CN110297122B - 基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法 - Google Patents

基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法。过程为：建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系，根据建立的对应关系通过拟合方式绘制电流—频率或周期曲线，采用插值的方法获得电流—频率或周期曲线上各频率或周期对应的电流值，测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小得到被测电流的大小。本发明通过测量自激振荡磁调制传感器振荡电压频率(周期)的方式来测量超过原电流传感器量程的电流大小，针对基于占空比模型的电流传感器，无需改变硬件电路，只需增加少量程序，即可实现传感器量程的扩大，方法简单，测量精度高。

Description

基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法
技术领域
本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法。
背景技术
越来越多的电力系统采用直流电制供电，而直流电力系统中的电缆存在老化及破损的风险，为避免安全隐患，通常会安装实时监测系统绝缘的绝缘监测装置，绝缘监测装置测量依赖直流电流传感器，通过检测电流大小判断绝缘情况。
由于当前越来越重视供电可靠性，很多直流负载采用双电源供电，当两个电源电压不等时并联供电会在系统中产生环流，环流的出现会使一般的直流传感器出现饱和，从而超出传感器的测量量程，导致绝缘测量及定位的失败。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种简单、精度高的基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法。
本发明采用的技术方案是：一种基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法，建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系，根据建立的对应关系通过拟合方式绘制电流—频率或周期曲线，采用插值的方法获得电流—频率或周期曲线上各频率或周期对应的电流值，测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小得到被测电流的大小。
进一步地，通过实验的方式逐点测量被测电流超过量程后，被测电流大小和振荡方波电压频率或周期的大小，再建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系。
更进一步地，通过频率计、单片机、ARM和FPGA其中的任意一种测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小。
本发明通过测量自激振荡磁调制传感器振荡电压频率(周期)的方式来测量超过原电流传感器量程的电流大小，针对基于占空比模型的电流传感器，无需改变硬件电路，只需增加少量程序，即可实现传感器量程的扩大，方法简单，测量精度高。
附图说明
图1为磁调制传感器自激振荡电路原理图。
图2为基于占空比模型的电流传感器振荡电压占空比随被测电流变化图。
图3为振荡电压周期随被测电流变化图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
自激振荡磁调制传感器电路原理图如图1所示，利用自激振荡法在传感器铁芯中产生激励方波，通过测量输出电压波形占空比，或输出电流的平均值计算被测电流，通常被测电流与占空比或电流平均值成正比。但当被测电流持续上升超过传感器量程时，电压占空比或平均电流不再持续线性增加，无法继续测量，如图2所示，传感器在320mA左右到达量程，占空比随被测电流上升而开始下降，而且变换并不单调，无法进行测量。但此时自激振荡电压的频率开始单调变化，如图3所示，当被测电流超过320mA时，电压振荡频率(周期)单调递增，周期(频率)单调递减。这是由于在外界电流激励下，铁芯不断饱和，磁导率逐渐下降，线圈电感因此会逐渐下降，振荡电路时间常数缩短，振荡周期会降低。
由于在被测电流达到量程后，振荡频率(周期)与被测电流之间开始出现单调的函数关系，因此振荡频率(周期)与被测电流一一对应，可以用来表征被测电流大小，基于此原理本发明提供一种基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法，该方法无需更改硬件电路，原有电路已经具备测量方波电压频率及周期的能力，只需要在原有测量程序的基础上对电平时间和低电平时间进行求和就可以得到振荡方波电压的周期，计算周期倒数即可得到方波频率。硬件电路可以与基于占空比模型传感器保持一致。测量的具体过程如下：
测量前，通过实验的方式逐点测量被测电流超过量程后被测电流大小和振荡方波电压频率或周期的大小，建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系，根据建立的对应关系通过数学拟合方式绘制电流——频率或周期曲线，采用多项式插值的方法可以获得电流——频率或周期曲线上任意频率或周期对应的电流值，通过频率计、单片机、ARM和FPGA其中的任意一种测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小，就可以得到对应的被测电流的大小。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (2)

1.一种基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法，其特征在于：建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系，根据建立的对应关系通过拟合方式绘制电流—频率或周期曲线，采用插值的方法获得电流—频率或周期曲线上各频率或周期对应的电流值，测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小得到被测电流的大小；
通过实验的方式逐点测量被测电流超过量程后，被测电流大小和振荡方波电压频率或周期的大小，再建立被测电流与振荡方波电压频率或周期的对应关系。
2.根据权利要求1所述的基于频率模型的磁调制传感器过量程测量方法，其特征在于：通过频率计、单片机、ARM和FPGA其中的任意一种测量实际的振荡方波电压频率或周期的大小。
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