CN109061318A - 一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法及系统，所述方法包括：将未设置磁屏蔽的环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；将预设的信号输入至矩形线框，测量获得环状铁芯上产生的感应电压；对环状铁芯设置磁屏蔽，并将相同的预设信号输入至矩形线框，测量获得设置磁屏蔽的环状铁芯上产生的感应电压；根据设置磁屏蔽前后的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能；所述方法及系统通过设置固定矩形线框与环状铁芯的相对位置，避免了测试过程中一次绕组偏心带来的影响；通过对磁屏蔽系统上气隙大小的设定来模拟实际应用中磁屏蔽的实际效果。

Description

一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法及系统
技术领域
本发明涉及电力测量领域，更具体地，涉及一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法及系统。
背景技术
在电力技术领域中，计量的准确性是整个电力系统中的核心关键；随着技术的发展，计量的精确性要求越来越高，例如对电流的测量：传统的电流互感器已经难以达到高电流比例的精度，需要使用更为精确的电流比较仪。而越是精确的测量仪器，在测量现场的电磁干扰对其的影响就会越大。为了保证测量精度，对测量仪器设置磁屏蔽以较低电磁干扰对测量准确性的影响。在测量仪器磁屏蔽的研究中，一般使用屏蔽效能反映屏蔽的效果；关于屏蔽效能的相关研究往往假定磁屏蔽是完全闭合的实体，而在实际中由于绕组引线需要通过磁屏蔽引出等原因，在磁屏蔽上必然存在气隙；这使得由此类方法获得的屏蔽效能并不准确，且在测量过程中如一次绕组偏心等问题都会使得最终获得的屏蔽效能存在误差。
发明内容
为了解决背景技术存在的在进行屏蔽效能计算时一次绕组偏心、磁屏蔽存在气隙等会使测量结果存在误差的问题，本发明提供了一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法及系统，所述方法通过模拟设置带有气隙的磁屏蔽系统，对磁屏蔽前后的圆形铁芯进行测量，获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能；所述一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法包括：
将未设置磁屏蔽的环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
将预设的信号输入至矩形线框，测量获得环状铁芯上产生的感应电压；
对环状铁芯设置磁屏蔽，并将相同的预设信号输入至矩形线框，测量获得设置磁屏蔽的环状铁芯上产生的感应电压；
根据设置磁屏蔽前后的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述方法还包括：
将预设的信号同步输入至锁相放大器作为参考信号；
将所述感应电压输入至锁相放大器，获得基于参考信号滤波后的精确的感应电压；
根据设置磁屏蔽前后的精确的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述屏蔽效能通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得。
进一步的，所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；所述测量环状铁芯上的感应电压包括测量多组监测绕组的每一组上的感应电压，并对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
进一步的，根据所述多组感应电压按预设规则获得磁场强度；
根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，记录所述矩形线框放入环状铁芯中央后垂直旋转的角度；
根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述用于对环状铁芯设置磁屏蔽的磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙；
通过调节气隙的大小、环状铁芯的线圈布置模拟计算实际情况下磁屏蔽的屏蔽效能。
所述一种磁屏蔽屏蔽效能测量系统包括：
试验平台，所述试验平台包括中空的圆形托盘、环状铁芯以及矩形线框；所述试验平台用于将环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；所述试验平台用于将矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
所述环状铁芯外可拆卸的设置待测的磁屏蔽系统，用于对所述环状铁芯进行磁屏蔽保护；
信号输入单元，所述信号输入单元的输出端与所述试验平台的矩形线框相连，所述信号输入单元用于将预设的信号输入至矩形线框；
信号测量单元，所述信号测量单元用于测量环状铁芯上产生的感应电压；
计算单元，所述计算单元用于根据信号测量单元在设置磁屏蔽前后输出的眼影电压计算获得对应该待测磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述信号测量单元包括锁相放大器；所述锁相放大器与信号输入单元相连，用于同步接收信号输入单元输出的预设信号作为所述锁相放大器的参考信号；所述锁相放大器用于对信号测量单元测量输出的感应电压进行基于参考信号的滤波，输出精确的感应电压。
进一步的，所述计算单元通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得所述屏蔽效能。
进一步的，所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；所述信号测量单元用于对所述多组检测绕组的每一组进行测量，获得多组监测绕组的每一组上的感应电压；所述信号测量单元用于对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
进一步的，所述计算单元用于根据所述信号测量单元输出的多组监测绕组的每一组上的感应电压按预设规则计算获得磁场强度；所述计算单元用于根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述试验平台包括底座，所述底座上设置有与所述圆形托盘处于同心轴位置的圆形角度刻度；所述矩形线框设置有与底座平行的指针；所述指针用于在测量过程中确认所述矩形线框在圆形角度刻度上所转过的角度；
所述计算单元根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化计算对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
进一步的，所述磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙；通过调节气隙的大小、环状铁芯的线圈布置模拟计算实际情况下磁屏蔽的屏蔽效能。
本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种磁屏蔽屏蔽能效测量方法及系统，所述方法通过设置固定一次绕组(矩形线框)与环状铁芯的相对位置，避免了测试过程中一次绕组偏心带来的影响；所述方法及系统通过对磁屏蔽系统上气隙大小的设定、对输入信号频率和幅值的调整来模拟实际应用中磁屏蔽的实际效果；所述方法及系统考虑感应电压、磁场强度以及一次绕组旋转角度等多种方式，多角度的完成屏蔽效能的测量，为提高磁屏蔽系统屏蔽效能的设计提供了指导基础。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为本发明具体实施方式的一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法的流程图；
图2为本发明具体实施方式的一种磁屏蔽屏蔽效能测量系统的结构图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为本发明具体实施方式的一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：
步骤110，将未设置磁屏蔽的环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
所述矩形线框为长条状，垂直穿过圆形托盘和环状铁芯构成的同心圆的圆心上，并垂直于底座；所述矩形线框在受电磁力时可围绕其自身的长轴线转动；
所述圆形托盘为中空设计，用于将所述环状铁芯水平托起；使环状铁芯与矩形线框间形成固定的相对位置关系；所述圆形托盘的材质为绝缘体；以保证不会受电磁场影响。
所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；本实施例中，在所述环状铁芯上分12段均匀绕制；每段检测绕组的匝数为20匝；
步骤120，将预设的信号输入至矩形线框，测量获得环状铁芯上产生的感应电压；
所述预设的信号可通过需求调整，本实施例中，所述预设的信号为电流信号，频率选取为50Hz；幅值的有效值为1A；
当所述预设信号输入至矩形线框内时，所述矩形线框通电模拟了漏磁通，形成电磁场；
所述环状铁芯的各个检测绕组均置于上述的电磁场中，并产生了电磁感应；通过各检测绕组的引线进行测量获得各个检测绕组的感应电压；
所述测量环状铁芯上的感应电压包括测量多组监测绕组的每一组上的感应电压，并对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
进一步的，为了保证排除掉其他噪声信号、干扰磁场对所述感应电压测量的影响；引入锁相放大器对感应电压进行滤波优化；
将预设的信号同步输入至锁相放大器作为参考信号；
将所述感应电压输入至锁相放大器，锁相放大器以同步输入的预设信号为参考，只有与参考信号同相位的电压信号才可以被放大，其他信号作为噪声信号被选择性滤除，提高了信噪比，保证了测量的准确度。经锁相放大器输出的感应电压作为最终的感应电压(精确的感应电压)。
步骤130，对环状铁芯设置磁屏蔽，并将相同的预设信号输入至矩形线框，测量获得设置磁屏蔽的环状铁芯上产生的感应电压；
所述设置磁屏蔽通过在环状铁芯与矩形线框间设置磁屏蔽系统；所述的磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙，用于实现对实际的磁屏蔽系统上气隙的模拟；
在设置完磁屏蔽后，重复上述方法获得磁屏蔽下的感应电压；
步骤140，根据设置磁屏蔽前后的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
所述屏蔽效能通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得。
进一步的，根据所述多组感应电压按预设规则获得磁场强度；根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能；所述磁场强度与所述感应电压近似成正比，通过对磁场强度的计算，进一步验证所述屏蔽效能的测量结果。
进一步的，记录所述矩形线框放入环状铁芯中央后垂直旋转的角度；根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能；所述矩形线圈可在受电磁力围绕其自身的长轴线发生的转动可表征屏蔽效能的大小，通过对所述矩形线框旋转角度的确认，即可进一步验证所述屏蔽效能的测量结果。
图2为本发明具体实施方式的一种磁屏蔽屏蔽效能测量系统的结构图。如图2所示，所述系统包括：
试验平台210，所述试验平台210包括中空的圆形托盘、环状铁芯以及矩形线框；所述试验平台210用于将环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；所述试验平台210用于将矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；所述信号测量单元210用于对所述多组检测绕组的每一组进行测量，获得多组监测绕组的每一组上的感应电压；所述信号测量单元210用于对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
所述环状铁芯外可拆卸的设置待测的磁屏蔽系统，用于对所述环状铁芯进行磁屏蔽保护；
所述磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙；通过调节气隙的大小、环状铁芯的线圈布置模拟计算实际情况下磁屏蔽的屏蔽效能。
信号输入单元220，所述信号输入单元220的输出端与所述试验平台210的矩形线框相连，所述信号输入单元220用于将预设的信号输入至矩形线框；
信号测量单元230，所述信号测量单元230用于测量环状铁芯上产生的感应电压；
所述信号测量单元230包括锁相放大器；所述锁相放大器与信号输入单元220相连，用于同步接收信号输入单元220输出的预设信号作为所述锁相放大器的参考信号；所述锁相放大器用于对信号测量单元230测量输出的感应电压进行基于参考信号的滤波，输出精确的感应电压。
计算单元240，所述计算单元240用于根据信号测量单元230在设置磁屏蔽前后输出的眼影电压计算获得对应该待测磁屏蔽的屏蔽效能；
所述计算单元240通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得所述屏蔽效能；
所述计算单元240用于根据所述信号测量单元230输出的多组监测绕组的每一组上的感应电压按预设规则计算获得磁场强度；所述计算单元240用于根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
所述试验平台210包括底座，所述底座上设置有与所述圆形托盘处于同心轴位置的圆形角度刻度；所述矩形线框设置有与底座平行的指针；所述指针用于在测量过程中确认所述矩形线框在圆形角度刻度上所转过的角度；
所述计算单元240根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化计算对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (14)

1.一种磁屏蔽屏蔽效能测量方法，所述方法包括：
将未设置磁屏蔽的环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
将预设的信号输入至矩形线框，测量获得环状铁芯上产生的感应电压；
对环状铁芯设置磁屏蔽，并将相同的预设信号输入至矩形线框，测量获得设置磁屏蔽的环状铁芯上产生的感应电压；
根据设置磁屏蔽前后的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将预设的信号同步输入至锁相放大器作为参考信号；
将所述感应电压输入至锁相放大器，获得基于参考信号滤波后的精确的感应电压；
根据设置磁屏蔽前后的精确的感应电压获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述屏蔽效能通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；所述测量环状铁芯上的感应电压包括测量多组监测绕组的每一组上的感应电压，并对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：
根据所述多组感应电压按预设规则获得磁场强度；
根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
记录所述矩形线框放入环状铁芯中央后垂直旋转的角度；
根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述用于对环状铁芯设置磁屏蔽的磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙；
通过调节气隙的大小、环状铁芯的线圈布置模拟计算实际情况下磁屏蔽的屏蔽效能。
8.一种磁屏蔽屏蔽效能测量系统，所述系统包括：
试验平台，所述试验平台包括中空的圆形托盘、环状铁芯以及矩形线框；所述试验平台用于将环状铁芯置于中空的圆形托盘上，使环状铁芯关于圆形托盘的圆心对称；所述试验平台用于将矩形线框竖直固定在环状铁芯中央，并经圆心垂直穿过圆形托盘；
所述环状铁芯外可拆卸的设置待测的磁屏蔽系统，用于对所述环状铁芯进行磁屏蔽保护；
信号输入单元，所述信号输入单元的输出端与所述试验平台的矩形线框相连，所述信号输入单元用于将预设的信号输入至矩形线框；
信号测量单元，所述信号测量单元用于测量环状铁芯上产生的感应电压；
计算单元，所述计算单元用于根据信号测量单元在设置磁屏蔽前后输出的眼影电压计算获得对应该待测磁屏蔽的屏蔽效能。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述信号测量单元包括锁相放大器；所述锁相放大器与信号输入单元相连，用于同步接收信号输入单元输出的预设信号作为所述锁相放大器的参考信号；所述锁相放大器用于对信号测量单元测量输出的感应电压进行基于参考信号的滤波，输出精确的感应电压。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述计算单元通过计算所述屏蔽前的感应电压与屏蔽后的感应电压的比值获得所述屏蔽效能。
11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述环状铁芯包括多组检测绕组，所述多组检测绕组在所述环状铁芯上均匀布置；所述信号测量单元用于对所述多组检测绕组的每一组进行测量，获得多组监测绕组的每一组上的感应电压；所述信号测量单元用于对所述多组感应电压按预设规则进行求和获得所述环状铁芯的感应电压。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于：所述计算单元用于根据所述信号测量单元输出的多组监测绕组的每一组上的感应电压按预设规则计算获得磁场强度；所述计算单元用于根据设置磁屏蔽前后的磁场强度获得对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述试验平台包括底座，所述底座上设置有与所述圆形托盘处于同心轴位置的圆形角度刻度；所述矩形线框设置有与底座平行的指针；所述指针用于在测量过程中确认所述矩形线框在圆形角度刻度上所转过的角度；
所述计算单元根据设置磁屏蔽前后矩形线框垂直旋转的角度变化计算对应该磁屏蔽的屏蔽效能。
14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于：所述磁屏蔽系统上设置有大小可调节的气隙；通过调节气隙的大小、环状铁芯的线圈布置模拟计算实际情况下磁屏蔽的屏蔽效能。
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