CN204241671U - 宽频带暂态磁场测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种宽频带暂态磁场测量装置，包括通过电缆分别与信号转换模块相连的磁场感应电压采集模块和示波器；磁场感应电压采集模块包括对数运算放大器和反向设置的双线圈；信号转换模块包括通过光纤连接的光发射器和光接收器；磁场感应电压采集模块用于获取宽频带暂态磁场的感应电压；信号转换模块将感应电压转换为光信号进行远距离传输。和现有技术相比，本实用新型提供的一种宽频带暂态磁场测量装置，能够有效提高电力系统领域中宽频带暂态磁场的测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磁场测量装置，具体涉及一种宽频带暂态磁场测量装置。
背景技术
一般依据法拉第原理测量磁场，变化的磁场产生电场，即测量电场在非闭合线圈的端口形成的电压，并通过对电压进行反演获得线圈的磁场值；对低频磁场和高频磁场的测量都有成熟的测量装置，然而用线圈法测量磁场必须保证线圈的直径小于磁场的波长，线圈的最大直径取决于磁场的最高频率，当磁场频率变化时，线圈端口感应电压就会同比例变化，因此为保证测量装置的精度，测量装置的测量频宽都限制得很小。
电力系统领域目前对宽频带磁场的测量环境越来越多。例如变电站内开关操作或者有线路雷电流侵入，会形成暂态磁场，通过感应或者辐射的方式耦合变电站二次设备端口，对二次设备正常运行形成干扰，影响变电站的安全运行；所述暂态磁场的频谱分布广泛，在GIS变电站可能从0到50MHz，为了衡量其干扰特性，提出加强二次设备保护的方法，所以必须准确测量这样的宽频带磁场。因此，需要提供一种能够有效提高电力系统领域中宽频带磁场的测量精度的宽频带暂态磁场测量装置。
发明内容
为了满足现有技术的需要，本实用新型提供了一种宽频带暂态磁场测量装置，所述装置包括通过电缆与信号转换模块相连的磁场感应电压采集模块和示波器；
所述磁场感应电压采集模块用于获取所述宽频带暂态磁场的感应电压；所述信号转换模块将所述感应电压转换为光信号进行远距离传输。
优选的，所述磁场感应电压采集模块包括对数运算放大器和反向设置的双线圈；所述信号转换模块包括通过光纤连接的光发射器和光接收器；
优选的，所述双线圈通过所述对数运算放大器与所述电缆隔离，防止所述电缆对所述双线圈产生电磁干扰；所述对数运算放大器，用于压缩所述双线圈输出的感应电压，以提高所述装置对低频磁场的测量精度；
优选的，所述光发射器的光纤收发器将磁场感应电压采集模块输出的感应电压转换为光信号后由所述光纤发送到所述光接收器；所述光接收器的光纤收发器将接收的所述光信号转换为电信号后通过所述电缆发送到所述示波器；
优选的，所述示波器接收所述电信号后显示所述磁场感应电压采集模块输出的感应电压波形；
优选的，所述磁场感应电压采集模块设置在金属屏蔽盒内；所述双线圈端口的所述感应电压的电压极性相反。
与最接近的现有技术相比，本实用新型的优异效果是：
1、本实用新型技术方案中，采用对数运算放大器实现暂态磁场的宽频带测量，大幅度压缩线圈感应电压的差别，并实现线圈与测量装置后端电路的隔离作用；
2、本实用新型技术方案中，采用光纤传输技术实现了低损耗和防干扰的远距离测量，增强了对测量环境的适应性；
3、本实用新型提供的一种宽频带暂态磁场测量装置，能够有效提高电力系统领域中宽频带暂态磁场的测量精度；
4、本实用新型提供的一种宽频带暂态磁场测量装置，结构简单、灵敏度高、成本低廉，能够广泛适用于电力系统磁场测量领域。
附图说明
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是：本实用新型实施例中宽频带暂态磁场测量装置结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实用新型提供了一种能够有效提高电力系统领域中宽频带磁场的测量精度的宽频带暂态磁场测量装置，如图1所示，所述宽频带暂态磁场测量装置包括与宽频带暂态磁场依次相连的磁场感应电压采集模块、电缆、信号转换模块、电缆和示波器；磁场感应电压采集模块设置在一个金属屏蔽盒内，用于获取宽频带暂态磁场的感应电压，包括对数运算放大器和反向设置的双线圈；
①：双线圈用于获取宽频带暂态磁场的感应电压，且双线圈的两个线圈反向设置，因此双线圈的端口的感应电压的电压极性相反；
对数运算放大器对感应电压进行对数运算后放大，提高磁场感应电压采集模块的感应电压输出值的测量范围，扩大测量装置的测量频带，实现宽频测量；本实施例中双线圈端口输出的感应电压值相差1000倍，经过对数运算放大器进行对数运算后感应电压值相差3倍；
对数运算放大器对输出值进行压缩，因为磁场感应电压与频率成正比，例如磁场幅值相同，频率分别为10Hz和1MHz，若不经压缩的输出值之比10：106，会出现高频响应远大于低频响应的问题，由于示波器的信噪比有限，将大大降低低频磁场的测量精度，若经过对数运算压缩后，输出值之比仅为1:6，从而解决了高频响应远大于低频响应的问题，大大提高了低频磁场的测量精度，实现宽频磁场的有效测量。
同时，双线圈通过对数运算放大器与电缆进行隔离，防止电缆对双线圈产生电磁干扰。
②：信号转换模块将感应电压转换为光信号进行远距离传输，包括通过光纤连接的光发射器和光接收器；光发射器和光接收器均包括光纤收发器；
光发射器的光纤收发器将感应电压转换为光信号，并将光信号通过光纤发送到光接收器；光接收器的光纤收发器将接收的光信号转换为电信号，并通过电缆发送到示波器，从而保证感应电压在恶劣电磁环境下实现低损耗远距离传输。
③：示波器接收上述电信号后显示磁场感应电压采集模块输出的感应电压波形。
依据本实用新型测量装置输出的感应电压波形，技术人员对其进行反演运算得到宽频带暂态磁场的磁场值；
反演运算包括依次对数反演运算和电磁感应反演运算；电磁感应反演运算为对法拉第电磁感应定律公式进行反演；
本实施例中对磁场感应电压采集模块采集到的感应电压U进行反演运算，具体为：
a、对数反演运算：eU；
b、电磁感应反演运算：其中，k为比例系数。
最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述装置包括通过电缆与信号转换模块相连的磁场感应电压采集模块和示波器；
所述磁场感应电压采集模块用于获取所述宽频带暂态磁场的感应电压；所述信号转换模块将所述感应电压转换为光信号进行远距离传输。
2.如权利要求1所述的一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述磁场感应电压采集模块包括对数运算放大器和反向设置的双线圈；所述信号转换模块包括通过光纤连接的光发射器和光接收器。
3.如权利要求2所述的一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述双线圈通过所述对数运算放大器与电缆隔离，防止所述电缆对所述双线圈产生电磁干扰；所述对数运算放大器压缩所述双线圈输出的感应电压，以提高所述装置对低频磁场的测量精度。
4.如权利要求2所述的一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述光发射器的光纤收发器将磁场感应电压采集模块输出的感应电压转换为光信号后由所述光纤发送到所述光接收器；所述光接收器的光纤收发器将接收的所述光信号转换为电信号后通过所述电缆发送到所述示波器。
5.如权利要求4所述的一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述示波器接收所述电信号后显示所述磁场感应电压采集模块输出的感应电压波形。
6.如权利要求2所述的一种宽频带暂态磁场测量装置，其特征在于，所述磁场感应电压采集模块设置在金属屏蔽盒内；所述双线圈端口的感应电压的电压极性相反。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105182257A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-23 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于相干粒子数俘获效应的磁场矢量测量装置和方法 |
| CN105510726A (zh) * | 2016-01-15 | 2016-04-20 | 上海理工大学 | 简易医疗器械电磁辐射检测仪 |
| CN107727920A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-23 | 国网浙江省电力公司嘉兴供电公司 | 一种感应电压控制系统及其方法 |
| CN110058089A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-07-26 | 南华大学 | 一种测量瞬态电磁场的探头 |
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2014
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| CN105182257B (zh) * | 2015-09-14 | 2018-03-09 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种基于相干粒子数俘获效应的磁场矢量测量装置和方法 |
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