CN203084044U - 一种具有低频特性校正功能的自积分式罗氏线圈 - Google Patents

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钱冠军
余刚华
张国清
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Abstract

一种具有低频特性校正功能的自积分式氏罗线圈，其特征是：罗氏线圈输出端连接有校正电路，校正电路按信号走向包括电压跟随器模块、积分电路反馈模块、反相比例放大模块和反相求和模块。罗氏线圈输出端接电压跟随器模块，用于实现信号隔离缓冲；然后电压跟随器模块的输出端接放大，从而来补偿低频、放大电压幅值；积分电路反馈模块的输出和反相比例放大模块的输出同时接入反相求和模块，来进一步放大检测信号并对低频部分进行了补偿作用。本装置通过对被测电流低频段波形的畸变进行校正，从而实现低频电流信息的高精度采集。

Description

一种具有低频特性校正功能的自积分式罗氏线圈
技术领域
本实用新型涉及脉冲大电流信号的测量领域，尤其是具有低频特性校正功能的自积分式罗氏线圈。
背景技术
目前，公知的自积分式罗氏线圈等效电路，忽略分布电容影响，电路方程为
Figure BSA00000837159800011
当测量脉冲电流等高频信号时，可忽略(R0+r)i2(t)，得
Figure BSA00000837159800012
被测电流i1(t)与线圈输出电压近似成正比关系，此时线圈工作在自积分状态，测量时无需外接积分器。但是，当被测电流为低频信号时，(R0+r)i2(t)分量不能被忽略，不再满足自积分条件，自积分罗式线圈自身结构特点导致其对低频信号动态响应特性不好，从而导致罗式线圈测到的低频电流波形出现畸变。
发明内容
为了克服现有的罗氏线圈低频段测量波形发生畸变的不足，本实用新型提供一种自积分罗氏线圈，该罗氏线圈具有低频特性的校正功能，能够对低频段畸变部分进行校正，很好地解决被测电流低频段波形畸变问题。
本实用新型所采用的技术方案是，罗氏线圈输出端连接有校正电路，校正电路按信号走向主要包括电压跟随器模块(U1)、积分反馈模块(U2)、反相比例放大模块(U3)和反相求和模块(U4)。电压跟随器模块用于信号的隔离缓冲，电压跟随器模块的正向输入端接罗氏线圈输出信号，反向输入端通过隔直电容C1(1)与积分反馈模块的反向输入端的限流电阻R5(9)串接；积分反馈模块输出端通过积分电容C2(4)反馈自身反向输入端，积分电容两端通过串、并联接入比例电路R1(5)、R2(6)、R3(7)，并通过泄放电阻R4(8)接地，正向输入端通过积分平衡电阻R6(11)接地，反向输入端通过限流电阻R5(9)接入上一级信号；反向比例放大模块的反向输出端通过限流电阻R8(13)接入上一级信号，输出端通过反馈电阻R7(12)反馈输入，正向输入端通过平衡电阻R9(15)接地；反相求和模块的输入端分别通过增益电阻R11(17)、增益电阻R13(20)与上一级积分反馈模块输出端、反向比例放大模块输出端相连，同时通过反馈电阻R10(16)反馈输出端，同向输入端通过平衡电阻R12(19)接地。
本实用新型将公知的自积分式罗氏线圈连上校正电路，公知的罗氏线圈的输出信号Urs为校正电路的输入信号Uout，由校正电路对公知的罗氏线圈的输出进行补偿。校正电路把电流i1(t)还原得根据电路得出Urs与输出信号Uout的关系为
Figure BSA00000837159800022
因此通过R10可调节输入信号Urs与输出信号Uout比例系数关系。根据罗式线圈模型及校正电路得出输出Uout及输入i1(t)的传递函数为 U out ( S ) I 1 ( S ) = R 10 ( 1 R 5 R 11 S C 2 + R 7 R 8 R 13 ) MrS L 0 S + R 0 + r = R 10 R 8 R 13 + R 5 R 11 R 7 S C 2 R 5 R 11 R 8 R 13 C 2 × Mr L 0 S + R 0 + r , 再可得自积分式罗式线圈校正电路输出与输入电流传递函数为
Figure BSA00000837159800025
因此经校正后的输出电压理论上不存在相位偏差。
本实用新型的有益效果是，对被测电流低频段波形的畸变进行校正，提高测量的精度，将罗氏线圈的下限使用频率向低频段扩展，方法简单，易于实现。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明
本实用新型有如下附图：
图1是自积分式罗氏线圈校正电路总体结构框图；
图2是自积分式罗氏线圈电压跟随模块；
图3是自积分式罗氏线圈积分反馈模块；
图4是自积分式罗氏线圈反相比例放大模块；
图5是自积分式罗氏线圈反相比例求和模块；
图6是自积分式罗式线圈等效电路图。
图中U1.电压跟随器模块，U2.积分反馈模块，U3.反相比例放大模块，U4.反相比例求和模块，1.隔直电容C1，2.运算放大器，3.自积分式罗式线圈等效信号源，4.积分电容C2，5.电阻R1，6.电阻R2，7.电阻R3，8.泄放电阻R4，9.限流电阻R5，10.运算放大器，11.平衡电阻R6，12.反馈电阻R7，13.限流电阻R8，14.运算放大器，15.平衡电阻R9，16.反馈电阻R10，17.增益电阻R11，18.运算放大器，19.平衡电阻R12，20.增益电阻R13，21.电感L0，22.电阻R0，23.电容C0，24.电阻r。
具体实施方式
1.在图1中，校正电路按信号走向主要包括电压跟随器模块、积分反馈模块、反相比例放大模块和反相求和模块。电压跟随器模块用于信号的隔离缓冲，电压跟随器模块的正向输入端接罗氏线圈输出信号，反向输入端通过隔直电容C1(1)与积分反馈模块的反向输入端的限流电阻R5(9)串接；积分反馈模块输出端通过积分电容C2(4)反馈自身反向输入端，积分电容两端通过串、并联接入比例电路R1(5)、R2(6)、R3(7)，并通过泄放电阻R4(8)接地，正向输入端通过积分平衡电阻R6(11)接地，反向输入端通过限流电阻R5(9)接入上一级信号；反向比例放大模块的反向输出端通过限流电阻R8(13)接入上一级信号，输出端通过反馈电阻R7(12)反馈输入，正向输入端通过平衡电阻R9(15)接地；反相求和模块的输入端分别通过增益电阻R11(17)、增益电阻R13(20)与上一级积分反馈模块输出端、反向比例放大模块输出端相连，同时通过反馈电阻R10(16)反馈输出端，同向输入端通过平衡电阻R12(19)接地。
2.在图2中，公知的自积分式罗氏线圈连上校正电路，公知的罗氏线圈的输出信号Urs为校正电路的输入信号Uout，由校正电路对公知的罗氏线圈的输出进行补偿。校正电路把电流i1(t)还原得
Figure BSA00000837159800031
根据电路得出Urs与输出信号Uout的关系为
Figure BSA00000837159800032
因此通过R10可调节输入信号Urs与输出信号Uout比例系数关系。根据罗式线圈模型及校正电路得出输出Uout及输入i1(t)的传递函数为 U out ( S ) I 1 ( S ) = R 10 ( 1 R 5 R 11 S C 2 + R 7 R 8 R 13 ) MrS L 0 S + R 0 + r = R 10 R 8 R 13 + R 5 R 11 R 7 S C 2 R 5 R 11 R 8 R 13 C 2 × Mr L 0 S + R 0 + r , 再可得自积分式罗式线圈校正电路输出与输入电流传递函数为
Figure BSA00000837159800035
因此经校正后的输出电压理论上不存在相位偏差。

Claims (5)

1.一种具有低频特性校正功能的自积分式罗氏线圈，其特征是：罗氏线圈输出端连接有校正电路，校正电路按信号走向主要包括电压跟随器模块(U1)、积分反馈模块(U2)、反相比例放大模块(U3)和反相求和模块(U4)。
2.根据权利要求1所述的具有低频校正功能的自积分式罗氏线圈，其特征是：电压跟随器模块用于信号的隔离缓冲，电压跟随器模块的正向输入端接罗氏线圈输出信号，反向输入端通过隔直电容C1(1)与积分反馈模块的反向输入端的限流电阻R5(9)串接。
3.根据权利要求1所述的具有低频校正功能的自积分式罗氏线圈，其特征是：积分反馈模块输出端通过积分电容C2(4)反馈自身反向输入端，积分电容两端通过串、并联接入比例电路R1(5)、R2(6)、R3(7)，并通过泄放电阻R4(8)接地，正向输入端通过积分平衡电阻R6(11)接地，反向输入端通过限流电阻R5(9)接入上一级信号。
4.根据权利要求1所述的具有低频校正功能的自积分式罗氏线圈，其特征是：反向比例放大模块的反向输出端通过限流电阻R8(13)接入上一级信号，输出端通过反馈电阻R7(12)反馈输入，正向输入端通过平衡电阻R9(15)接地。
5.根据权利要求1所述的具有低频校正功能的自积分式罗氏线圈，其特征是：反相求和模块的输入端分别通过增益电阻R11(17)、增益电阻R13(20)与上一级积分反馈模块输出端、反向比例放大模块输出端相连，同时通过反馈电阻R10(16)反馈输出端，同向输入端通过平衡电阻R12(19)接地。
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