[发明专利]一种用于测量冲击电流的宽频磁场传感器装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于测量冲击电流的宽频磁场传感器装置及方法，属于电气测量技术领域。本发明装置，包括：磁场传感探头接收被测目标磁场的磁感应强度，根据磁感应强度随时间的变化关系生成磁场微分信号；有源积分模块接收磁场微分信号，并将磁场微分信号转换为被测冲击电流信号；数据采集模块采集被测冲击电流信号，将被测冲击电流信号转换为数字信号，并将数字信号传输至光电转换模块；光电转换模块接收数字信号，将数字信号转换为光信号，并将光信号传输至主控制器；主控制器根据冲击电流的时间参数及幅值参数确定宽频磁场传感器的冲击电流。本发明提供的装置体积小，重量轻，测量频带宽，可以适用于各类瞬态磁场的测量。

技术领域

本发明涉及电气测量技术领域，并且更具体地，涉及一种用于测量冲击电流的宽频磁场传感器装置及方法。

背景技术

雷击至输电线路、建筑等物体上时产生极高的电压，导致绝缘闪络或击穿的同时，还附带强大的冲击电流，将产生非常高的地电位抬升，严重危害设备和人身安全。

为了研究雷击电流对设备的影响，进而为设备耐受电流能力设计提供技术支撑，冲击电流试验设备在实验室模拟雷电流，防雷设备电器产品如避雷器、阀片以及大功率电阻等都需要进行冲击电流耐受试验。

目前测量冲击电流的传感器包括罗氏线圈和分流器，它们使用时需要串接进回路，很多试验设备没有串接的空间，因此非接触式的冲击电流测量方法即磁场传感器是冲击电流现场测量的研究方向。

目前的磁场测量传感器一般用于测量工频磁场(电流)，对于冲击电流的测量需要频带宽、响应特性好，宽频磁场传感器是一个很小的导体环形圈，由于被测磁场变化，该线圈内的磁通会产生变化，从而产生感应电动势，即该感应电压与通过线圈的磁通变化率成正比，然而现阶段还未有体积小、使用方便、灵敏系数大、抗干扰能力强的宽频磁场传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、使用方便、灵敏系数大和抗干扰能力强的冲击电力测量装置，提出了一种用于测量冲击电流的宽频磁场传感器装置，包括：

磁场传感探头、所述磁场传感探头接收被测目标磁场的磁感应强度，根据磁感应强度随时间的变化关系生成磁场微分信号；

有源积分模块、所述有源积分模块接收磁场微分信号，并将磁场微分信号转换为被测冲击电流信号；

数据采集模块、所述数据采集模块采集被测冲击电流信号，将被测冲击电流信号转换为数字信号，并将数字信号传输至光电转换模块；

光电转换模块、所述光电转换模块接收数字信号，将数字信号转换为光信号，并将光信号传输至主控制器；

主控制器，所述主控制器接收光信号，确定光信号绘制冲击电流变化曲线，根据冲击电流变化曲线确定被测目标冲击电流的时间参数及幅值参数，根据冲击电流的时间参数及幅值参数确定宽频磁场传感器的冲击电流。

可选的，装置，还包括：测量高频电缆；

所述测量高频电缆用于磁场传感探头与有源积分模块间磁场微分信号的传输。

可选的，磁场传感探头，包括：

线圈、所述线圈生成磁场微分信号，所述线圈包括：印刷电路板和两层预设匝数的阿基米德螺旋线，所述两层预设匝数的阿基米德螺旋线敷设在印刷电路板的两面；

输入端口及输出端口，所述输入端口及输出端口固定在印刷电路板中心区域的两面，所述输出端口为SMA高频母座，用于连接测量高频电缆

金属屏蔽盒，所述金属屏蔽盒横向为绝缘材料，允许磁感线进入线圈，纵向为金属铜材料，屏蔽横向磁感线进入线圈。

可选的，阿基米德螺旋线的匝间间距不小于0.5mm且匝间间距均匀，阿基米德螺旋线匝间电容和对地电容小于10pF。