CN205720375U - 一种自积分罗氏线圈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自积分罗氏线圈装置，包括：罗氏线圈和与罗氏线圈连接的自积分器，罗氏线圈包括可拆卸电连接的第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部，第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部拼接完成后，具有一个由于第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部的拼接而形成的用于容纳被测装置的腔孔。由于将罗氏线圈分为可拆卸连接的两部分，在使用时无需要求被测引下线等被测装置可拆卸，只需将拆分后的罗氏线圈自被测装置两侧向中间移动进行拼接，使得被测引下线等被测装置穿过罗氏线圈即可，极大地方便了自积分罗氏线圈的安装和应用。

Description

一种自积分罗氏线圈装置

技术领域

本实用新型涉及罗氏线圈技术领域，特别是涉及一种自积分罗氏线圈装置。

背景技术

近年来，随着脉冲功率技术的发展，高压脉冲信号的上升沿越来越快，对脉冲测量的要求也越来越高。

罗氏线圈已经成为测量脉冲大电流信号的一种极为有效的工具，其中，罗氏线圈分为自积分形式和外积分形式两种，但外积分形式罗氏线圈必须经过一个RC积分回路，其测量的频率响应受到限制，而自积分形式的罗氏线圈的频率响应高，是测量脉冲大电流信号的理想手段。基于Rogowski线圈的电子式电流互感器得到了广泛应用，它具有动态响应范围大，频率响应宽，抗电磁干扰性能强等优点，具有极其广阔的应用前景。

然而，当前传统的自积分罗氏线圈在应用时具有很大的局限性，其对应用场所具有特殊的要求。传统自积分罗氏线圈采用的是闭合磁芯为骨架，最终成品安装的形式也是闭合的，如若想要将传统自积分罗氏线圈安装在被测引下线处，就必须要求该引下线是可以拆除的，在安装引下线之前将罗氏线圈套入引下线，否则无法进行安装，这极大地限制了罗氏线圈的应用。

因此，如何解决自积分罗氏线圈在应用时具有较大的局限性的问题，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自积分罗氏线圈装置，可以解决自积分罗氏线圈在应用时，具有较大的局限性的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了如下技术方案：

一种自积分罗氏线圈装置，包括：罗氏线圈和与所述罗氏线圈连接的自积分器，所述罗氏线圈包括可拆卸电连接的第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部，其中，所述第一罗氏线圈部和所述第二罗氏线圈部拼接完成后，具有一个由于所述第一罗氏线圈部和所述第二罗氏线圈部的拼接而形成的用于容纳被测装置的腔孔。

优选地，所述罗氏线圈包括环形的磁芯和环绕在所述磁芯上的漆包线。

优选地，所述第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部均为半环形。

优选地，还包括：

用于容纳所述第一罗氏线圈部的第一外壳部，所述第一外壳部上设有与所述第一罗氏线圈部的悬空端连接的插座，所述第一外壳部上设有用于容置外界被测装置的第一凹槽；

用于容纳所述第二罗氏线圈部的第二外壳部，所述第二外壳部上设有与所述第二罗氏线圈部的悬空端连接的插头，所述第二外壳部上设有与所述第一凹槽相对应的第二凹槽。

优选地，所述插头和所述第二外壳部可拆卸连接。

优选地，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为半圆柱型凹槽。

优选地，所述第一外壳部和所述第二外壳部内均设有用于固定所述罗氏线圈的连接柱。

优选地，还包括：

用于固锁所述第一外壳部和所述第二外壳部的锁紧部件。

优选地，所述自积分器为电阻。

优选地，所述第一外壳部上还设有与所述自积分器连接，用于连接外界测试设备的接头。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本实用新型所提供的自积分罗氏线圈装置，包括：罗氏线圈和与罗氏线圈连接的自积分器，罗氏线圈包括可拆卸电连接的第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部。由于将罗氏线圈分为可拆卸连接的两部分，在使用时无需要求被测引下线等被测装置可拆卸，只需将拆分后的罗氏线圈自被测装置两侧向中间移动进行拼接，使得被测引下线等被测装置穿过罗氏线圈即可，极大地方便了自积分罗氏线圈的安装和应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种实施方式中自积分罗氏线圈装置的等效电路图；

图2为本实用新型一种实施方式中所提供的第一外壳部的正视图；

图3为本实用新型一种实施方式中所提供的第一罗氏线圈部装配在第一外壳部中的俯视图；

图4为本实用新型一种实施方式中所提供的第二外壳部的正视图；

图5为本实用新型一种实施方式中所提供的第二罗氏线圈部装配在第二外壳部中的俯视图；

图6为本实用新型一种实施方式所提供的自积分罗氏线圈装置装配完整后的俯视图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种自积分罗氏线圈装置，可以解决自积分罗氏线圈在应用时具有较大的局限性的问题。

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

本实用新型的一种具体实施方式提供了一种自积分罗氏线圈装置，包括：罗氏线圈和与罗氏线圈连接的自积分器，罗氏线圈包括可拆卸电连接的第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部，其中，第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部拼接完成后，具有一个由于这两个拼接部(即第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部)的拼接而形成的用于容纳被测装置的腔孔，该腔孔即等效为普通罗氏线圈的中心通孔。

在本实施方式中，罗氏线圈设计为开口结构形式的刚性罗氏线圈，所谓的开口结构指的即是将罗氏线圈设计为可拆卸电连接的两部分。发明人研究发现，正如背景技术部分所述的内容，目前的罗氏线圈皆为闭合的结构，通常整个罗氏线圈呈一个完整的圆环形，由于罗氏线圈是闭合的圆环，当需要进行电流测量时，就需要将被测引下线穿过罗氏线圈中心的通孔。而本实施方式所提供的罗氏线圈分为可拆卸的两部分，则在对被测引下线进行测量时，无需要求被测引下线等被测装置可拆卸，只需将拆分后的罗氏线圈自被测装置两侧向中间移动进行拼接，使得被测引下线等被测装置钳置于罗氏线圈的中心通孔处即可，极大地方便了自积分罗氏线圈的安装和应用，解决了被测引下线不可拆卸时自积分罗氏线圈不能进行安装的局限性问题。

本实施方式还对该自积分罗氏线圈装置的原理进行了说明，如图1所示，图1为本实用新型一种实施方式中自积分罗氏线圈装置的等效电路图。该等效电路忽略线圈分布电容的作用，图1中U_m为该装置所测的电压信号，ε为感生电动势，R_L为罗氏线圈电阻，R为积分电阻，L为罗氏线圈的电感，i为感应电流，i(R+R_L)＜＜Ldi/dt，则有：

$\mathrm{\ϵ}=M\frac{{\mathrm{dI}}_m}{d_t}\≈L\frac{di}{d_t}---\left(1\right)$

所测电压为：

U_m＝Ri＝MRI_m/L(2)

由此得出罗氏线圈的灵敏度S为：

S＝U_m/I_m＝MR/L(3)

电感L和互感M可以通过测量确定，也可以通过公式计算，即：

M≈μ₀AN/2πr(4)

L≈μ₀AN²/2πr(5)

其中，μ₀为空气磁导率，A为线圈截面积，N为线圈匝数，r为线圈环路的等效半径。所以有灵敏度：

S≈R/N(6)

由式(6)表明：线圈灵敏度是与积分电阻和线圈匝数密切相关的，可根据实际情况，通过调节匝数或积分电阻来获得不同的灵敏度值。

罗氏线圈输出信号是电流对时间的微分，通过自积分器对罗氏线圈输出的电压信号进行积分，就可以还原出真实的被测电流。

在上述实施方式的基础上，本实用新型一种实施方式中，罗氏线圈包括环形的磁芯和环绕在磁芯上的漆包线。在本实施方式中，罗氏线圈以磁芯作为骨架，用漆包线进行绕制制成。由于罗氏线圈是开口结构形式的，因此，在本实施方式中，磁芯本身即为开口形式的，即磁芯分为了两块可进行拼接的磁芯，为了保证罗氏线圈的作用，缠绕在两部分磁芯上的漆包线是相互之间可以电连接的。

带磁芯骨架的罗氏线圈电感值是很高的，即便由于开口磁芯与闭合磁芯相比，磁导率会下降很多，但也足以满足自积分条件，同样也能很好地提高精度。对于测试纳秒级脉冲大电流信号而言，自积分形式的罗氏线圈是最理想的方案。

请参考图2-图6，图2为本实用新型一种实施方式中所提供的第一外壳部的正视图；图3为本实用新型一种实施方式中所提供的第一罗氏线圈部装配在第一外壳部中的俯视图；图4为本实用新型一种实施方式中所提供的第二外壳部的正视图；图5为本实用新型一种实施方式中所提供的第二罗氏线圈部装配在第二外壳部中的俯视图；图6为本实用新型一种实施方式所提供的自积分罗氏线圈装置装配完整后的俯视图。

在本实用新型的一种实施方式中，第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21均为半环形。为了保证自积分罗氏线圈装置使用的稳定性和安全性，该装置还包括：用于容纳第一罗氏线圈部11的第一外壳部12，第一外壳部12上设有与第一罗氏线圈部11的悬空端连接的插座13，第一外壳部12上设有用于容置外界被测装置的第一凹槽14；用于容纳第二罗氏线圈部21的第二外壳部22，第二外壳部22上设有与第二罗氏线圈部21的悬空端连接的插头23，第二外壳部22上设有与第一凹槽14相对应的第二凹槽24。第一凹槽14和第二凹槽24为半圆柱型凹槽。第一外壳部12和第二外壳部22内均设有用于固定罗氏线圈的连接柱。

在本实施方式中，为了方便被测引下线等被测装置能够安放进罗氏线圈中，优选第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21均为半环形，这使得罗氏线圈在拆卸开来时，第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21均有足够大的开口以使得被测装置可以由开口处嵌入罗氏线圈中心的空间。第一外壳部12和第二外壳部22的设置，有效地对罗氏线圈进行了保护，防止罗氏线圈由于磕碰等发生故障，影响测量结果。第一外壳部12和第二外壳部22上分别设有对应的插头和插座，这方便了第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21的拼接，当需要使用时，只需将对应的插头插入到插座中，实现了第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21的拼接，两半边的磁芯以及漆包线导通连接，以形成一个完整的罗氏线圈。由于被测装置需要穿过罗氏线圈的中心通孔，因此，在第一外壳部12和第二外壳部22拼接完整后，整个外壳也需要有一个与罗氏线圈的中心通孔对应的通孔。因此，如图3、图5和图6所示，第一凹槽14和第二凹槽24均为与罗氏线圈的中心通孔对应，当第一罗氏线圈部11和第二罗氏线圈部21拼接完成后，第一外壳部12和第二外壳部22也完成拼接，第一14和第二凹槽24拼接成一个和罗氏线圈同轴线的通孔。连接柱的设置，对罗氏线圈进行了固定，防止线圈和对应的外壳发生相互碰撞。

为了方便该装置将测量到的电流信号发送到外界设备上，第一外壳部上还设有与所述自积分器连接，用于连接外界测试设备的接头15，在使用时，只需将外界的测试设备的信号线连接在该接头上即可。

需要说明的是，所谓的第一罗氏线圈部的悬空端指的即是第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部拼接时相互接触的端面；第二罗氏线圈部的悬空端指的即是第二罗氏线圈部和第一罗氏线圈部拼接时相互接触的端面。

还需要说明的是，本实施方式只是优选第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部均为半环形，两者所占的罗氏线圈的比例可以不同，如第一罗氏线圈为四分之一环形，第二罗氏线圈为四分之三环形，但是需要保证被测引下线等被测装置可以由这两个罗氏线圈部的开口处进出，具体视情况而定。

还需要说明的是，插座的数目根据实际需要进行设定，插头和插座一一对应。

进一步地，插头和第二外壳部可拆卸连接。插头和插座的设计实现了自积分罗氏线圈装置安装方便，在不拆取引下线的情况下也能进行多次的安装和拆卸等操作的目的。尤其是插头和第二外壳部可拆卸连接，当由于插拔次数过多等情况导致插头损坏时，可以更换新插头以继续使用，不会影响整个装置的使用，节省了维修成本和时间。

在本实用新型的一种实施方式中，自积分罗氏线圈装置还包括：用于固锁第一外壳部和第二外壳部的锁紧部件3。当第一外壳部和第二外壳部拼接完成，即第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部拼接成完整的罗氏线圈后，在使用时，可能受到使用环境等因素的影响，插头和插座发生分离等现象，也容易损坏插头。在本实施方式中，增设了紧锁部件，可以在第一外壳部和第二外壳部完成拼接后，将第一外壳部和第二外壳部进行固锁，以提高自积分罗氏线圈装置的稳固性。

在本实用新型的一种实施方式中，自积分器为电阻，其阻值可以根据自积分罗氏线圈的参数进行确定，价格低廉，节省成本。

综上所述，本实用新型实施例所提供的自积分罗氏线圈装置，由于将罗氏线圈分为可拆卸连接的两部分，在使用时无需要求被测引下线等被测装置可拆卸，只需将拆分后的罗氏线圈自被测装置两侧向中间移动进行拼接，使得被测引下线等被测装置穿过罗氏线圈即可，极大地方便了自积分罗氏线圈的安装和应用。尤其是采用开口磁芯做为骨架，采用开口外壳，其便于拆卸和安装，尤其对需要进行频繁拆卸操作测试的使用环境尤为重要；采用定制的插座进行装配，用插头进行对接，使用期内若插头损坏，可以更换插头，继续使用，大大降低报废率。

以上对本实用新型所提供一种自积分罗氏线圈装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自积分罗氏线圈装置，其特征在于，包括：罗氏线圈和与所述罗氏线圈连接的自积分器，所述罗氏线圈包括可拆卸电连接的第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部，其中，所述第一罗氏线圈部和所述第二罗氏线圈部拼接完成后，具有一个由于所述第一罗氏线圈部和所述第二罗氏线圈部的拼接而形成的用于容纳被测装置的腔孔。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述罗氏线圈包括环形的磁芯和环绕在所述磁芯上的漆包线。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一罗氏线圈部和第二罗氏线圈部均为半环形。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：

用于容纳所述第一罗氏线圈部的第一外壳部，所述第一外壳部上设有与所述第一罗氏线圈部的悬空端连接的插座，所述第一外壳部上设有用于容置外界被测装置的第一凹槽；

用于容纳所述第二罗氏线圈部的第二外壳部，所述第二外壳部上设有与所述第二罗氏线圈部的悬空端连接的插头，所述第二外壳部上设有与所述第一凹槽相对应的第二凹槽。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述插头和所述第二外壳部可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为半圆柱型凹槽。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一外壳部和所述第二外壳部内均设有用于固定所述罗氏线圈的连接柱。

8.根据权利要求4至7任一项所述的装置，其特征在于，还包括：用于固锁所述第一外壳部和所述第二外壳部的锁紧部件。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述自积分器为电阻。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一外壳部上还设有与所述自积分器连接，用于连接外界测试设备的接头。