一種高精度通用型交直流電流測量裝置的制造方法
【專利摘要】一種高精度的通用型交直流電流測量裝置，包括外殼、磁芯繞組構(gòu)、電路板，所述磁芯繞組、電路板設(shè)置在外殼內(nèi)，所述磁芯繞組的磁芯均為高導(dǎo)磁低剩磁的軟磁材料構(gòu)成，并且具有兩個性能一致繞向相反的測量頭，完全閉合，沒有氣隙，所述磁芯繞組中的繞組采用高耐壓的漆包線繞制，所述磁芯包括了測量頭和互感磁芯，所有磁芯均放在屏蔽罩內(nèi)，起到嚴(yán)密磁屏蔽的功能，所述的屏蔽罩采用了多層結(jié)構(gòu)，既具有屏蔽磁場的功能又有屏蔽電場的功能，這對于提高電流測量精度極其重要。本發(fā)明具有一個補償繞組，用于隨時補償被測電流產(chǎn)生的磁場，從而使測量頭中僅存在激磁電流產(chǎn)生的磁場而無其他磁場，也即為閉環(huán)磁通門原理。
【專利說明】
一種高精度通用型交直流電流測量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電流測量裝置，尤其是一種高精度通用型交直流電流測量裝置。 【背景技術(shù)】
[0002]測量電流的方法有很多種，對于非接觸型測量電流的裝置，通常采用磁敏元件通過測量電流產(chǎn)生的磁場，進(jìn)而計算出電流的大小。比如測量交流通常采用互感器，測量直流通常采用霍爾原理測量電流。在眾多的電流測量方案中，基于磁通門原理測量電流的方法是非?？煽浚€(wěn)定性非常高的方案。因為磁通門靈敏度很高，是其他諸如霍爾原理等方法無法比擬的，同時，由于磁通門受溫度影響很小，故基于磁通門原理的電流測量裝置具有溫度特性好，靈敏度高，可以測量全程范圍內(nèi)電流的特點。市場上存在的磁通門電流測量裝置， 多為單測量頭，存在測量范圍小，響應(yīng)時間慢，一般用于測量直流電流，很難用于測量交流電流，尤其是高頻交流電流。單純提高補償線圈的匝數(shù)以獲取大電流測量能力的方法不可取，因為測量頭固有的振蕩頻率會在補償線圈中耦合進(jìn)大量干擾成分，嚴(yán)重影響測量裝置的輸出。如何提高測量電流的范圍，并能夠同時測量高頻交流和直流電流，是一個需要解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種高精度的通用型交直流電流測量裝置。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高精度的通用型交直流電流測量裝置，包括外殼、磁芯繞組構(gòu)、電路板，所述磁芯繞組、電路板設(shè)置在外殼內(nèi)，所述磁芯繞組的磁芯均為高導(dǎo)磁低剩磁的軟磁材料構(gòu)成，并且具有兩個性能一致繞向相反的測量頭，完全閉合，沒有氣隙，所述磁芯繞組中的繞組采用高耐壓的漆包線繞制，所述磁芯包括了測量頭和互感磁芯，所有磁芯均放在屏蔽盒內(nèi)，起到嚴(yán)密磁屏蔽的功能，所述的屏蔽盒采用了多層結(jié)構(gòu)，既具有屏蔽磁場的功能又有屏蔽電場的功能，這對于提高電流測量精度極其重要。本發(fā)明具有一個補償繞組，用于隨時補償被測電流產(chǎn)生的磁場，從而使測量頭中僅存在激磁電流產(chǎn)生的磁場而無其他磁場，也即為閉環(huán)磁通門原理。
[0005]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的磁芯均為閉合磁芯無氣隙。
[0006]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的外殼具有內(nèi)部屏蔽層。
[0007]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的磁芯具有2個測量頭和1個互感磁芯。
[0008]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的2個測量頭性質(zhì)相同繞向相反。[0009 ]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的屏蔽盒采用高導(dǎo)磁低剩磁材料。
[0010]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品的屏蔽盒采用多層結(jié)構(gòu)。[〇〇11]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品具有一個補償繞組。[〇〇12]優(yōu)選地，所述發(fā)明產(chǎn)品采用了閉環(huán)磁通門原理。
[0013]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果:由于采用了兩個性質(zhì)相同， 繞向相反的測量頭和一個互感線圈，既極大減少了測量頭對補償繞組的耦合干擾，又增加了對交流測量的頻帶范圍。采用軟磁材料做成的屏蔽罩對2個測量頭以及補償線圈進(jìn)行屏蔽，極大的提高了本發(fā)明產(chǎn)品的抗外界干擾能力，提高了電流測量裝置的線性度和精度。同時由于本發(fā)明采用了磁通門原理測量電流，故具有測量電流穩(wěn)定性高，溫度特性好的固有特點?！靖綀D說明】
[0014]參照附圖和本優(yōu)選實施方式的下列描述，將會最佳地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點，其中:圖1是本發(fā)明的原理圖；圖2是本發(fā)明的磁芯及屏蔽盒結(jié)構(gòu)?！揪唧w實施方式】
[0015]參照附圖1至2,一種高精度通用型交直流電流測量裝置。采用的原理說明:磁芯繞組1003 Wd和1004 Wd’組成雙測量頭，方波發(fā)生器1011產(chǎn)生方波，注入到兩個繞組1003 Wd 和1004 Wd’中，會分別產(chǎn)生兩個磁通〇11和〇11’，由于兩個測量頭是同種材質(zhì)同樣尺寸，繞向相反，兩個測量頭對補償線圈1005產(chǎn)生的綜合影響為零。當(dāng)原邊電流1001 Ip不為零時， 繞組Wd和Wd’的輸出信號會發(fā)生不對稱現(xiàn)象，也就是會產(chǎn)生偶次諧波，其中二次諧波是偶次諧波的主要成分，二次諧波檢測電路1009負(fù)責(zé)檢測測量頭中的二次諧波信號，其強度反應(yīng)不對稱狀態(tài)的強度，也就是原邊電流Ip的大小。二次諧波檢測電路將處理信號發(fā)送到1010 峰差解調(diào)器內(nèi)進(jìn)行處理，去除方波基波信號，與繞組WT產(chǎn)生的信號一起進(jìn)入放大器1008進(jìn)行放大處理，此處互感繞組WT的存在是為了測量交流電流，增加測量頻率，提高測量電流的響應(yīng)[H60-L011]速度。放大器1008包含驅(qū)動器，將驅(qū)動補償線圈WC 1005 1006 1007，其安匝數(shù)等于Ip，用于產(chǎn)生與Ip大小相等方向相反的兩個磁場，使得測量頭1002內(nèi)的磁通除 〇11外，再沒有其他磁通。本發(fā)明最終采用PCB板和磁芯繞組連接后，以整體灌封的形式，灌封在外殼內(nèi)，信號以及供電電源以端子形式引出來。
[0016]本發(fā)明所采用的磁芯具有特殊結(jié)構(gòu)，是整個測量裝置實現(xiàn)高精度測量交直流電流目標(biāo)的關(guān)鍵部件，測量頭的磁芯是2001，2004，采用高導(dǎo)磁低剩磁的軟磁材料，材質(zhì)相同，尺寸相同，2002和2005分別是兩個測量頭的繞組，這兩個繞組在方波激勵下，分別在兩個測量頭磁芯2001 2004內(nèi)產(chǎn)生大小相同方向相反的激勵磁通和?u’，2007是互感磁芯，有繞組WT纏繞在互感磁芯2007上。3個磁芯繞組用帶有狹縫的銅箱屏蔽材料2010纏繞，用于防止外界電場干擾。補償繞組2011也叫比例繞組，用于產(chǎn)生與IP反向的安匝電流，最終整個磁芯繞組被封閉在一個由內(nèi)環(huán)外環(huán)和上下蓋構(gòu)成的磁屏蔽盒2012內(nèi)，用于阻隔地磁，以及外界磁場干擾。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點是:(1)采用了 2個測量頭，具有消耦作用，減少了測量頭對補償線圈的耦合干擾，提高了線性度和精度；(2)具有1個互感磁芯提高了測量高頻交流電流的能力； (3)本發(fā)明具有反饋線圈采用了閉環(huán)磁通門原理，提高了靈敏性；(4)測量頭和互感器均放在具有多層屏蔽材料做成的屏蔽盒內(nèi)，極大的減少了外界對磁芯的干擾，提升了裝置的穩(wěn)定性;(5)由于存在電流過載的可能性，本裝置具有指示過載的指示燈及端子輸出信號。
[0018]顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其他不同形式的變化和變動，如磁芯結(jié)構(gòu)，屏蔽盒結(jié)構(gòu)等的變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項】
1.一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，包括放置在屏蔽盒內(nèi)的測量 頭和互感線圈，具有補償繞組構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)和電流過載指示裝置，PCB電路板采用整體灌 封的方式，信號通過端子輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述測 量頭由兩個閉合磁芯構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述兩 個磁芯性能一致，繞向相反。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述屏 蔽盒采用了銅箱以及高導(dǎo)磁軟磁材料。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述屏 蔽盒由內(nèi)環(huán)外環(huán)及上下蓋構(gòu)成由膠帶固定。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述銅 箱具有缺口。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述電 流過載指示裝置是一個指示燈或輸出電平信號。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述互 感線圈采用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成的磁芯。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述電 路板設(shè)置有磁通門二次諧波檢測電路。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述 電路板具有方波發(fā)生器和峰差解調(diào)電路。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述 電路板具有補償線圈的電流驅(qū)動電路。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述 繞組均采用高絕緣的漆包線繞制。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高精度通用型交直流電流測量裝置，其特征在于，所述 補償繞組采用單層回繞的方式繞制而成。
【文檔編號】G01R15/18GK106018912SQ201610344433
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】北京柏艾斯科技有限公司