JPH11504113A - 表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器 - Google Patents

表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器

Info

Publication number
JPH11504113A
JPH11504113A JP8531395A JP53139596A JPH11504113A JP H11504113 A JPH11504113 A JP H11504113A JP 8531395 A JP8531395 A JP 8531395A JP 53139596 A JP53139596 A JP 53139596A JP H11504113 A JPH11504113 A JP H11504113A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current transformer
acoustic wave
surface acoustic
transformer according
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8531395A
Other languages
English (en)
Inventor
マイヤー、ラインハルト
ブルスト、ウオルフ−エクハルト
オスターターク、トーマス
スクツエスニイー、オリフアー
シエルター、ウオルフガング
ラインドル、レオンハルト
ルイーレ、ウエルナー
シヨル、ゲルト
ミヒエル、ユルゲン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JPH11504113A publication Critical patent/JPH11504113A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/26Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using modulation of waves other than light, e.g. radio or acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/205Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using magneto-resistance devices, e.g. field plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 高電圧又は中電圧設備用の本発明による変流器は、表面波装置の表面波構造体の終端部としてこの表面波構造体に接続された磁気感応素子を備えている。表面波装置の応答信号は該設備内に流れる瞬時電流の電流強度及び電流方向ならびに位相に関する情報であり、この情報は地上局によって評価される。無線伝送によって、電気絶縁の問題が生ぜず、無線質問可能な表面波装置の使用は全変流器の高電位部分を受動要素にする。

Description

【発明の詳細な説明】 表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器 本発明は、例えば架空電線、ケーブル、変圧装置、変換器等々のような高電圧 又は中電圧にある電気装置における電流測定を行うために使用される変流器に関 する。本発明に関係する変流器は表面波技術で実施される、すなわち主要構成要 素として表面波構造体を備えた電気音響表面波装置を有している。 本発明に関連した表面波装置は国際特許出願公開第93/13495号、国際 (スイス)特許出願公開第93/00252号公報、米国特許第3273146 号、第4725841号、第4620191号明細書によって知られている。 上記刊行物では、インターディジタル変換器によって圧電基板内の電気信号か ら、通常の場合基板表面の変換器電極のインターディジタル整列方向にほぼ垂直 に伝播する表面波を発生することで共通している種々の表面波装置の構成及び駆 動様式が述べられている。既に上述した変換器が同様に二重機能で動作するよう にしてもよい第2インターディジタル変換器を用いて、表面波から特徴を有する ように変えられた高周波信号を得ることができる。従来技術で述べられているよ うに、この種の表面波装置は、さらに、例えば反射器フィンガー及び変換器フィ ンガーの分散配置、フィンガーのコード化された配置等々も同様に有することの できる反射器構造体、別の変換器構造体等のような別の構造体を含むことができ る。 本発明の主要な観点及び要旨は、変流器が、位置離間した高周波送信器から高 周波信号、例えばバーストパルス、FM−CW信号、チャープパルス等々を送信 される表面波技術で構成された無線質問可能かつ受動的なすなわち(直流)電流 供給を必要としないセンサ部を有することである。このセンサ部の表面波装置、 即ちその入力変換器構造体はこのためにこの送信されたパルスを無線受信するた めのアンテナを備えている。表面波装置の第2の変換器構造体に接続された又は 二重機能を備えた変換器構造体の上述の場合には同一のアンテナである当該アン テナは表面波装置のパルス応答信号を返信するために使用される。このパルス応 答信号は位置離間した受信器で受信される。返信されたパルス応答信号は通常の 場合、検出すべき電流強度測定値に応じて、より厳密に言えば表面波装置への相 応する物理的作用によって、表面波装置により受信された信号とは異なっている 。 無線質問可能な表面波装置は例えば自動車道路、自動車トンネル等々の料金シ ステムで既に利用されているが、しかしながらこの料金システムでは対象物識別 を行うためにパルス応答信号の事前プログラムされた個々のコーディングを検出 することが問題になっている。測定技術においても無線質問可能な表面波装置が 使用されており、この表面波装置は通常の場合遅延線として構成され、そして測 定のために、表面波装置内の検出すべき測定量が音波の走行時間変化を生ぜしめ るような措置が講ぜられる。この走行時間変化は、例えば基板の当該部分領域に おける圧電効果によって走行時間の変化を惹き起こす基板内の(表面波の走行方 向に直角に向けられた)電界に基づいている(ヨーロッパ特許第0166065 号公報参照)。例えば、波の走行時間の変化を用いた温度センサが知られている (ヨーロッパ特許第0465029号公報参照)。表面波装置の基板の表面に設 けられた有機膜の抵抗変化を利用する装置は、例えば同定的/定量的に測定すべ き化学物質を用いて、この膜の表面負荷を測定するのに適している(刊行物「エ レクトロニクス・レターズ(Electronics Letters)」19 87年発行、第23巻、第9号、第446頁及び第447頁参照)。同様に、表 面波装置の基板の材料が圧力に応じて変化する基板の機械的性質(例えば曲げ) が音波の走行時間変化を生ぜしめ、これを測定値検出に利用する圧力測定器が知 られている(刊行物「プロシーディングス・アイ・イー・イー・イー(Proc eedings IEEE)」1976年発行、第64巻、第754真〜第75 6真参照)。しかしながら、後者の装置の場合、無線によって遠隔質問を行うこ とが出来ない。その他に関しては、磁気感応センサが例えばドイツ連邦共和国特 許出願公開第3828005号公報及びドルトムントのサービスセンターMIO Kで1992年6月25日に開催されたイエーナ応用物理大学付属研究所のシン ポジウム講演「磁気感応センサ、基礎・・・」によって知られている。 本発明の課題は、選択された適用領域に特に整合するやり方で形成された表面 波装置を備える無線質問可能かつ遠隔質問可能なセンサ装置のための新しい適用 領域を提供することにある。強電工学のエンジニアの視点及び特に(電気)エネ ルギー分布から見て、本発明の課題は、高電圧にある装置内の電流(の強度及び 位相)を測定するための有利な変流器を提供することにある。 この課題は、請求項1の記載によれば、高電圧又は中電圧にある電気装置にお ける電流強度を測定するのに適する変流器において、表面波構造体及び(少なく とも1つの)アンテナを有する表面波装置と、(少なくとも1つの)磁気感応素 子と、送信アンテナ、受信アンテナ及び電子評価装置を有する高周波送信器及び 受信器とを備え、この変流器において測定すべき電流の磁界にさらされる磁気感 応素子が表面波構造体に接続され、送信器は質問パルスを無線送信するために、 そして評価装置を備えた受信器は表面波装置のパルス応答の瞬時磁界によって影 響される変化を無線受信して評価するために使われることによって解決される。 本発明によれば、高電圧又は中電圧設備においてアース電位にある評価装置を 用いてポテンシャルフリーの測定を簡単に行うことが可能になる。特に、本発明 による装置は全く擾乱に感応せず、メンテナンスフリーであり、長寿命を有する 。装置の高電圧電位にあるセンサ部は寸法が小さくしかも重量が僅かである。本 発明による装置は装置の高電圧電位にある部分とアース電位にある部分との特別 な調整、又は何時も行われている位置合わせを必要としない。 磁気感応素子が表面波装置の表面波構造体の少なくとも1つに電気的に接続さ れた磁気抵抗電気素子(磁界依存性インピーダンス)であると好ましい。基板の 上側又は下側に設置することによって表面波構造体の表面波と機械的に結合され る磁気ひずみ材料製膜又は担持体も設けることができる。 次に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。 図1は例えば操作装置内の本発明による変流器の簡単な一例を示す原理図であ る。 図2は図1の例をベースにした実施形態の有利な構成を示す概略図である。 図3及び図3aは本発明にる変流器の他の例を示す概略図である。 図4は図3の例の変流器の特別な構成を示す概略図である。 図5は電流ケーブル内の本発明による変流器の一例を示す概略図である。 図6、図7及び図8は本発明による変流器用の表面波装置の特殊な実施形態を 示す概略図である。 図9及び図10は磁気感応素子として磁気ひずみ膜及び担持体板を有する本発 明による変流器の実施形態を示す概略図である。 図1には例えば導体ロープとして高圧塔で使用されるような高圧線1が示され ている。この高圧線1の電流通流状態ではこの高圧線の周囲に、交流電流の場合 周期的にその循環方向を変える環状磁界Mが発生する。本発明によるセンサの領 域にこの磁界Mを規定通りに案内するために、磁石空隙を有する軟鉄リング3が 設けられている。この作用範囲には図1の例の場合磁気抵抗素子として磁気抵抗 体12が配置されている。この磁気抵抗体は磁気抵抗特性を有する例えば公知の 磁界依存性抵抗である。 表面波装置21は図1の例の場合非常に簡単な構成を有しているが、しかしな がらこの構成を用いて本発明において使用された表面波装置の作用の要点を説明 することができる。22は表面波装置21の良く知られている圧電体である。こ の圧電体22の一方の表面にはインターディジタル変換器構造体23が公知の方 法で配置されている。24は2つのダイポール半部から構成されたアンテナであ る。しかしながら、例えばパッチアンテナ、枠形アンテナ等々のような他の一体 形構造のアンテナを設けてもよい。高周波質問信号300がこのアンテナ24に よって受取られ、両ダイポール間に発生する高周波電圧が変換器23の両インタ ーディジタルフィンガー構造体に供給される。入力変換器としての変換器23に よって発生された表面波25は基板22の表面上又は表面内を走行する。このよ うな波は25で概略的に示されている。この表面波はその途中で、フィンガーに 基づいて表面波25に対する反射器として働く構造体26の作用範囲内にも到達 する。しかしながら、この構造体26は(同様に)インターディジタルフィンガ ー構造体としても実施され、その両インターディジタル構造体に図1から明らか なように磁気抵抗素子12が電気的に接続されているので、表面音波は構造体2 6内にさらに高周波電圧も発生させることができ、この高周波電圧に対して磁気 抵抗素子12は終端抵抗として働く。磁界Bの振幅に応じて磁気抵抗素子12の 電気抵抗が変化するので、磁界Bの振幅変化は構造体26の終端抵抗の変化とし て現れる。何れにしても極端な場合にのみ極めて高抵抗の終端抵抗とほぼ短絡さ れた終端抵抗との間に位置する抵抗値が、より詳しく言えば磁界Bの振幅に応じ た、即ちこの磁界を発生し高圧線1内に流れる電流の強度に応じた抵抗値が形成 される。磁気抵抗素子12の電気植の大きさを適切に選定することによって、磁 界制御形終端抵抗のその都度の良好な測定量範囲を設定することができる。パル ス応答信号は310を付されている。 換言すれば、磁気抵抗素子12は終端インピーダンスとして作用し、このとこ ろに本発明の新しい特徴がある。 変換器の公知のPマトリクス表示において、この変換器の反射はその電気的終 端部の関数として次のように表すことができる。 P11(YLast)=P11(SC)+2・P13 2/(P33+YLast) ここで、P11(SC)は短絡反射係数、P13は電気音響変換、P33は変換器ア ドミタンス、YLastは終端アドミタンスである。 その他の電気磁気擾乱に対して装置を保護するために、(その都度)狭帯域ア ンテナを設けることは有益である。 図1において鉄心3の磁気回路内にさらにN、S極を有する永久磁石4が配置 されている。この永久磁石磁界は空隙5内において高圧線1内を流れる交流電流 に相当する周期的磁界に重畳する。この永久磁石磁界を用いて、装置の動作点を 、空隙5内の磁束が高圧線1内の最大電流強度の場合ですら零点通過をしないよ うに、即ち動作点ずれが得られるように変えることができる。それにより空隙5 内には何時も同じ方向に向く(しかしながら振幅が電流強度に依存する)磁束B が得られ、このことによって測定すべき電流の磁束方向も決定することが可能に なる。 実際上有利な改善は図2に概略的に示されている。この図2では、図1に示さ れたものと同じような2つの装置が同一高圧線1に設けられている。この両装置 は、第2の装置の永久磁石14が永久磁石4に対して逆に極性化されている点で 互いに異なっている。即ち、両装置には動作点ずれが生ぜしめられる。より詳し く言えば第2の装置では空隙15内の磁束方向Bは空隙5内の磁束方向Bと逆で ある。両装置21、21′における終端抵抗としての両磁気抵抗素子の範囲内に おいて動作点を逆にずらせたこれらの変化を共通評価することによって、即ちア ンテナ24、24′のダイポールに逆相の測定信号が発生することによって良好 な結果がもたらされる。評価装置では両表面波装置21、21′の両パルス応答 の差が評価される。このことによってその他の擾乱的な影響が最少にされる。 本発明をベースにして、電流強度及び電流方向を同時に検出することのできる 本発明による変流器の他の実施形態が得られる。図3は変圧器式変換器によって 知られている強磁性材料製環状鉄心103とそれに巻回された環状鉄心巻線10 4を備えた実施形態を示す。巻線104の両端子a、bはこれらの両端子に並列 に位置する電圧依存性インピーダンスVDXに接続されている。この電圧依存性 インピーダンスは本発明に基づいて巻線104と共に磁気感応素子を形成してお り、この磁気感応素子は(図1及び図2の実施形態において設けられているよう に)当該表面波変換器に接続された終端インピーダンスである。図3の実施形態 における表面波装置121はアンテナ24に接続された入力/出力変換器23を 有している。高圧線1内に流れる測定すべき電流の電流方向を検出するために、 表面波装置の別の変換器126が設けられ、この変換器126にスイッチ112 6が接続されている。インピーダンスVDXに印加される電圧の符号及び方向に 応じて、このスイッチ1126は閉成されるか又は開成され、即ち変換器126 が開放されるか又は短絡される。それゆえ、このような表面波装置121によれ ば、変換器23から送信されこの変換器によって再び受信される音波及びインピ ーダンスVDXの瞬時量に依存する変換器26の反射能力から高圧線1内に瞬時 的に流れる電流の大きさを、また開放又は短絡された変換器126での走行時間 変化量からその電流の大きさ及び方向を検出することが可能になる。 図3aは電流の大きさ及び方向を検出するために図3に付加された構成を示す 。105はブリッジ整流回路、106はトランジスタである。この図3aから明 らかなように、第1の変換器26及び第2の変換器126は回路105/106 に接続されている。ブリッジ整流回路105は瞬時的に測定された電流の瞬時的 な大きさを、スイッチとして働くトランジスタ106はその電流の符号を与える 。 図4は、図3に比べてインピーダンスVDX(及びスイッチ回路)がなくされ 、コイル104の磁気依存性電圧が電極対526に直接印加される実施形態を示 す。電極対526によって、表面波装置の基板22内には音波25の伝播区間の 範囲 に圧電材料の電気ひずみが発生させられる。印加電圧のその都度の大きさに依存 するこのひずみはセンサ効果として表面波装置のそのひずみに依存する走行時間 変化を生ぜしめる。 図5は高圧ケーブルに適用するための本発明による実施形態を示す。31はケ ーブル30の外部導体、32は同軸に配置された内部導体である。内部導体32 と外部導体31との間の空間には絶縁手段、例えばSF6が存在する。磁気感応 素子及び表面波装置を備えた本発明による変流器は変流器33として内部導体の 表面上に設けられるか、又は(フラッシオーバを回避するために)変流器33′ として内部導体の壁の内側に設けられる。図5はアンテナ34のダイポール半部 を備えた表面波装置33の原理図を示しているに過ぎない。無線質問を実施する ことができるようにするために、ケーブルの外部導体及び必要に応じて内部導体 にもケーブル内部へ無線場を通すためのスリット35、35′がそれぞれ設けら れている。ガス充填を配慮して、このようなスリットは誘電体材料を用いて適当 に気密に閉鎖される。もしくは、質問信号は内部導体と外部導体との間の管導体 の間隙内を伝播可能な導波管波の形態でも供給することもできる。その場合、こ の導波管波の励起は管導体内の遠隔場所でも行うことができる。図5はスリット を設けられた外部導体31と共に変流器33を取付けられた内部導体32の表面 を上から見た図を示す。 既に図1に示したように、磁気感応素子は図1においては蛇行状磁界感応抵抗 体として示されており、その都度使用された表面波装置の基板22に集積配置さ れている。この蛇行状抵抗体の代わりに、磁気感応素子は平面状素子として形成 されていてもよい。 表面波装置は補助的な表面波チップとしてインピーダンスセンサにハイブリッ ドに集積することもできる。表面波装置のための基板として、磁気感応素子の担 持体基板上に設置された例えば酸化亜鉛から成る圧電膜が設けられると有利であ る。その場合、その磁気感応素子はシリコン基板上又は内に設けられた例えば半 導体素子である。 このようなハイブリット装置は特に取付け上の理由から、しかしまた擾乱感応 が僅かであるという理由から設けることもできる。 信号評価に関するより一層の改善は特に有利に形成された表面波装置を用いて 達成することができる。図6は基板22及びその上に設けられた表面波構造体を 備えた表面波装置を示す。23は無線受信及び無線返信するためのアンテナ24 のダイポール半部に接続された入力/出力変換器である。磁気感応素子12に接 続され表面波反射器として使われる変換器26は基板22上において変換器23 の一方の側に配置されている。図6において、基板22の表面における変換器2 3の他方の側には、電流測定の他にセンサ/受信器と変流器のセンサ素子12と の距離及びセンサ素子の温度を決定するために使われる2つの基準反射器226 、326が設けられている。高圧線が風で揺れると、本発明による変流器のこの 高圧線に接続された部分と地上局として構成された部分との距離が良く知られて いるように絶えず変化する。距離測定及び温度測定のためには、この場合、本来 のセンサ素子12が同様に基板上に設けられるか又はこれに対して規定された僅 かな間隔でもって位置決めされることから出発する。距離(変化)及びセンサ素 子の温度の決定と共に、例えばセンサ信号の公知の横方向感度を信号処理で除去 することができる。 信号評価に適する他の表面波装置が図7及び図8に示されている。図7はモー ド結合された変換器を備える装置を示す。基板22上に設けられている変換器7 1、71′はアンテナ24のダイポール半部を備えた入力/出力変換器である。 変換器72は同様に変換器71、71′にモード結合された表面波構造体である 。このモード結合された変換器72は磁気感応素子12に接続され、その終端イ ンピーダンスの変化、即ち磁界中での磁気感応素子12の変化は上述の例におい て述べたように評価されるべき測定量である。 図8は表面波共振器装置を示す。この表面波共振器装置は基板22上に入力/ 出力変換器23、23′と磁気感応素子に接続された変換器26とを含んでいる 。123、123′は基板表面内を走行する音波を再び反射しそれゆえ共振器の ミラーのように働く反射器構造体である。 本発明による変流器の校正は、定量的に測定するセンサ又は測定装置の校正に しばしば適用されているようなそれ自体は公知の方法で行われる。 磁気感応材料又は素子を選定する際、明らかにセンサ素子の最大動作温度以上 に位置する高いキュリー温度を有する材料又は素子が設けられると有利である。 このような磁気感応材料又は素子には磁界依存性抵抗、(ジャイアント)磁気抵 抗膜、(ジャイアント)磁気ひずみ膜等々が適する。 表面波装置の基板に対する磁気ひずみ被覆材料には優れた軟磁性特性及び非常 に良好な機械的性質を有する例えばFe40Ni38Mo418のようなアモルファ スガラス、ならびにテルフェノールが特に適する。 図9は上述した磁気ひずみ被覆を備えた表面波装置を示す。この表面波装置の 基板22は例えば上記で挙げた鉄−ニッケル−モリブデン−ホウ素−ガラスから 成る膜43で被覆されている。軟磁性鉄リング3の空隙5内の磁界内でその空隙 5に位置決めされた表面波装置の膜43は磁気ひずみ影響を受け、この磁気ひず み影響が表面波装置の表面波に対するこの膜43の範囲での走行時間変化となっ て現れる。この走行時間変化は磁界の瞬時量を介して瞬時電流強度を検出するこ とのできる測定量である。因みに、本発明による変流器は上述した表面波装置及 びその信号評価に関して既に説明したのと同じように動作する。 図10は本発明による変流器の磁気ひずみ効果を利用した構成を示す。この図 10において、表面波装置の比較的薄い基板22は比較すると同じ厚みか或いは もっと厚い磁気ひずみ担持体板122上に配置されている。変流器の本発明によ る適用に基づいてこの磁気ひずみ担持体板122が図1及び図2の磁界5の作用 範囲内に存在すると、この磁気ひずみ担持体板122の材料は幾何学的寸法の変 化、特に磁界依存性の短縮及び伸長を生じる。このような長さ変化によって基板 22が機械的応力負荷を受け、この機械的応力負荷によって入力/出力変換器2 3と本来の表面波装置の反射器構造体1026との間の表面波の走行時間変化が 惹き起こされる。この走行時間変化も同様に高圧線内の測定すべき電流強度に対 する尺度として利用することができる。 本発明による変流器の質問及び評価ユニットは、送信信号をスイッチ制御され て最終段及び送受信切換器を介して地上局のアンテナに供給する局部送信発振器 を含んでいる。そのアンテナからは信号が無線通信路上の既に頻繁に述べたアン テナ24、34に送信される。この地上設置アンテナは表面波装置のアンテナの 応答信号も受信する。この受信信号は増幅器と、送信発振器によって制御される 混合器とを通って進行する。中間周波数範囲に変換された応答信号は帯域通過フ ィルタで濾波され、増幅される。信号をディジタル的に評価することができるよ うにするために、この信号はアナログ−ディジタル変換器でディジタル化され、 マイクロコンピュータで処理することができる。 高圧線内に瞬時的に流れる電流強度及び位相を測定すべき電流の磁界によって 影響されかつ評価装置の受信器によって受信することのできる表面波装置の応答 信号は、共振器装置の場合反射されて指数関数的に減衰する固有振動である。こ の指数関数的に滅衰する固有振動の周波数、位相及び減衰時定数は本発明による 装置のセンサ部の磁気感応素子に作用する磁界に関する情報を含んでいる。表面 波装置が遅延線、例えば反射性遅延線である場合、この表面波装置の応答信号は 質問信号の特徴エコーを含んでいる。このエコーのその都度の周波数位置、相対 的大きさ、種々の走行時間及び/又は位相位置は情報を含んでいる。表面波装置 が1つ又は複数の分散形(チャープ)構造体を含む場合、質問信号は本来の変流 器によって返送される前に1回又は複数回の周波数変調を受ける。この変調の正 確なやり方は情報を含んでいる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オスターターク、トーマス ドイツ連邦共和国 デー−89075 ウルム ブーヒエンラントヴエーク 7 (72)発明者 スクツエスニイー、オリフアー ドイツ連邦共和国 デー−85609 アシユ ハイム エルデインガーシユトラーセ 9 (72)発明者 シエルター、ウオルフガング ドイツ連邦共和国 デー−91080 ウツテ ンロイト アイヒエンドルフシユトラーセ 7 (72)発明者 ラインドル、レオンハルト ドイツ連邦共和国 デー−83071 シユテ フアンス キルヒエン エトリンガーシユ トラーセ 74 (72)発明者 ルイーレ、ウエルナー ドイツ連邦共和国 デー−80636 ミユン ヘン クララシユトラーセ 5 (72)発明者 シヨル、ゲルト ドイツ連邦共和国 デー−80636 ミユン ヘン ノイシユテツター シユトラーセ 3 (72)発明者 ミヒエル、ユルゲン ドイツ連邦共和国 デー−81827 ミユン ヘン ワルトトウルーデリンガー シユト ラーセ 4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.高電圧にある電気装置における電流強度を測定するのに適する変流器におい て、表面波構造体(23、26)及びアンテナ(24)を有する表面波装置(2 1)と、磁気感応素子(12)と、無線アンテナ及び電子評価装置を有する高周 波送信器及び受信器とを備え、磁気感応素子(12)は表面波構造体(26)の 少なくとも1つに接続され、送信器は質問パルス(300)を無線送信するため に、また評価装置を備えた受信器は表面波装置のパルス応答(310)の高圧線 (1)の瞬時磁界(B)によって影響される変化を無線受信して評価するために 形成されていることを特徴とする変流器。 2.磁気感応素子は、表面波構造体の1つ(26)に電気的に接続された磁気抵 抗素子(12)であることを特徴とする請求項1記載の変流器。 3.磁気抵抗素子は磁界依存性抵抗であることを特徴とする請求項2記載の変流 器。 4.磁気抵抗素子は渦巻きビスマス線であることを特徴とする請求項2記載の変 流器。 5.磁気感応素子は変圧器環状鉄心巻線(104)に電気的に接続された電圧依 存性インピーダンス(VDX)及びスイッチ装置(1126)であり、その場合 電圧依存性インピーダンスは表面波装置(121)の第1の表面波構造体(26 )に、スイッチ装置は表面波装置(121)の第2の表面波構造体(126)に 、表面波構造体(26、126)のそれぞれの電気的終端部として電気的に接続 されていることを特徴とする請求項1記載の変流器。 6.磁気感応素子は変圧器環状鉄心巻線(104)に電気的に接続された整流器 ブリッジ回路(105)及びスイッチ装置(106)であり、その場合整流器ブ リッジ回路(105)は表面波装置の第1の表面波構造体(26)に、スイッチ 装置は表面波装置の第2の表面波構造体(126)に、これらの表面波構造体の それぞれの電気的終端部として電気的に接続されていることを特徴とする請求項 1記載の変流器。 7.磁気感応素子は表面波装置(21)の基板(22)に設けられた磁気ひずみ 素子であることを特徴とする請求項1記載の変流器。 8.磁気ひずみ素子は基板(22)上に設けられた膜(43)であることを特徴 とする請求項7記載の変流器。 9.磁気ひずみ素子は基板(22)に強固に結合されて磁気感応ひずみ曲げ素子 を形成する担持体板(122)であることを特徴とする請求項7記載の変流器。 10.磁気ひずみ基板材料上に表面波装置のための圧電膜が設けられていること を特徴とする請求項10記載の変流器。 11.表面波装置(21)は表面波共振器フィルタであることを特徴とする請求 項1乃至10の1つに記載の変流器(図8)。 12.表面波装置はモード結合された装置であることを特徴とする請求項1乃至 10の1つに記載の変流器(図7)。 13.表面波装置(21)は走行時間線であることを特徴とする請求項1乃至1 0の1つに記載の変流器。 14.動作点をずらせるために測定すべき電流の磁界に重畳する直流磁界(N/ S)を含む装置を備えていることを特徴とする請求項1乃至10の1つに記載の 変流器(図1)。 15.測定すべき電流の磁界に重畳する直流磁界(N/S)を有する装置をそれ ぞれ備えた2つの変流器装置が設けられ、その場合一方の変流器装置の直流磁界 は、動作点をそれぞれ互いに逆方向へずらせるために、測定すべき磁界に関して 、他方の変流器装置の直流磁界とは逆に極性化されていることを特徴とする請求 項14記載の変流器(図2)。 16.高圧ケーブル又は中圧ケーブル内に組込まれていることを特徴とする請求 項1乃至15の1つに記載の変流器。 17.同軸ケーブル(30)内に組込まれ、その場合無線信号を入射又は出射さ せるためにケーブルの同軸導体にはスリット(35、35′)が設けられている ことを特徴とする請求項16記載の変流器。 18.無線信号はケーブルの管導体内を伝播する導波管波を介して搬入又は搬出 されることを特徴とする請求項17記載の変流器。
JP8531395A 1995-04-18 1996-04-16 表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器 Pending JPH11504113A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19514342.6 1995-04-18
DE19514342A DE19514342C1 (de) 1995-04-18 1995-04-18 Stromwandler, geeignet zur Stromstärkemessung an/in auf Hochspannung liegenden elektrischen Einrichtungen
PCT/DE1996/000664 WO1996033417A1 (de) 1995-04-18 1996-04-16 Funkabfragbarer, in oberflächenwellentechnik ausgeführter stromwandler für hochspannungsanlagen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11504113A true JPH11504113A (ja) 1999-04-06

Family

ID=7759842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8531395A Pending JPH11504113A (ja) 1995-04-18 1996-04-16 表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5966008A (ja)
EP (1) EP0824703A1 (ja)
JP (1) JPH11504113A (ja)
CN (1) CN1181813A (ja)
CA (1) CA2218586A1 (ja)
DE (1) DE19514342C1 (ja)
WO (1) WO1996033417A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018532117A (ja) * 2015-07-08 2018-11-01 センザンナ・インコーポレイテッド 低損失音響波センサおよびタグおよび高性能アンテナおよびその遠隔活性化のための方法

Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6084503A (en) * 1995-04-18 2000-07-04 Siemens Aktiengesellschaft Radio-interrogated surface-wave technology sensor
EP0878041B1 (de) 1996-01-31 1999-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Gekapselte anlage
DE19703616A1 (de) * 1997-01-31 1998-08-06 Siemens Ag Sensorvorrichtung und Verfahren zur Erzeugung und Übertragung eines Antwortsignals für einen Generator
DE19715632A1 (de) * 1997-04-15 1998-10-22 Broeder Marie Luise Meßwertübertragung elektrischer Größen durch Funksignal
DE19749523A1 (de) * 1997-11-08 1999-05-12 Asea Brown Boveri Elektrischer Apparat, insbesondere Überspannungsableiter, mit einer Vorrichtung zur Anzeige eines Fehlerstromes
DE19851002A1 (de) * 1998-09-07 2000-05-04 Jochen Ehrenpfordt Elektronische Baugruppe mit Identifikations- und/oder Sensorfunktion
IL127699A0 (en) * 1998-12-23 1999-10-28 Bar Dov Aharon Method and device for non contact detection of external electric or magnetic fields
JP2003504790A (ja) * 1999-07-14 2003-02-04 ペムスター,インコーポレーテッド 磁気ヘッド素子のテスト方法及びテスト装置
DE19935515A1 (de) * 1999-07-28 2001-02-01 Abb Patent Gmbh Vorrichtung zur Messung des Anpreßdruckes eines Wicklungspreßelements in einem Leistungstransformator
DE10010846A1 (de) * 2000-03-06 2001-09-20 Siemens Ag Erzeugnis mit einem Sensor und einem Oberflächenwellenelement sowie Verfahren und Anordnung zum Bestimmen einer einem reaktiven Widerstand entsprechenden Meßgröße von einem Sensor
DE10047379B4 (de) 2000-09-25 2004-07-15 Siemens Ag Bauelement mit akustisch aktivem Material
DE10047343B4 (de) * 2000-09-25 2004-04-15 Siemens Ag Resonatoranordnung
DE10049019A1 (de) * 2000-10-04 2002-05-02 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur drahtlosen Messung wenigstens eines aus einer Drehbewegung eines Objekts, insbesondere Rotors resultierenden Parameters
DE10057670C1 (de) * 2000-11-21 2002-03-14 Siemens Ag Antennenelement
DE10104453A1 (de) * 2001-02-01 2002-08-08 Philips Corp Intellectual Pty Anordnung zum Messen der magnetischen Feldstärke
US6734660B1 (en) * 2002-02-07 2004-05-11 Lockheed Martin Corporation Current sensor arrangement with test current generator
DE10211198A1 (de) * 2002-03-14 2003-09-25 Fag Kugelfischer Ag & Co Kg Oberflächenwellensensor
US6967428B2 (en) * 2003-12-09 2005-11-22 P. J. Edmonson Ltd. Selectable reflector arrays for SAW sensors and identification devices
US7053524B2 (en) * 2003-12-09 2006-05-30 P.J. Edmonson Ltd. Surface acoustic wave sensor or identification device with biosensing capability
US7027321B2 (en) * 2004-01-10 2006-04-11 Honeywell International Inc. Tunneling anisotropic magnetoresistive device and method of operation
US7120048B2 (en) * 2004-06-21 2006-10-10 Honeywell International Inc. Nonvolatile memory vertical ring bit and write-read structure
EP1655613A3 (en) * 2004-11-09 2006-05-17 LG Electronics Inc. Low power and proximity AC current sensor
JP2007018492A (ja) 2005-06-06 2007-01-25 Fuji Xerox Co Ltd 無線応答装置、画像形成装置および装置
US20100007335A1 (en) * 2006-07-26 2010-01-14 Peter Kaluza Measuring Apparatus
DE102006039515B4 (de) * 2006-08-23 2012-02-16 Epcos Ag Drehbewegungssensor mit turmartigen Schwingstrukturen
DE102006048879B4 (de) * 2006-10-16 2018-02-01 Snaptrack, Inc. Elektroakustisches Bauelement
US7834514B2 (en) * 2007-10-24 2010-11-16 Rosemount Aerospace Inc. Wireless surface acoustic wave-based proximity sensor, sensing system and method
DE102008013341A1 (de) * 2008-03-06 2009-09-10 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zum Erfassen von Messgrößen und Hochspannungsanlage
US8269490B2 (en) * 2009-04-03 2012-09-18 Honeywell International Inc. Magnetic surface acoustic wave sensor apparatus and method
IT1399487B1 (it) * 2010-04-09 2013-04-19 Bertolini Dispositivo e metodo di misura sicura di almeno una grandezza elettrica di una linea elettrica ad alta tensione
CN102323467A (zh) * 2011-08-31 2012-01-18 清华大学 一种采用非晶合金磁环结构的巨磁电阻效应电流传感器
EP2682762A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-08 Senis AG Current transducer for measuring an electrical current, magnetic transducer and current leakage detection system and method
US9198500B2 (en) * 2012-12-21 2015-12-01 Murray W. Davis Portable self powered line mountable electric power line and environment parameter monitoring transmitting and receiving system
MX355610B (es) 2013-10-09 2018-04-25 Schneider Electric Usa Inc Monitor de circuito de derivacion autonomo.
US10365329B2 (en) * 2016-05-26 2019-07-30 Infineon Technologies Ag Measurements in switch devices
US9651597B1 (en) * 2016-06-22 2017-05-16 General Electric Company Systems and methods for monitoring capacitor banks
CN107317520B (zh) * 2017-08-22 2019-02-15 重庆大学 一种基于磁电换能器的导线磁场能量采集装置及其方法
CN107579678B (zh) * 2017-08-22 2019-03-12 重庆大学 一体化多源能量采集装置
CN110907679A (zh) * 2019-12-24 2020-03-24 安徽华能集团电器有限公司 一种容量可切换式电压互感器组件
CN111880016B (zh) * 2020-08-17 2023-05-12 无锡吉兴汽车声学部件科技有限公司 一种非接触式静电强度检测系统
FR3141252A1 (fr) * 2022-10-21 2024-04-26 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Dispositif de détection d'un champ magnétique et système de mesure d'un champ magnétique comprenant un tel dispositif

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7222482U (de) * 1973-02-08 Siemens Ag Meßeinrichtung fur Strome in Hochspannungsleitern
US3273146A (en) * 1964-08-07 1966-09-13 Gen Electric Object identifying apparatus
ZA704856B (en) * 1969-08-06 1971-06-30 Siemens Ag Improvements in or relating to arrangements for measuring currents in high tension conductors
US4420752A (en) * 1978-03-20 1983-12-13 Murray W. Davis Real-time parameter sensor-transmitter
CH649386A5 (en) * 1980-09-26 1985-05-15 Landis & Gyr Ag Instrument transformer for the isolated measurement of a current
US4620191A (en) * 1983-06-30 1986-10-28 Halvor Skeie Surface acoustic wave passive transponder having parallel acoustic wave paths
US4725841A (en) * 1983-06-30 1988-02-16 X-Cyte, Inc. System for interrogating a passive transponder carrying phase-encoded information
EP0166065A1 (en) * 1984-06-29 1986-01-02 Consiglio Nazionale Delle Ricerche Voltage sensor utilizing a surface wave electroacoustic structure sensible to the electric field
EP0264612B1 (de) * 1986-09-22 1991-12-11 Siemens Aktiengesellschaft Stromsensor und Verfahren zum Erfassen des Stromflusses in auszuwertenden Leitern
DD264091A1 (de) * 1987-08-27 1989-01-18 Halbleiterwerk Veb Verkapseltes magnetoresistives bauelement zur potentialfreien strommessung
GB2246433B (en) * 1990-06-28 1993-10-13 Schlumberger Ind Ltd Distributed temperature sensor
WO1993000251A1 (en) * 1991-06-28 1993-01-07 Ben Collins Hand interface
WO1993013495A1 (de) * 1992-01-03 1993-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Passiver oberflächenwellen-sensor, der drahtlos abfrabgar ist

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018532117A (ja) * 2015-07-08 2018-11-01 センザンナ・インコーポレイテッド 低損失音響波センサおよびタグおよび高性能アンテナおよびその遠隔活性化のための方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1181813A (zh) 1998-05-13
EP0824703A1 (de) 1998-02-25
DE19514342C1 (de) 1996-02-22
WO1996033417A1 (de) 1996-10-24
US5966008A (en) 1999-10-12
CA2218586A1 (en) 1996-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11504113A (ja) 表面波技術を用いた無線質問可能な高電圧設備用の変流器
JP4026849B2 (ja) 無線問合せ可能な表面波テクノロジーセンサ
US6664708B2 (en) Method and device for non-contact detection of external electric or magnetic fields
EP0067974B1 (en) Torque sensor
US4678993A (en) Distance measuring device operating with torsional ultrasonic waves detected without mode conversion
US5196791A (en) Magnetostrictive linear position detector and a dual pole position magnet therefor
RU2479849C2 (ru) Датчик физических параметров с устройством на акустических волнах
US20200334423A1 (en) Low loss acoustic wave sensors and tags and high efficiency antennas and methods for remote activation thereof
EP3529624B1 (en) Remotely powered line monitor
WO1994009340A1 (en) Magnetostrictive linear position detector with axial coil torsional strain transducer
US4894615A (en) Stress-relieved amorphous metal ribbon magnetometer having viscous fluid interface
JP3979640B2 (ja) 水中又は地中通信装置
US6104181A (en) Voltmeter suitable for medium/high-voltage installations, with a surface wave device
EP0920141A2 (en) A magnetic vector potential based communications system
JPS60220833A (ja) 表面波センサ
RU2779616C1 (ru) Бесконтактный датчик тока на поверхностных акустических волнах
RU2797293C1 (ru) Устройство измерения тока, напряжения в передающей линии
Meydan et al. Displacement transducers using magnetostrictive delay line principle in amorphous materials
Kondalkar et al. Towards a wireless chip less smart current sensor system based on giant magnetoresistance
SU1378587A1 (ru) Способ измерени затухани магнитостатических волн
US1581219A (en) Wave meter
EP0889607A2 (en) An electric vector potential based communications system
RU2059259C1 (ru) Магниточувствительный элемент
JPH1130636A (ja) 高周波電流測定器
JPH079464B2 (ja) 埋設物体の位置探査方法およびそのシステム、ならびに、光ファイバ・ケーブル