[发明专利]一种利用钡铁氧体薄膜测量雷电流的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用钡铁氧体薄膜测量雷电流的装置，属于雷电科学与技术领域。

背景技术

雷电发生闪击时，雷电压可达到数百万伏到数千万伏，雷电流可达到几十到几百千安培，雷电具有极大的破坏作用，常引起爆炸、火灾、造成人畜的伤亡、电力系统停电、电气设备损坏等严重事故。雷电流幅值的测量是进行雷电危害研究的基础工作，对研究雷电特性、分析雷击事故，研究防雷措施具有十分重要的意义。

目前用来测量雷电流的方法主要是利用罗氏线圈测量，罗氏线圈的原理是利用电磁感应的原理，能够较准确地测量雷电流的幅值及波形。但是如果进行大范围、多点进行雷电流监测，利用罗氏线圈测量是十分不方便的，因为罗氏线圈对雷电流取样后还要进行数据处理，才能得到雷电流的波形及幅值参数。

本发明提出采用钡铁氧体薄膜这种导磁材料来进行雷电流的间接测量，安装方便，可以大范围的对接闪器进行监测，测量雷击前后导磁材料磁场强度的变化，相应的反推出雷电流的大小。钡铁氧体薄膜材料测量雷电流装置中使用的是磁铅石型的钡铁氧体材料，它是一种具有六角晶体结构的亚铁磁性氧化物，具有良好的化学稳定性和抗腐蚀性，高频时具有高电阻率和介电常数。钡铁氧体薄膜具有高矫顽力，较高的饱和磁化强度，良好的机械强度和化学稳定性，以及巨大的单轴各向异性能，是一种良好的纵向和垂直磁记录介质，广泛的用于垂直磁记录，本发明主要是利用它的这些特点来进行设计的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用钡铁氧体薄膜测量雷电流的装置，采用钡铁氧体薄膜这种导磁材料来进行雷电流的间接测量。本发明安装方便，可以大范围的对接闪器进行监测，测量雷击前后导磁材料磁场强度的变化，从而相应的反推出雷电流的大小。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种利用钡铁氧体薄膜测量雷电流的装置，包括钡铁氧体薄膜传感器模块、磁场强度测量模块，所述钡铁氧体薄膜传感器模块与外部建筑物的接闪器相连，所述磁场强度测量模块通过测量雷击前后钡铁氧体薄膜传感器模块中磁场强度的变化，推导出相应的雷电流的大小，其中：

所述钡铁氧体薄膜传感器模块包括钡铁氧体薄膜、高绝缘耐腐蚀型材质的塑料箱、绝缘棒、绝缘螺丝、固定卡；所述固定卡装在建筑物的接闪器上；所述绝缘棒的一端通过固定卡固定在接闪器上；所述塑料箱通过绝缘螺丝固定在绝缘棒的另一端上；所述钡铁氧体薄膜平整放置在塑料箱内； 

所述磁场强度测量模块包括依次连接的霍尔传感器、差分放大电路、滤波电路、单片机、显示器；所述霍尔传感器将接收到的磁场信号转换为电信号，然后经过差分放大电路将电信号进行放大，放大后的电信号经过滤波电路进行滤波后输出其中的直流信号，单片机对接收到的直流信号进行处理后，将计算出的雷电流值传输至显示器进行显示。

作为本发明的进一步优化方案，所述钡铁氧体薄膜选用在厚度为30nm的AIN衬底上沉积出厚度为50nm的钡铁氧体薄膜，其宽度为10mm、长度为30mm。

作为本发明的进一步优化方案，所述塑料箱的尺寸规格为10cm*10cm*10cm。

作为本发明的进一步优化方案，所述绝缘棒为长方体，尺寸规格为20cm*2cm*2cm。

作为本发明的进一步优化方案，所述固定卡装在建筑物的接闪器上有两种情况：一种是固定卡装在接闪器的接闪杆的底端，另一种是固定卡装在接闪器的引下线的上端。

作为本发明的进一步优化方案，所述单片机的型号为MSP430。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1）本发明设计钡铁氧体薄膜传感器，设计简单、安装方便，磁场强度可通过测量装置直接读取，测量简单方便；同时钡铁氧体薄膜传感器具有灵敏度高，矫顽力大，线性好，不易饱和的优点；

2）本发明中采用霍尔传感器，是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，具有高精度、线性度好的优点；

3）本发明设计了差分放大电路，具有抗干扰能力强、测量精度高的特点；

4）本发明成本低，能直接有效地记录实际雷电流，可广泛的应用于雷电流的监测，可用在接闪器上、防雷装置的引下线以及电涌保护器的接地线上监测雷电流的情况。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是钡铁氧体薄膜传感器模块的结构示意图。

图3是磁场强度测量模块的电路示意图。

其中：1-接闪杆；2-固定卡；3-绝缘棒；4-绝缘螺丝；5-塑料箱。

具体实施方式