一、钳形表检测方法现状

经采样汇总分析发现各地计量部门采用的标准、方法差异很大，对同一块钳形表检测出的测试结果最大相差6%左右，应引起各界足够重视。

经调查统计得知，现有的检测方法有两类:其一，标准电流源加标准电流互感器模式；其二，标准电流源加标准线圈模式，这两种模式各有优缺点。目前，大多数计量部门采用第二种模式，使用FLUKE公司生产的5000系列校准源及扇形分布的线圈附件组成的测量系统，这种测量模式已经压倒多数地被广大客户接受并认可。但是笔者经仔细观察和分析发现，此种线圈形状是均匀分布在被检钳形表钳臂周围的，这样的测量环境和钳形表实际使用中的测量环境是完全不同的，其测量结果能一致吗？显然形成了检测与使用的严重脱节。事实是扇形线圈检测出的钳形表在使用中呈现负误差是不可避免的。

二、提高钳形表检测准确度的方案

为此，提出一套折中解决方案，以避免检测与使用间的脱节问题，同时呼吁权威机构据此制定统一的线圈几何尺寸标准和线圈电参数标准，进而达到提高钳形表测量准确度和扩展其用途的目的。依据电流定律:I1+I2+I3+In=Iz，首先保证钳形表检测线圈匝数的准确度；根据实际使用过程中钳形表钳臂所处电磁场位置设计检测线圈的形状，线圈应该至少有一段柱形体以适应钳形表的钳臂抱夹，还原其在平常使用时的状态；线圈直径的设计应考虑以下因素:首先是市场上钳形表的钳臂最大尺寸，线圈直径至少要大于钳臂尺寸的两倍。另外根据磁场磁力线分布特点尽量减少叠加磁场对钳臂的影响(直流电流测量时)，一般磁场强度是按2πr的关系递减。线圈也不是越大越好，还应考虑线圈太大会造成电流源的负载加重以及成本上升。线圈还有一个重要的安全指标，就是电流密度及承载能力，反映到线圈绕线上就是导线的截面积大小的确定，截面积越大承载能力越强，而且电流带来的温升越小，性能越稳定，反之则差。同时要考虑线圈加粗带来的问题，首先无法适应小钳口钳形表的检测，体积和成本加大。综合考虑各种利弊，线圈制作采用多股线并绕的方法:根据漆包线国标选择线径Φ1.25mm的漆包线比较适宜，即:r2π=0.625×0.625×3.1416≈1.23mm2；按每平方毫米面积3A的电流密度计算，3×1.23×3=11.07(A)，3根漆包线即可承载10A左右的电流，那么绕制100匝即可获得1∶100电流变比的钳形表检测线圈，在线圈中加上10A电流可检测1000A量程的钳形表。钳形表检测示意图如图1所示。由图1可见钳形表的检测环境与平常实际使用环境基本一致，其周围的叠加磁场和分布参数的影响可以忽略不计。

图1 钳形表检测示意图

三、钳形表检测线圈参数的检测

钳形表检测线圈是依据电流定律、电磁感应定律、欧姆定律和钳形表制造原理设计制造的。钳形表检测线圈的参数测量一般采用3种方式:

(1)使用已被标定并有数据的标准钳形表直接检测参数；

(2)检测加到线圈上的电流源输出电流的准确度和线圈匝数，并求其乘积；

(3)根据电流定律、欧姆定律和电磁感应定律，用测量钳形表检测线圈端电压、阻抗、直流电阻、线圈匝数等参数的方式佐证其准确度。

1.交流参数测量依据

式中:N——检测线圈的圈数，匝；Ig——检测线圈感应电流，A；VL——检测线圈两端电压，V；XL——检测线圈的阻抗值，Ω。

注:XL=ωL、ω=2πf、L=校验线圈电感量、f=工作频率。

实测中，只要检测VL和XL值乘匝数即可得到检测线圈的感应电流值。

2.直流参数测量依据

B=μH(当μ=1 时，B=H) (2)

I/2πr=H (3)

式中:B——磁感应强度；H——磁场强度；μ——磁介质系数，空气为1；R——检测线圈直流电阻，Ω；r——线圈柱体磁场磁力线半径；I——线圈加入电流。

实测中，只要检测VL和R值乘匝数即可得到检测线圈的感应电流值。

3.标准钳形表的标定及数据测量

首先用标准表检测标准电流源，获得所需测试点的数据，经分析数据作出准确度和线性度符合要求的结论；然后将系统可靠连接，把标准钳形表夹在校准线圈钳柱上；调节电流源输出使标准钳形表读数至第一个测试点上，同时读取标准电流源显示值并记录，按照此办法测出其他应测点；这是因为标准钳形表数字显示位数少，而电流源数字显示位数多，更能准确地计算出标准钳形表的误差值数据并记录。