CN214750773U - 用于冲击电流测量的宽频磁场传感器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，包括依次电性连接的磁场传感探头、有源积分模块、数据采集单元和光电转换模块；磁场传感探头用于感应磁场以产生磁场微分信号；有源积分模块用于将磁场微分信号进行积分运算，并将磁场微分信号还原为模拟信号；数据采集单元用于将模拟信号进行信号采集，并转换为数字信号；光电转换模块用于将数字信号转换为光信号，并将光信号传输至计算分析软件。用于冲击电流测量的宽频磁场传感器的体积小，重量轻，测量频带宽，适用于各类的瞬态磁场的测量。磁场传感探头使得输出感应电压增加一倍，大幅提高线圈输出电压的灵敏系数。设置有金属屏蔽盒，提高了抗干扰能力，保证了磁场测量的准确性。
Description
技术领域
本实用新型属于电气测量技术领域，具体涉及一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器。
背景技术
雷击至输电线路、建筑等物体上时产生极高的电压，导致绝缘闪络或击穿的同时，还附带强大的冲击电流，将产生非常高的地电位抬升，严重危害设备和人身安全。
为了研究雷击电流对设备的影响，进而为设备耐受电流能力设计提供技术支撑，冲击电流试验设备在实验室模拟雷电流，防雷设备电器产品如避雷器、阀片以及大功率电阻等都需要进行冲击电流耐受试验。目前测量冲击电流的传感器包括罗氏线圈和分流器，它们使用时需要串接进回路，很多试验设备没有串接的空间。因此非接触式的冲击电流测量方法即磁场传感器是冲击电流现场测量的研究方向。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，可适用于工频磁场和冲击瞬态磁场的测量。
本申请提供一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，包括依次电性连接的磁场传感探头、有源积分模块、数据采集单元和光电转换模块；
所述磁场传感探头用于感应磁场以产生磁场微分信号；
所述有源积分模块用于将所述磁场微分信号进行积分运算，并将所述磁场微分信号还原为模拟信号；
所述数据采集单元用于将所述模拟信号进行信号采集，并转换为数字信号；
所述光电转换模块用于将所述数字信号转换为光信号，并将所述光信号传输至计算分析软件。
进一步地，所述磁场传感探头包括线圈、印制电路板、输出端口和金属屏蔽盒；
所述线圈设置在所述印制电路板上，与所述输出端口连接；
所述金属屏蔽盒设置在所述线圈上，用于屏蔽横向磁场进入所述线圈。
进一步地，所述线圈敷设若干匝数的阿基米德螺线。
进一步地，所述线圈敷设至少15匝。
进一步地，所述线圈包括上层线圈和下层线圈。
进一步地，所述上层线圈和所述下层线圈分别设置在所述印制电路板的上下两侧，所述上层线圈和所述下层线圈串联。
进一步地，所述输出端口采用SMA接口。
进一步地，所述输出端口固定于所述属屏蔽盒上。
进一步地，所述输出端口经测量高频电缆与所述有源积分模块连接。
进一步地，所述金属屏蔽盒的四周侧面为金属铜结构，所述金属屏蔽盒上位于所述线圈的两个正面为绝缘材质结构。
本申请具有的有益效果：
本申请提供的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器的体积小，重量轻，测量频带宽，适用于各类的瞬态磁场的测量。通过设置的双层的阿基米德螺旋线串联结构，使得输出感应电压增加一倍，大幅提高线圈输出电压的灵敏系数。还可以根据测量对象磁场强度的不同和所需灵敏度不同，灵活选择不同匝数的宽频磁场传感器；设置有金属屏蔽盒，提高了抗干扰能力，保证了磁场测量的准确性。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
图1是根据本实用新型实施例提供的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器的结构组成示意图及其使用状态图；
图2是根据本实用新型实施例提供的磁场传感探头的透视结构示意图；
图3是根据本实用新型实施例提供的金属屏蔽盒结构示意图及其部分结构应用材质示意图；
图4是根据本实用新型实施例提供的双层线圈的结构示意图。
其中，1-磁场传感探头，2-测量高频电缆，3-光纤；
11-金属屏蔽盒，12-印制电路板，13-线圈，14-输出端口。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
参考图1至图4，本申请提供一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，包括依次电性连接的磁场传感探头1、有源积分模块、数据采集单元和光电转换模块；所述磁场传感探头1用于感应磁场以产生磁场微分信号；所述有源积分模块用于将所述磁场微分信号进行积分运算，并将所述磁场微分信号还原为模拟信号(被测冲击电流信号)；所述数据采集单元用于将所述模拟信号进行信号采集，并转换为数字信号(电信号)；所述光电转换模块用于将所述数字信号转换为光信号，并将所述光信号传输至计算分析软件。
在本实施例中，所述磁场传感探头1包括线圈13、印制电路板12、输出端口14和金属屏蔽盒11；所述线圈13设置在所述印制电路板12上，与输出端口14连接；所述金属屏蔽盒11设置在所述线圈13上，用于屏蔽横向磁场进入所述线圈13。
设置的磁场传感探头1是设置在印制电路板12上的，在印制电路板12上敷设15匝数的阿基米德螺线，螺旋线圈13的敷铜宽10mil，厚35um，匝间距为1mm，PCB板厚1.6mm，线圈13的匝间电容和对地电容均约为1pF。
参考图2至图4，设置的线圈13包括上层线圈13和下层线圈13，所述上层线圈13和所述下层线圈13分别设置在所述印制电路板12的上下两侧，所述上层线圈13和所述下层线圈13串联。目的是，双层的线圈13串联结构能够在不增加杂散电容的同时，使得输出感应电压增加一倍。
线圈13的输出端固定在印制电路板12中心区域的上层或下层，并设置相应的过孔，并在输出端上焊接有输出端口14，输出端口14固定在金属屏蔽盒11上，输出端口14为阻抗为50欧姆的SMA接口。
在本实施例中，测量高频电缆2分别电性连接磁场传感探头1和有源积分模块，所述输出端口14经测量高频电缆2传输至所述有源积分模块。
在本实施例中，参考图3，所述金属屏蔽盒11的四周侧面为金属铜结构，所述金属屏蔽盒11上位于所述线圈13轴向上的两个正面为绝缘材质结构，保证线圈13的轴向与磁场方向平行，使得磁场能够穿过线圈13的轴向。在线圈13四周的金属铜结构能够屏蔽横向磁场进入线圈13。
在本实施例中，应当理解的是，光电转换模块采用光纤3与计算分析软件连接，保证光信号的稳定性的传输给计算分析软件。计算分析软件将光信号按照预设的参数和算法进行分析计算，绘制磁场变化曲线以及求解被测磁场的时间参数和幅值参数。
本申请提供的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器的体积小，重量轻，测量频带宽，适用于各类的瞬态磁场的测量。通过设置的双层的阿基米德螺旋线串联结构，使得输出感应电压增加一倍，大幅提高线圈13输出电压的灵敏系数。还可以根据测量对象磁场强度的不同和所需灵敏度不同，灵活选择不同匝数的宽频磁场传感器；设置有金属屏蔽盒11，提高了抗干扰能力，保证了磁场测量的准确性。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，包括依次电性连接的磁场传感探头、有源积分模块、数据采集单元和光电转换模块；
所述磁场传感探头用于感应磁场以产生磁场微分信号；
所述有源积分模块用于将所述磁场微分信号进行积分运算，并将所述磁场微分信号还原为模拟信号；
所述数据采集单元用于将所述模拟信号进行信号采集，并转换为数字信号；
所述光电转换模块用于将所述数字信号转换为光信号，并将所述光信号传输至计算分析软件。
2.根据权利要求1所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述磁场传感探头包括线圈、印制电路板、输出端口和金属屏蔽盒；
所述线圈设置在所述印制电路板上，与所述输出端口连接；
所述金属屏蔽盒设置在所述线圈上，用于屏蔽横向磁场进入所述线圈。
3.根据权利要求2所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述线圈敷设若干匝数的阿基米德螺线。
4.根据权利要求3所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述线圈敷设至少15匝。
5.根据权利要求2所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述线圈包括上层线圈和下层线圈。
6.根据权利要求5所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述上层线圈和所述下层线圈分别设置在所述印制电路板的上下两侧，所述上层线圈和所述下层线圈串联。
7.根据权利要求2所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述输出端口采用SMA接口。
8.根据权利要求2或7所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述输出端口固定于所述属屏蔽盒上。
9.根据权利要求2所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述输出端口经测量高频电缆与所述有源积分模块连接。
10.根据权利要求2所述的用于冲击电流测量的宽频磁场传感器，其特征在于，所述金属屏蔽盒的四周侧面为金属铜结构，所述金属屏蔽盒上位于所述线圈的两个正面为绝缘材质结构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202022724871.1U CN214750773U (zh) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | 用于冲击电流测量的宽频磁场传感器 |
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| CN202022724871.1U CN214750773U (zh) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | 用于冲击电流测量的宽频磁场传感器 |
Publications (1)
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| CN202022724871.1U Active CN214750773U (zh) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | 用于冲击电流测量的宽频磁场传感器 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN214750773U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116953333A (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 瑶芯微电子科技(上海)有限公司 | 一种高频近场电流传感器及探头 |
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2020
- 2020-11-23 CN CN202022724871.1U patent/CN214750773U/zh active Active
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