[发明专利]一种高灵敏度阵列式无源雷电流传感器

说明书

本发明公开了一种高灵敏度阵列式无源雷电流传感器，其包括U形管，U形管上端与封盖可拆卸地连接，封盖与U形管构成对称的环形管，环形管呈倒圆角的正方形结构；U形管外侧壁和封盖相邻的侧面上设置有若干抵接块；环形管内部均布有若干磁电结构；磁电结构间的位置处设置有磁汇聚器，磁汇聚器间结构相同且相互对称；磁电结构包括两个相互重叠的磁致伸缩片，磁致伸缩片中间设置有压电片。本发明能够解决现有技术中测量室外雷电流的装置灵敏度不足的问题，无需外部电源即可完成测量；使用开合式可拆卸结构解决了现有安装后不可拆卸的难题；利用阵列式结构，并结合组合式磁汇聚器提高了传感器性能；结构简单、可靠性强、准确性好。

技术领域

本发明涉及一种电流测量装置，具体涉及一种高灵敏度阵列式无源雷电流传感器。

背景技术

对于固定设置于室外的电气设施而言，雷电流是影响线路正常运行的主要因素，因此雷电流的测量，对于降低其影响尤为关键。雷电流属于微秒级的脉冲电流，因而对传感器的测量精度有较高的要求。

罗氏线圈是基于电磁感应原理的电流传感器，是目前应用最为广泛的暂态电流传感器。其结构主要为线圈和积分回路。

用罗氏线圈测量雷电流具有较高的精度，但是整个检测系统成本比较昂贵，感应信号的幅值偏低，且响应速度较差；为了保持良好的稳定性，积分器对电阻的精密度要求很高。罗氏线圈工作需要外部电源。

带磁芯的罗氏线圈灵敏度更高，但是容易达到磁饱和，为防止产生饱和磁芯通常都很大，因此造成传感器的结构大，重量重，安装和维护等方面不易。

不带磁芯的线圈体积小、重量轻，但是由于线圈本身自积分条件不足，易产生低频失真。且罗氏线圈在工作时，需要外部电源供电，不易于安装维护。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中测量室外雷电流的装置灵敏度不足的问题的高灵敏度阵列式无源雷电流传感器。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种高灵敏度阵列式无源雷电流传感器，其包括U形管，U形管上端与封盖可拆卸地连接，封盖与U形管构成对称的环形管，环形管呈倒圆角的正方形结构；

所述U形管外侧壁和封盖相邻的侧面上设置有若干抵接块；

所述环形管内部均布有若干磁电结构；磁电结构间的位置处设置有磁汇聚器，磁汇聚器间结构相同且相互对称；

所述磁电结构包括两个相互重叠的磁致伸缩片，磁致伸缩片中间设置有压电片，压电片的上下端面分别通过引线与外部连接。

本发明提供的上述高灵敏度阵列式无源雷电流传感器的主要有益效果在于：

本发明通过设置磁电结构，当导线上有雷电流通过时，会在导线周围形成环形磁场，磁电结构上的磁致伸缩片受磁场作用发生形变，且该形变随磁场增加而增大，并通过界面耦合将形变传递至压电片上，压电片由于形变而产生沿厚度方向的极化，进而在压电片上下端面上产生电势差，通过输出该电势差并经过信号处理，即可实现对雷电流或脉冲电流的测量，无需外部电源，节省能源，安装方便灵活；且由于直接测量到的电势差远小于导线上的瞬时电流峰值，因此，能有效保证测量设备不被电流击穿，从而保证测量的有效性和准确性。

通过在U形管和封盖内设置多个磁电结构，构成阵列式布局，并处于与导线同圆心的圆上，各磁电结构距离导线距离相等，因此所感应到的磁场强度相等，通过磁机电耦合所产生的电势在理论上为相等。

在实际测量中，对各磁电结构的输出电压进行处理后取平均，便可完成对脉冲电流的测量，且通过考虑不同位置的误差因素，如偏心误差等，从而提高了传感器的测量准确度。