專利名稱：一種新型穿心傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳感器，特別涉及一種新型穿心傳感器。
背景技術(shù)：
應(yīng)用磁飽和穿心傳感器測量通過圓環(huán)內(nèi)的磁場的方法是一種很實用也很科學的方法。該傳感器的基本原理是利用法拉利電磁感應(yīng)原理和磁飽和現(xiàn)象。首先是利用法拉利電磁感應(yīng)原理，通電導線的周圍產(chǎn)生的磁場，把通電導線穿過傳感器的圓環(huán)，導線產(chǎn)生的磁場會在變壓器的線圈上感應(yīng)到。其次在圓環(huán)上的變壓器由于磁飽和現(xiàn)象產(chǎn)生了方波，而磁場進過變壓器線圈后使輸出的方波波形改變，能感應(yīng)到信號，使方波波形發(fā)生畸變，這種畸變是有規(guī)律的，也就是說通過這個規(guī)律能測出通電導線上的電流大小。變壓器兩側(cè)輸出的的方波經(jīng)過差分，得到一個十分精準穩(wěn)定的信號。但現(xiàn)在設(shè)計的傳感器不能對交直流信號同時采集，而只能采集交流或者直流，另外采集的頻率受到限止。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對傳感器不能同時對交直流信號采集的問題，提出了一種新型穿心傳感器，此傳感器頻率可調(diào)，應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種新型穿心傳感器，傳感器的環(huán)形磁芯置于外殼內(nèi)，磁芯上繞有兩組反向線圈組成反向變壓器，1、II為第一組線圈，II1、IV為第二組線圈，反向變壓器的1、III端接自激振蕩電路產(chǎn)生方波，反向變壓器的I1、ιν端輸出接差分電路，差分電路輸出信號為傳感器采集信號，反向變壓器I1、IV各通過一個限流電阻接12VDC，限流電阻可調(diào)。所述自激振蕩電路由兩個比較器組成。所述外殼選用抗震耐高溫的環(huán)氧樹脂材料。本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明新型穿心傳感器，可以采集交流和直流的兩種信號，并且采樣的頻率可以通過線圈匝數(shù)經(jīng)行調(diào)節(jié)，頻率范圍O到幾十KHZ。
圖1為本發(fā)明新型穿心傳感器結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明新型穿心傳感器電路 圖3為本發(fā)明新型穿心傳感器在沒有任何電流穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感器的變壓器兩側(cè)輸出信號 圖4為本發(fā)明新型穿心傳感器在沒有任何電流穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感器輸出信號經(jīng)過差分后的波形 圖5為本發(fā)明新型穿心傳感器在有電流穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感器的變壓器兩側(cè)輸出信號 圖6為本發(fā)明新型穿心傳感器在有電流穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感器輸出信號經(jīng)過差分后得到的波形圖。
具體實施例方式如圖1所示傳感器的環(huán)形磁芯2置于外殼5內(nèi)，磁芯2上繞有兩組反向線圈組成反向變壓器3，如圖2所示電路圖，1、II為第一組線圈，II1、IV為第二組線圈，反向變壓器3
1、III接自激振蕩電路I，反向變壓器的I1、IV端輸出接差分電路4，自激振蕩電路I連接線圈產(chǎn)生方波反向變壓器I1、IV輸出的。差分電路4輸出的一個交流的信號就是傳感器采集到的信號。外殼5用抗震耐高溫的材料環(huán)氧樹脂，所以其穩(wěn)定性強，不易損壞。傳感器的圓環(huán)磁芯2上兩組反向線圈組成的反向變壓器3，必須和自激振蕩電路I組合在一起才能使用，當變壓器I或III產(chǎn)生激勵磁場，對一次側(cè)進行周期性激勵，使傳感器的周期性的達到飽和狀態(tài)，飽和時電壓下降，另一端I1、IV必須翻轉(zhuǎn)才能產(chǎn)生方波，所以要用到兩個比較器組成的自激振蕩電路。反向變壓器3由12VDC供電，I1、IV都接12VDC，中間接有一個限流電阻R45和R53，可以調(diào)節(jié)線圈中的電流，從而改變方波頻率。傳感器的采集頻率主要是由線圈匝數(shù)η來決定的，比如說80匝時傳感器產(chǎn)生的方波頻率是300Hz，那么采集周期就在0-150HZ比較準確。傳感器的激勵線圈的頻率為Ze的周期激勵電流4 ,使傳感器的磁芯2周期性達到飽和狀態(tài)，根據(jù)軟磁材料自身特性，傳感器的磁芯2的磁感應(yīng)強度信號是受磁導率調(diào)制的關(guān)于時間的函數(shù)，激勵信號被調(diào)成的磁
感應(yīng)強度信號，感應(yīng)線圈感應(yīng)出的脈沖信=, N2是感應(yīng)線圈的匝數(shù)
且勵磁線圈N1 =N2, S磁芯的橫截面。傳感器的變壓器的線圈匝數(shù)比是1:1，它們輸出的信號為一對互補的信號，如圖3所示在沒有任何電流穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感器的變壓器兩側(cè)輸出信號圖。這兩個信號經(jīng)過差分后輸出的波形如圖4。這樣就非常明了傳感器最終輸出信號。當傳感器的圓環(huán)磁芯內(nèi)存在一個磁場信號/4時，同樣對激勵線圈的頻率為<的周期激勵電流4，使傳感器磁芯周期性達到飽和狀態(tài)，此時磁導率調(diào)制的磁感強度信號
B1(I)在處于磁飽和狀態(tài)與，但感應(yīng)脈沖信號％( )為非互補對稱信號，如圖5所示在有電流
穿過環(huán)形芯內(nèi)部時傳感 器的變壓器兩側(cè)輸出信號圖。這兩個信號是傳感器受到磁芯內(nèi)的磁場影響后，產(chǎn)生的變化。此時，如果這個外加磁場的方向是向里，那么波形向上移，其有效值增大。如果這個外加磁場的方向是向外，那么波形向下移，其有效也是增大的，就是方向不同。所以這再次說明能采集交流或者直流信號，因為其有效值都在增大。這樣就能達到測量磁場大小的目的，既而知道需要測量的電流大小的值。如圖6為輸出信號經(jīng)過差分后輸出的波形如圖。
權(quán)利要求
1.一種新型穿心傳感器，其特征在于，傳感器的環(huán)形磁芯置于外殼內(nèi)，磁芯上繞有兩組反向線圈組成反向變壓器，1、II為第一組線圈，II1、IV為第二組線圈，反向變壓器1、III端接自激振蕩電路產(chǎn)生方波，反向變壓器的I1、ιν端輸出接差分電路，差分電路輸出信號為傳感器采集信號，反向變壓器I1、IV各通過一個限流電阻接12VDC，限流電阻可調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型穿心傳感器，其特征在于，所述自激振蕩電路由兩個比較器組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型穿心傳感器，其特征在于，所述外殼選用抗震耐高溫的環(huán)氧樹脂材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型穿心傳感器，傳感器的環(huán)形磁芯置于外殼內(nèi)，磁芯上繞有兩組反向線圈組成反向變壓器，I、Ⅱ為第一組線圈，Ⅲ、Ⅳ為第二組線圈，反向變壓器I、Ⅲ端接自激振蕩電路產(chǎn)生方波，反向變壓器的Ⅱ、Ⅳ端輸出接差分電路，差分電路輸出信號為傳感器采集信號，反向變壓器Ⅱ、Ⅳ各通過一個限流電阻接12VDC，限流電阻可調(diào)，可改變線圈中的電流，從而改變方波頻率，傳感器的采集頻率主要是由線圈匝數(shù)n來決定的。此穿心傳感器可以采集交流和直流的兩種信號，并且采樣的頻率可以通過線圈匝數(shù)經(jīng)行調(diào)節(jié)，頻率范圍0到幾十KHZ。
文檔編號G01R19/00GK103105593SQ20131004213
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者程國苗, 季雙雙, 王敏華 申請人:上海理工大學
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