CN104330682A

CN104330682A - 一种避雷带通断性能检测仪

Info

Publication number: CN104330682A
Application number: CN201410523347.4A
Authority: CN
Inventors: 李祥超; 周中山; 陈则煌; 陈璞阳
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2015-02-04

Abstract

本发明公开了一种避雷带通断性能检测仪，包括一级线圈和感应电流处理电路；所述一级线圈用于连接220V市电产生交变磁场，以使避雷带中产生感应电流；所述感应电流处理电路用于检测避雷带中的环路是否产生感应电流，从而确定避雷带的通断状态；所述感应电流处理电路包括依次相连的柔性罗氏线圈、差分放大电路、有源检波电路、门电路、状态指示电路；所述柔性罗氏线圈环绕在避雷带的金属导体上。本发明采用电磁感应的原理，且传感器与避雷带采用非接触式，能够直观地判断避雷带的通断性能，该装置结构简单、操作方便、结果准确。

Description

一种避雷带通断性能检测仪

技术领域

本发明涉及一种避雷带通断性能检测仪，属于雷电科学与技术领域。

背景技术

雷电是发生在大气层中的声、光、电物理现象，它给人类生活及生产带来巨大影响。为了减少雷击建筑物造成的损害，在高层建筑物设计时，将在层面部分设有避雷带，通过引下线与大地相互连接，提供一个良好的雷电释放通道，减少了雷击建筑物造成的危害。

防雷工程检测中，常规的检测方法是检测避雷带与大地是否可靠连接。在实际中经常会出现避雷带锈蚀现象，增加了避雷带的内阻，严重的锈蚀可能会造成避雷带断裂的现象，严重地影响了防雷的效果。在新建建筑物中，由于避雷带焊接不符合规范要求导致使用后不久出现断裂，并且防腐蚀措施不到位也会导致避雷带内部腐蚀，这些都是建筑物防雷中的安全隐患。因此，防雷工程检测中，检测避雷带的是否为闭合环路是非常重要的。

然而，检测避雷带环路的内阻来判断避雷带是否闭合的，是非常繁琐且难以实现的。由于建筑物的规模较大，避雷带的周长也较大，人工目测难以实现。因此，需要发明一种避雷带通断性能检测仪，能够方便、直观地检测避雷带的通断性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种避雷带通断性能检测仪，采用电磁感应的原理，且传感器与避雷带采用非接触式，能够直观地判断避雷带的通断性能，该装置结构简单、操作方便、结果准确。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种避雷带通断性能检测仪，包括一级线圈和感应电流处理电路；所述一级线圈用于连接220V市电产生交变磁场，以使避雷带中产生感应电流；所述感应电流处理电路用于检测避雷带中的环路是否产生感应电流，从而确定避雷带的通断状态；所述感应电流处理电路包括依次相连的柔性罗氏线圈、差分放大电路、有源检波电路、门电路、状态指示电路；所述柔性罗氏线圈环绕在避雷带的金属导体上。

作为本发明的进一步优化方案，所述一级线圈由漆包线绕在一个U型的铁氧体上构成。

作为本发明的进一步优化方案，上述铁氧体的材料磁导率为1000。

作为本发明的进一步优化方案，上述一级线圈产生的交变磁场为50Hz。

作为本发明的进一步优化方案，所述柔性罗氏线圈的结构为：骨架采用柔性橡胶软管，绕线为漆包线，橡胶软管的一端接有一个直径小于软管的铜柱。

作为本发明的进一步优化方案，上述柔性罗氏线圈的外表面还添加有一层软橡胶管。

作为本发明的进一步优化方案，所述差分放大电路的放大倍数为10倍。

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、本发明采用非接触式感应检测，操作方便、灵活、适应于各种金属环路的测量；

2、本发明电路设计简单、工作性能稳定可靠，抗干扰性能强；

3、本发明的电路结构设计中采用差分放大电路及有源检波，检测灵敏度高；

4、本发明采用一级感应线圈及柔性罗氏线圈，两线圈结构简单、制作方便、性能稳定；

5、本发明利用电磁感应的原理，被检测避雷带与检测仪为非接触的方式，使用安全；

6、本发明在防雷装置检测中应用广泛，适合于各种建筑物避雷带的检测。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是一级线圈的结构示意图。

图3是柔性罗氏线圈的结构图。

图4是差分放大电路的原理图。

图5是有源检波电路、门电路及状态指示电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明设计一种避雷带通断性能检测仪，如图1所示，包括一级线圈和感应电流处理电路；所述一级线圈用于连接220V市电产生交变磁场，以使避雷带中产生感应电流；所述感应电流处理电路用于检测避雷带中的环路是否产生感应电流，从而确定避雷带的通断状态；所述感应电流处理电路包括依次相连的柔性罗氏线圈、差分放大电路、有源检波电路、门电路、状态指示电路；所述柔性罗氏线圈环绕在避雷带的金属导体上。

下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步阐述：

本实施例中，一级线圈的结构如图2所示，由漆包线绕在一个U型的铁氧体上构成。其中，铁氧体的材料磁导率u_r为1000，电感为370mH，绕线匝数为1500，漆包线的直径为0.1mm。U型铁氧体的尺寸为截面直径为2cm、高度为12cm、宽度为6cm。线圈由2个圆柱形的骨架构成，线圈绕制完成后，用油漆进行浸泡，烘干后套在U型铁氧体上。一级线圈的原理是利用U型铁氧体开口处的磁场进行电磁感应。

本实施例中，柔性罗氏线圈如图3所示，柔性罗氏线圈的原理是利用电磁感应的原理，通电导体周围形成磁场，如果是交变的电流形成交变的磁场，处在交变磁场中的线圈，在线圈的两端产生感应电势。柔性罗氏线圈的结构为：骨架采用直径为1cm的柔性橡胶软管，绕线采用直径为0.1mm的漆包线，绕制匝数为250匝，采用密绕的方法。绕制完成后，在线圈的外表面加一层软橡胶管进行保护。同时，还在橡胶管的一端接入一直径为0.8cm、长度为2cm的铜柱，检测时将柔性罗氏线圈构成一个完套的闭合环。

本实施例中，如图4所示，差分放大电路由第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2、第三运算放大器IC3、第一电阻R1到第九电阻R9构成，其中，第一电阻R1为柔性罗氏线圈的取样电阻，电阻值为1Ω，接在柔性罗氏线圈的两端。第二电阻R2与第三电阻R3的分别与第一电阻R1的两端连接，第二电阻R2的另一端连接第一运算放大器IC1的负反馈端，第三电阻R3的另一端连接第二运算放大器IC2的负反馈端；第四电阻R4的两端分别连接第一运算放大器IC1的负反馈端和输出端，第五电阻R5的两端分别连接第二运算放大器IC2的负反馈端和输出端；第一运算放大器IC1和第二运算放大器IC2的正反馈端均接地；第六电阻R6的两端分别连接第一运算放大器IC1的输出端、第三运算放大器IC3的负反馈端；第七电阻R7的两端分别连接第二运算放大器IC2的输出端、第三运算放大器IC3的正反馈端；第七电阻R7和第三运算放大器IC3的正反馈端的公共端连接第九电阻R9的一端，第九电阻R9的另一端接地；第八电阻R8的两端分别连接第三运算放大器IC3的负反馈端和输出端。差分放大电路的输出端为第三运算放大器IC3的输出端，记为U01，连接后级的有源检波电路。

第一运算放大器IC1、第二运算放大器IC2均为LF353放大器，第三运算放大器IC3是OP27低噪声运算放大器。第二、第三、第六、第七、第八、第九电阻的取值为10kΩ，第四、第五电阻的取值为100kΩ。整个差分放大电路的放大倍数为10倍，工作过程是：第一电阻两端的电压信号经第一、第二运算放大器放大后送到第三运算放大器的输入端，最终由U01端口输出。

本实施例中，有源检波电路、门电路及状态指示电路如图5所示。

有源检波电路由第四运算放大器IC4、第一二极管D1、第二二极管D2、电容C、第十电阻R10组成。第四运算放大器的正反馈端接差分放大电路的输出端U01，负反馈端接第十电阻R10的一端，输出端接第一二极管D1的阴极和第二二极管D2的阳极，第十电阻R10的另一端、第一二极管D1的阳极均接地，第二二极管D2的阴极分别接电容C的一端、第十电阻R10与第四运算放大器IC4的公共端，电容C的另一端接地。还包括一个稳压管D3，稳压管D3的阴极连接第二二极管D2的阴极，稳压管D3的阳极接地，稳压管D3在电路中起限幅作用。其中，第四运算放大器IC4采用OP27低噪声运算放大器。

有源检波电路采用峰值检波原理，若差分放大电路的输出端U01有信号时，电容C上有直流电压输出；否则，电容C上午直流电压输出。本发明采用有源检波电路的目的是提高检波的灵敏度。

门电路及状态指示电路由第一三极管T1、第二三极管T2、第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2构成。第一三极管T1和第二三极管T2的基极均与稳压管D3的阴极连接，第一三极管T1和第二三极管T2的发射极均接地，第一三极管T1的集电极连接第一发光二极管LED1的阴极，第二三极管T2的集电极连接第二发光二极管LED2的阴极，第一发光二极管LED1、第二发光二极管LED2的阳极均连接高电平Uc。

其中，第一三极管T1为8050NPN型三极管，第二三极管T2为8050PNP型三极管。当有源检波电路有信号输出时，第一三极管T1导通，第二三极管T2截止，第一发光二极管LED1亮，表示避雷带内的环路闭合，避雷带通；当有源检波电路没有信号输出时，第一三极管T1截止，第二三极管T2导通，第二发光二极管LED2亮，表示避雷带内的环路断开，避雷带断。

以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，包括一级线圈和感应电流处理电路；所述一级线圈用于连接220V市电产生交变磁场，以使避雷带中产生感应电流；所述感应电流处理电路用于检测避雷带中的环路是否产生感应电流，从而确定避雷带的通断状态；

所述感应电流处理电路包括依次相连的柔性罗氏线圈、差分放大电路、有源检波电路、门电路、状态指示电路；所述柔性罗氏线圈环绕在避雷带的金属导体上。

2.根据权利要求1所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述一级线圈由漆包线绕在一个U型的铁氧体上构成。

3.根据权利要求2所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述铁氧体的材料磁导率为1000。

4.根据权利要求1至3中任一所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述一级线圈产生的交变磁场为50Hz。

5.根据权利要求1所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述柔性罗氏线圈的结构为：骨架采用柔性橡胶软管，绕线为漆包线，橡胶软管的一端接有一个直径小于软管的铜柱。

6.根据权利要求5所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述柔性罗氏线圈的外表面还添加有一层软橡胶管。

7.根据权利要求1所述的一种避雷带通断性能检测仪，其特征在于，所述差分放大电路的放大倍数为10倍。