2026年9月28日——日本产业技术综合研究所（AIST）的研究人员与东京科学大学、日本国立量子科学技术研究开发机构合作，开发出一种“电流比较仪”，它使用金刚石量子传感器，能够通过同一装置配置精确评估交流电流比和直流电流比。

电流比较仪是一种用于校准发电、输电和配电设施中所用电流测量仪器的设备。由于交流和直流的测量原理不同，传统上，交流电流比和直流电流比分别使用不同的电流比较仪，并分别建立校准系统。建立能够统一处理这两类电流比的测量技术和校准系统，是推动社会更广泛、更高效地采用高可靠电流测量的关键挑战。

在这项研究中，研究团队证明，使用基于金刚石量子传感器的同一装置，可以高精度地评估交流电流比和直流电流比；该传感器用于检测电流产生的磁通量。此外，通过免除传统交流电流比测量通常使用的基于电磁感应的检测线圈，研究团队成功实现了电流比较仪核心部件的小型化。这一进展为电流测量仪器校准系统的统一和精简铺平了道路。预计这一进步将有助于促进下一代电网中电流测量的标准化；在这些电网中，由于可再生能源的普及，交流与直流共存。

背景

支撑日常生活的电网由多种设施组成，例如发电厂、输电和配电设备。准确的电流测量对于发电、输电和配电设施的运行、维护和扩建至关重要。由于这些电力系统处理的电流高达数百安培，因此无法将这些电流直接输入测量仪器。因此，使用电流互感器将电流转换为更小、通常约为几安培、更易于测量的值。在此过程中，准确确定原始电流与转换后电流之间的比值（电流比）至关重要，电流比较仪正是用于此目的。传统上，交流电流比和直流电流比采用不同的原理和独立的校准系统进行测量。用于交流电流比测量的传统电流比较仪采用基于电磁感应的测量原理。虽然它们可以测量交流电流比，但无法测量直流电流比。因此，评估交流电流比和直流电流比分别采用不同的原理和仪器配置。建立能够统一处理两者的测量技术和校准系统，一直是推动社会更广泛、更高效地采用高可靠电流测量的一项挑战。解决这一挑战将无需分别为交流和直流维护独立的测量系统和校准系统，从而解决与仪器配置和数据管理相关的复杂性。

要点

• 将金刚石量子传感器引入电流比较仪，以校准交流和直流电流测量仪器。
• 使用同一装置配置，高精度评估了交流电流比和直流电流比，同时中央部分的尺寸缩小至传统电流比较仪的三分之一以下，质量降至其十分之一以下。
• 作为统一此前分为交流和直流的校准系统的基础技术，它有望有助于简化电流测量仪器的校准，并推动下一代电网中电流测量的标准化。