專利名稱:一種基于電磁感應(yīng)技術(shù)的電脈沖測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于電網(wǎng)安全領(lǐng)域，涉及電網(wǎng)安全的監(jiān)測(cè)和計(jì)量技術(shù)，主要是針對(duì)大負(fù)荷沖擊的用電設(shè)備開啟狀態(tài)以及瞬間過電流沖擊進(jìn)行波形記錄及測(cè)量。本實(shí)用新型其特征在于所述的基于電磁感應(yīng)技術(shù)的電脈沖測(cè)量裝置是通過沖擊電流流過帶指針的可動(dòng)電流線圈，該線圈置于磁場(chǎng)中，在電磁力的作用下線圈受力而偏轉(zhuǎn)，在通過再通過固體成像技術(shù)對(duì)指針運(yùn)行軌跡進(jìn)行數(shù)字記錄，將模擬采樣和數(shù)字處理結(jié)合，能夠完整的還原沖擊電流，對(duì)于分析監(jiān)測(cè)電流沖擊，保護(hù)電網(wǎng)安全有著重大的實(shí)踐意義。本實(shí)用新型彌補(bǔ)了采用數(shù)字采樣技術(shù)由于分辨率而造成脈沖測(cè)量不準(zhǔn)的缺點(diǎn)。
【專利說明】
—種基于電磁感應(yīng)技術(shù)的電脈沖測(cè)量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)安全的監(jiān)測(cè)和計(jì)量技術(shù)，主要是針對(duì)大負(fù)荷沖擊的用電設(shè)備開啟狀態(tài)以及瞬間過電流沖擊的波形記錄及測(cè)量。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，我們國(guó)家由于非線性電源的應(yīng)用，以及大型冶煉企業(yè)造成的負(fù)荷沖擊對(duì)電網(wǎng)安全造成很大影響，電機(jī)啟動(dòng)的一瞬間，相當(dāng)與短路，電流是相當(dāng)大的，這個(gè)電流一般是額定電流的4-7倍，因?yàn)殡姍C(jī)本身繞組的電阻和電感都很小，在電機(jī)關(guān)斷的時(shí)候也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的沖擊電流。
[0003]沖擊電流會(huì)使電器設(shè)備過熱或受電動(dòng)力作用而遭到損壞，同時(shí)使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電壓大大降低，因而破壞了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用電設(shè)備的正常工作，將大大減少電氣的使用壽命。
[0004]電流忽然增大時(shí)，其瞬間放熱量很大，大大超過線路正常工作時(shí)的發(fā)熱量，不僅能使絕緣燒毀，而且能使金屬熔化，引起可燃物燃燒發(fā)生火災(zāi)。
[0005]對(duì)沖擊電流的測(cè)量由于時(shí)間短，幅值高，一直不能準(zhǔn)確測(cè)量，用高速交流采樣由于成本很高，即使如此對(duì)尖峰的測(cè)量由于采樣點(diǎn)數(shù)的限制也是困難。
[0006]本發(fā)明提供了一種通過固定線圈的磁場(chǎng)使可動(dòng)電流流線圈受力而偏轉(zhuǎn)的電磁感應(yīng)原理，可以連續(xù)顯示脈沖電流的峰值和形態(tài)，通過固體成像技術(shù)進(jìn)行數(shù)字記錄，將模擬采樣和數(shù)字處理結(jié)合，能夠完整的還原沖擊電流，對(duì)于分析監(jiān)測(cè)電流沖擊有著重大的實(shí)踐意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型為了克服數(shù)據(jù)采樣技術(shù)測(cè)量的諸多不足，由于采樣時(shí)間間隔(采樣頻率)對(duì)脈沖電流測(cè)量不準(zhǔn)確；由于脈沖電流作用時(shí)間過短，數(shù)字采樣和處理技術(shù)可能會(huì)將脈沖電流轉(zhuǎn)化的數(shù)據(jù)當(dāng)成雜波而處理掉。
[0008]本實(shí)用新型通過電磁感應(yīng)記錄完整連續(xù)的脈沖電流，并在CXD上形成投影成像，CCD器件將圖像輸出到數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行圖像處理和識(shí)別，形成完整的脈沖電流圖和各項(xiàng)數(shù)值在顯示屏上，彌補(bǔ)了數(shù)字采樣的缺點(diǎn)。
[0009]本實(shí)用新型采用純電阻分壓電路進(jìn)行信號(hào)取樣，但脈沖電流通過時(shí)，電流沿彈簧、轉(zhuǎn)軸通過磁場(chǎng)，電流切磁感線，受磁場(chǎng)力的作用，使線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、指針偏轉(zhuǎn)，由于磁場(chǎng)力的大小隨電流增大而增大，所以就可以通過指針的偏轉(zhuǎn)程度來確定脈沖電流的大??；采用高感光度的半導(dǎo)體材料電荷耦合元件CCD連續(xù)采集電流指針移動(dòng)的路徑，將不可見的電流信號(hào)圖形化，產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號(hào)，在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成“O”或“ I ”的數(shù)字信號(hào)；數(shù)字信號(hào)通過MCU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用基于時(shí)間、行程、角速度、幅值參量的算法，實(shí)現(xiàn)慣性加速度和磁力阻尼實(shí)現(xiàn)還原真值的數(shù)據(jù)處理；數(shù)據(jù)處理過的信號(hào)通過液晶屏進(jìn)行顯示，并通過數(shù)據(jù)口進(jìn)行傳輸。
[0010]本實(shí)用新型的C⑶圖像處理單元的電路設(shè)計(jì):(XD在FPGA的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生模擬電壓信號(hào)，對(duì)CCD輸出的模擬電壓進(jìn)行預(yù)處理，然后由A/D轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)入FPGA進(jìn)行采集、處理，處理后的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，最后通過液晶顯示屏顯示。

【附圖說明】

[0011]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的電磁感應(yīng)測(cè)試機(jī)理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]一種基于電磁感應(yīng)技術(shù)的電脈沖測(cè)量裝置【具體實(shí)施方式】。
[0013]1.信號(hào)采樣電路:通過電阻分壓實(shí)現(xiàn)對(duì)大沖擊電流的取樣，為適應(yīng)不同沖擊幅值，通過檔位變化保證取樣范圍。
[0014]2.如附圖2所示，電磁感應(yīng)記錄單元是對(duì)電流進(jìn)行測(cè)試,工作原理:單元內(nèi)部有一永磁體，在極間產(chǎn)生磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有一個(gè)線圈，線圈兩端各有一個(gè)螺旋彈簧，彈簧各連接儀表的一個(gè)接線柱，在彈簧與線圈間由一個(gè)轉(zhuǎn)軸連接，在轉(zhuǎn)軸相對(duì)于儀表的前端，有一個(gè)指針。當(dāng)有電流通過時(shí)，電流沿彈簧、轉(zhuǎn)軸通過磁場(chǎng)，電流切磁感線，所以受磁場(chǎng)力的作用，使線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸、指針偏轉(zhuǎn)。由于磁場(chǎng)力的大小隨電流增大而增大，所以就可以通過指針的偏轉(zhuǎn)程度來觀察脈沖電流的大小。
[0015]3.CXD圖像處理單元:(XD圖像處理單元是使用一種高感光度的半導(dǎo)體材料，它能夠根據(jù)照射在其面上的電流指針影像產(chǎn)生相應(yīng)的電荷信號(hào)，在通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器芯片轉(zhuǎn)換成“ O ”或“ I ”的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過壓縮和程序排列后，可由閃速存儲(chǔ)器或硬盤卡保存即收光信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的電子圖像信號(hào)。C⑶圖像處理單元電路實(shí)現(xiàn):主要由(XD、FPGA、A/D、FIF0芯片組成。整個(gè)系統(tǒng)由FPGA協(xié)調(diào)控制，其主要工作是產(chǎn)生CXD驅(qū)動(dòng)脈沖、配置A/D寄存器、產(chǎn)生FIFO寫信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換模塊的作用是將CXD視頻信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后輸入到FPGA的數(shù)據(jù)處理模塊，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)采集與處理的作用是采集A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，在FPGA內(nèi)部集成控制電路、運(yùn)算電路以及與單片機(jī)通信的接口等。
[0016]4.數(shù)據(jù)處理、圖形還原單元，該單元通過對(duì)電流影像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和計(jì)算，根據(jù)時(shí)間、行程、角速度、幅值等參量得出脈沖電流的數(shù)字信號(hào)發(fā)送到通信單元；該單元由16位單片機(jī)為核心，作用是接收FPGA傳過來的數(shù)據(jù)，并對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，處理后的圖形信號(hào)送到液晶顯示屏顯示，并執(zhí)行按鍵傳輸過來的指令。
[0017]5.顯示及通信接口，該單元將數(shù)據(jù)處理單元發(fā)過來的數(shù)據(jù)通過液晶屏進(jìn)行顯示，并通過數(shù)據(jù)口進(jìn)行傳輸。
[0018]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn):靈敏度高、響應(yīng)脈沖速度快。
[0019]靈敏度高，由于微小電流的通過產(chǎn)生的磁場(chǎng)改變了力的平衡，能使長(zhǎng)臂指針大幅度移動(dòng)，從而使靈敏度極高；
[0020]響應(yīng)速度快，通過電磁力的持續(xù)作用，并且作用力和電流強(qiáng)度、波形有密切關(guān)系，直接轉(zhuǎn)化成指針的加速度，并具有記錄連續(xù)性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于電磁感應(yīng)技術(shù)的電脈沖測(cè)量裝置，其特征在于所述的電流沖擊測(cè)量?jī)x表是基于電動(dòng)感應(yīng)原理通過CCD圖像傳感器對(duì)脈沖電流進(jìn)行測(cè)試的儀表，該儀表由信號(hào)采樣電路、電磁感應(yīng)記錄單元、(XD圖像處理單元、數(shù)據(jù)處理圖形還原單元和顯示及通信接口構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】G01R29-02GK204269737SQ201420626685
【發(fā)明者】徐人恒, 依溥治, 曲井致, 郭龍弟, 關(guān)小男 [申請(qǐng)人]哈爾濱電工儀表研究所