CN113419197B - 一种降压磁通环装置及磁通感应信号测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降压磁通环装置及磁通感应信号测量方法，属于电磁测量中磁通感应信号测量技术领域，该装置包括磁通环、分压元件和信号引出线；所述磁通环为首尾相接的电路结构，多个所述分压元件设置于所述磁通环上；所述信号引出线从所述分压元件的两端引出。本发明通过将分压元件与磁通环本身构成整体结构，在信号引出之前实现分压效果，大幅降低了对传输线的耐压要求，相比于单引线磁通环，降压磁通环装置将电压均分至各个分压元件，可以大幅度提高磁通环本身的耐压能力和降低对传输线的绝缘耐压要求。

Description

一种降压磁通环装置及磁通感应信号测量方法
技术领域
本发明属于电磁测量中磁通相关信号测量技术领域，更具体地，涉及一种降压磁通环装置及磁通感应信号测量方法。
背景技术
在大电流放电线圈快速放电的过程中，会在线圈周围产生强大的磁场。包围某一闭合路径的磁通环可以测量环所包围曲面内的磁通感应信号。在测量过程中，磁通环回路上的感应电压会非常强(可达10kV～100kV电压等级)，并且具有高频分量。要准确的采集一个同时具有高频和高压特性的电信号是一个具有挑战性的问题。
在以往的磁通感应信号测量实验中常以单引线作为磁通环，将两端的感应电压先输入分压电路，再经过积分器，最后引入采集系统。此方案的缺点在于对单引线的输出端口耐压能力要求非常高，放电过程中容易发生电击穿而影响信号测量结果。因此，亟需开发出一种提高耐压能力和降低对传输线的绝缘耐压要求的磁通环。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种降压磁通环装置及磁通感应信号测量方法，其目的在于将分压元件与磁通环构成磁通环装置整体结构以在信号引出前实现分压效果，降低了对传输线的耐压要求。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种降压磁通环装置，该装置包括磁通环、分压元件和信号引出线；
所述磁通环为首尾相接的电路结构；
多个所述分压元件设置于所述磁通环上；
所述信号引出线从所述分压元件的两端引出。
优选地，多个所述分压元件为电容。
优选地，多个所述分压元件为电阻。
优选地，多个所述分压元件为电容和电阻的组合。
优选地，所述磁通环为导线。
优选地，所述磁通环为柔性电路板。
优选地，所述磁通环为印刷电路板。
优选地，所述磁通环为印刷电路板与导线的组合或柔性电路板与导线的组合。
优选地，所述分压元件用于分散并降低磁通变化而产生的环电压幅值。
本发明的另一个方面提出一种磁通感应信号测量方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤一：将降压磁通环装置置于变化的磁场中，所述降压磁通环装置在变化的磁场中产生感应电压；
步骤二：分压元件对所述感应电压进行分压，通过信号线采集分压后的电压信号并传给后续电路进行处理。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于将分压元件与磁通环本身构成整体结构，在信号引出之前实现分压效果，大幅降低了对传输线的耐压要求，相比于单引线磁通环，降压磁通环装置将电压均分至各个分压元件，可以大幅度提高磁通环本身的耐压能力和降低对传输线的绝缘耐压要求。
附图说明
图1是本发明降压磁通环装置的结构示意图；
图2是本发明降压磁通环装置中磁通环的结构示意图；
图3是本发明降压磁通环装置实施例中电容分压磁通环测量场反位形线圈磁通的电路图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-磁通环；2-信号引出线；3-分压元件；4-降压磁通环装置。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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相互组合。
如图1所示，本发明提出一种降压磁通环装置，该装置包括磁通环1、多个分压元件3和信号引出线2，其中所述磁通环1为环状结构，多个所述分压元件3串联焊接于所述磁通环1上，所述信号引出线2连接于多个分压元件3中的任意一个或多个分压元件3中的多个。
本发明的一个优选实施例中，如图2所示，所述磁通环1为柔性电路板，所述柔性电路板首位相接形成环形结构。
本发明的一个优选实施例中，所述磁通环1为导线。
本发明的一个优选实施例中，所述磁通环1为印刷电路板。
本发明的一个优选实施例中，所述磁通环1为印刷电路板与导线的组合或柔性电路板与导线的组合。
本发明的一个优选实施例中，所述分压元件3为电容。
本发明的一个优选实施例中，所述分压元件3为电阻。
本发明的一个优选实施例中，所述分压元件3为电容和电阻的组合。
本发明的一个实施例中，多个分压元件3用于分散并降低磁通变化而产生的环电压幅值。
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。
如图1和图2所示，本发明的实施例中，所述分压元件3为电容。在FPC柔性电路板上焊接串联30个规格为1206的电容，该电容的耐压值为1000V，电容值为1nF。
将FPC柔性电路板首位相接形成一个闭合圆环，在其中一个电容上连接所述信号引出线2，从而实现信号的分压效果。
如图3所示，本发明在工作过程中，随着放电线圈放电过程，所述降压磁通环装置4来测量放电线圈磁场产生的磁通感应信号，将信号从所述降压磁通环装置4上其中一个电容引出，通过所述信号引出线2接入到后续的积分电路，最后接入采集系统，从而完成磁通感应信号的测量。
本发明的一个实施例提出一种磁通感应信号测量方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将降压磁通环装置置于变化的磁场中。
具体的，本发明的一个实施例中，所述磁场的磁力线方向与磁通环所处平面方向垂直。
具体的，本发明的一个实施例中，所述磁场的磁力线方向与磁通环所处平面方向成一定角度θ，θ大于零。
步骤二：所述降压磁通环装置在变化的磁场中产生感应电压U。
具体的，本发明的一个实施例中，磁通环的感应电压的峰值大于1KV，磁通环的感应电压变化率大于1KV。
步骤三：所述降压磁通环装置上的分压元件对感应电压U进行分压，设每个分压元件上的分压电压表示为
Figure GDA0003426747780000041
具体的，本发明的一个实施例中，所有分压元件是相同类型元件，对磁通环的感应电压进行均分，降压比等于分压元件的个数。
具体的，本发明的一个实施例中，所述分压元件是电容与电阻的组合，所述信号引出线从分压元件上引出信号。
步骤四：信号引出线将分压之后的电压U2的信号传递至后续电路。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种降压磁通环装置，其特征在于，所述磁通环装置设置于变化的磁场中并产生感应电压，所述磁通环装置包括磁通环(1)、分压元件(3)和信号引出线(2)；
所述磁通环(1)为环状结构；
多个所述分压元件(3)串联焊接于所述磁通环(1)上，所述分压元件(3)用于对所述感应电压进行分压；
所述信号引出线(2)从所述分压元件(3)的两端引出。
2.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，多个所述分压元件(3)为电容。
3.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，多个所述分压元件(3)为电阻。
4.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，多个所述分压元件(3)为电容和电阻的组合。
5.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，所述磁通环(1)为导线。
6.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，所述磁通环(1)为柔性电路板。
7.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，所述磁通环(1)为印刷电路板。
8.根据权利要求1所述的一种降压磁通环装置，其特征在于，所述磁通环(1)为印刷电路板与导线的组合或柔性电路板与导线的组合。
9.一种使用如权利要求1-8任一项所述的降压磁通环装置的磁通量感应信号测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一：将降压磁通环装置置于变化的磁场中，所述降压磁通环装置在变化的磁场中产生感应电压；
步骤二：分压元件对所述感应电压进行分压，通过信号线采集分压后的电压信号并传给后续电路进行处理。
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