的距离。

2.根据权利要求1所述的电流测量系统，其特征在于，所述悬臂梁的自由端朝向所述激光器的一侧涂有反光材料。

3.根据权利要求1所述的电流测量系统，其特征在于，所述悬臂梁采用柔性材料、硅或二氧化硅材料制造而成。

4.一种电流测量方法，其特征在于，应用于权利要求1-3任意一项所述的电流测量系统的计算机设备，所述方法包括：

根据所述光电位移探测器检测到的光斑位移量计算所述悬臂梁偏转前后的悬臂梁位移量；

根据所述悬臂梁位移量计算所述悬臂梁表面应力差，从而得到待测电流生成的感应磁场对磁性块的作用力；

根据所述作用力计算感应磁场的强度，从而得到电池的载流导线中待测电流的大小；

其中，所述根据所述光电位移探测器检测到的光斑位移量计算所述悬臂梁偏转前后的悬臂梁位移量，包括：

接收所述光电位移探测器检测到的光斑位移量；

根据公式计算所述悬臂梁位移量，其中，Z为悬臂梁位移量，l为悬臂梁长度，S为光斑位移量，L为激光发射路径长度，即激光出射点与悬臂梁反射所述激光的反射点之间的距离。

5.根据权利要求4所述的电流测量方法，其特征在于，所述根据所述悬臂梁位移量计算所述悬臂梁表面应力差，从而得到待测试电流生成的感应磁场对磁性块的作用力，包括：

根据公式计算悬臂梁表面应力差，其中，Δσ为悬臂梁的表面应力差，v为悬臂梁材料的泊松比，t为悬臂梁厚度，E为悬臂梁的弹性模量；

根据公式F＝Δσ×A计算感应磁场对磁性块的作用力，其中，F为作用力大小，A为悬臂梁横截面的面积。

6.根据权利要求5所述的电流测量方法，其特征在于，所述根据所述作用力计算感应磁场的强度，从而得到待测电流的大小，包括：

根据公式F＝mxVHgradH计算所述待测电流生成的感应磁场的强度，其中，m为磁性块质量，x为磁性块的比磁化系数，V为磁性块体积，H为磁场强度，gradH为磁场梯度；

根据公式计算待测试电流的大小，其中，I为待测电流大小，a为磁性块到载流导线所在直线的垂直距离，μ₀为真空磁导率，θ₁为载流导线的电流流入端与磁性块形成的线段与载流导线的夹角，θ₂为载流导线的电流流出端与磁性块形成的线段与载流导线的夹角。

7.一种电流测量装置，其特征在于，所述装置应用于权利要求1-3任意一项所述的电流测量系统的计算机设备，所述装置包括：

第一计算模块，用于根据所述光电位移探测器检测到的光斑位移量计算所述悬臂梁偏转前后的悬臂梁位移量；

第二计算模块，用于根据所述悬臂梁位移量计算所述悬臂梁表面应力差，从而得到待测电流生成的感应磁场对磁性块的作用力；

第三计算模块，用于根据所述作用力计算感应磁场的强度，从而得到电池的载流导线中待测电流的大小；

其中，所述第一计算模块具体用于：

接收所述光电位移探测器检测到的光斑位移量；

根据公式计算所述悬臂梁位移量，其中，Z为悬臂梁位移量，l为悬臂梁长度，S为光斑位移量，L为激光发射路径长度，即激光出射点与悬臂梁反射所述激光的反射点之间的距离。

8.根据权利要求7所述的电流测量装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于：

根据公式计算悬臂梁表面应力差，其中，Δσ为悬臂梁的表面应力差，v为悬臂梁材料的泊松比，t为悬臂梁厚度，E为悬臂梁的弹性模量；

根据公式F＝Δσ×A计算感应磁场对磁性块的作用力，其中，F为作用力大小，A为悬臂梁横截面的面积。