一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，包括：磁環(huán)、線圈、探頭電纜和防波套；線圈均勻繞制于環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上，探頭電纜為同軸電纜，探頭電纜一端的芯線與屏蔽層分別連接至線圈兩端；探頭電纜的另一端連接同軸電連接器，探頭電纜外表帶絕緣層；在探頭電纜外層套上防波套，防波套在線圈側(cè)與探頭電纜芯線和屏蔽層保持絕緣；防波套在同軸電連接器側(cè)與同軸電連接器外殼360°環(huán)接；防波套外面再套錦綸絲套。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：通過(guò)應(yīng)用技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭。本探頭尺寸小于30mm，且能夠在保證性能的情況下，進(jìn)一步縮小到25mm以下；工作頻率高達(dá)1GHz，可用于測(cè)量細(xì)導(dǎo)線的電流。
【專利說(shuō)明】一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電流測(cè)試器件，具體涉及高頻電流探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在電磁耦合傳遞函數(shù)測(cè)量試驗(yàn)中，需要測(cè)量導(dǎo)線上流過(guò)的電流。在縮比的電磁耦合傳遞函數(shù)測(cè)量試驗(yàn)中，傳統(tǒng)的電流探頭無(wú)法滿足要求，這是由于以下兩方面原因:首先，被測(cè)物體縮比后尺寸很小，傳統(tǒng)電流探頭無(wú)法接入，例如縮比前鄰近導(dǎo)體之間距離10cm，在1:10縮比后距離僅為Icm ;其次，縮比后測(cè)試頻率按縮小比例同比增長(zhǎng)，傳統(tǒng)電流探頭無(wú)法滿足頻率要求，例如縮比前電磁脈沖波形的最高頻率為100MHz，1:10縮比后頻率提高至IGHz，而傳統(tǒng)電流探頭一般工作頻率不超過(guò)400MHz。因此，沒(méi)有提供可選的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，滿足尺寸小，工作頻率高的要求。
[0004]本實(shí)用新型是一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其中，包括:磁環(huán)、線圈、探頭電纜和防波套；線圈均勻繞制于環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上，探頭電纜為同軸電纜，探頭電纜一端的芯線與屏蔽層分別連接至線圈兩端；探頭電纜的另一端連接同軸電連接器，探頭電纜外表帶絕緣層；在探頭電纜外層套上防波套，防波套在線圈側(cè)與探頭電纜芯線和屏蔽層保持絕緣；防波套在同軸電連接器側(cè)與同軸電連接器外殼360°環(huán)接；防波套外面再套錦綸絲套。
[0005]如上所述的小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其中，磁環(huán)外徑小于30mm，內(nèi)徑大于等于被測(cè)導(dǎo)線的直徑與2倍的線圈漆包線直徑之和；厚度小于等于IOmm ;線圈直徑為0.3mm~`0.5mm,用膠固定于磁環(huán)。
[0006]如上所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其中，在校準(zhǔn)時(shí)，所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭還包括2根校準(zhǔn)用同軸電纜，校準(zhǔn)用電纜一端安裝同軸連接器，另一端為裸線且屏蔽層剝出5mm ;兩根校準(zhǔn)同軸電纜的芯線焊接在一起，屏蔽層擰成小辮子，穿過(guò)所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭的磁環(huán)后焊接在一起，作為校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
[0007]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008]通過(guò)應(yīng)用技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭。探頭在使用時(shí)，將被測(cè)導(dǎo)線穿過(guò)探頭的磁環(huán)。將探頭電纜的電連接器連接至射頻頻譜儀。定義探頭的靈敏度K為，
[0009]K =卞⑴
[0010]式中，已為探頭使用時(shí)頻譜儀接收到的功率，K可由校準(zhǔn)給出。從而可以計(jì)算出被測(cè)導(dǎo)線上流過(guò)的電流I。
[0011]本探頭尺寸小于30mm，且能夠在保證性能的情況下，進(jìn)一步縮小到25mm以下；工作頻率高達(dá)1GHz，可用于測(cè)量細(xì)導(dǎo)線的電流?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型所述的探頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為探頭校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中，1-磁環(huán)，2-線圈，3-同軸電纜芯線，4-同軸電纜屏蔽層，5-同軸電纜連接器，6-防波套，7-校準(zhǔn)同軸電纜屏蔽層，8-校準(zhǔn)同軸電纜芯線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0016]本實(shí)用新型包括導(dǎo)磁體、在導(dǎo)磁體上纏繞的線圈以及探頭電纜。同時(shí)，為了得到探頭的特性參數(shù)，還包括配套的校準(zhǔn)件和校準(zhǔn)方案。
[0017]a)高頻磁環(huán)備料:
[0018]電纜探頭需要使用磁環(huán)以聚攏導(dǎo)線周圍的磁場(chǎng)。為了使探頭能工作在IGHz以內(nèi)的頻率，需要使用高頻磁材料NX0-20。
[0019]磁環(huán)外徑應(yīng)小于30mm (即小于IGHz對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)300mm的1/10)。
[0020]此外，為了保證被側(cè)導(dǎo)線能夠順利穿入磁環(huán)，磁環(huán)內(nèi)徑應(yīng)不小于被測(cè)導(dǎo)線的直徑與2倍的線圈漆包線直徑之和，在實(shí)施時(shí)，一般外加適當(dāng)裕量，保證被測(cè)導(dǎo)線能夠順利穿入磁環(huán)之內(nèi)；厚度不大于10mm。
[0021]b)線圈繞制:
[0022]線圈通過(guò)磁環(huán)上纏繞直徑0.3mm?0.5mm漆包線制成。纏繞應(yīng)均勻。線圈的漆包線引出端應(yīng)距離較近，以使相連同軸電纜剝出的芯線和屏蔽層盡可能短。漆包線在磁環(huán)上點(diǎn)膠固定。同軸電纜與線圈的焊點(diǎn)加套管保護(hù)。
[0023]線圈圈數(shù)為5?20圈，可先任取某一數(shù)值再通過(guò)探頭校準(zhǔn)進(jìn)行修正。
[0024]c)探頭電纜的加工:
[0025]外界輻射場(chǎng)會(huì)在測(cè)試用探頭同軸電纜的屏蔽層上產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果簡(jiǎn)單使用同軸電纜不做特殊處理，直接將電纜屏蔽層與芯線分別連接在線圈兩端，屏蔽層電流會(huì)在線圈兩端產(chǎn)生壓降，導(dǎo)致測(cè)量誤差。
[0026]為防止電纜上感應(yīng)的屏蔽層電流經(jīng)采樣電阻形成回路影響測(cè)試結(jié)果，本實(shí)用新型采用了如下雙層電纜屏蔽技術(shù)方案，及使用防波套作為額外的屏蔽層。
[0027]將作為探頭電纜使用的同軸電纜芯線與屏蔽層分別連接至線圈兩端。電纜的另一端連接同軸電連接器。同軸電纜應(yīng)選用外表帶絕緣層的電纜。在同軸電纜外面套防波套，形成附加的外屏蔽層。防波套在線圈一端不與芯線和同軸電纜接觸，以防止感應(yīng)電流流經(jīng)線圈。防波套在同軸電連接器一端與同軸電連接器外殼360°環(huán)接，以實(shí)現(xiàn)單端接地。防波套外面再套錦綸絲套。示意圖見附圖1。
[0028]對(duì)于電纜型號(hào)，可選用同軸電纜(例如SFF-50-1.5_1 )，然后一端安裝與電纜匹配的同軸電連接器(例如SMA-KF3 )，另一端連接上步所述線圈。
[0029]此外，由于本探頭尺寸非常小，因此，需要使用專用的校準(zhǔn)件。
[0030]將兩根校準(zhǔn)同軸電纜的芯線焊接在一起，屏蔽層擰成小辮子，穿過(guò)探頭的磁環(huán)，焊接在一起，見附圖2。此時(shí)校準(zhǔn)電纜和探頭成為一個(gè)三端口射頻網(wǎng)絡(luò)，三個(gè)端口包括校準(zhǔn)電纜的兩個(gè)電連接器和探頭的一個(gè)電連接器，使用射頻矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量此三端口射頻網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)。通過(guò)計(jì)算可得探頭的靈敏度。
[0031]d)校準(zhǔn)電纜的加工:
[0032]校準(zhǔn)件為兩根同軸電纜，一端安裝同軸連接器，另一端為裸線，屏蔽層剝出5_，擰成小辮子鍍錫。選用同軸電纜(例如SFF-50-1.5-1)，長(zhǎng)度為30cm，一端安裝電連接器，電連接器需與本電纜匹配。
[0033]e)探頭校準(zhǔn):
[0034]將兩根校準(zhǔn)同軸電纜的芯線焊接在一起，屏蔽層擰成小辮子，穿過(guò)探頭的磁環(huán)，焊接在一起。此時(shí)校準(zhǔn)電纜和探頭成為一個(gè)三端口射頻網(wǎng)絡(luò)，三個(gè)端口包括校準(zhǔn)電纜的兩個(gè)電連接器和探頭的一個(gè)電連接器，使用射頻矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量此三端口射頻網(wǎng)絡(luò)的S參數(shù)s31。設(shè)校準(zhǔn)電纜的兩個(gè)電連接器分別為端口 I和端口 2，探頭電連接器為端口 3。則探頭靈敏度K的計(jì)算公式為:
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其特征在于，包括:磁環(huán)、線圈、探頭電纜和防波套；線圈均勻繞制于環(huán)形結(jié)構(gòu)的磁環(huán)上，探頭電纜為同軸電纜，探頭電纜一端的芯線與屏蔽層分別連接至線圈兩端；探頭電纜的另一端連接同軸電連接器，探頭電纜外表帶絕緣層；在探頭電纜外層套上防波套，防波套在線圈側(cè)與探頭電纜芯線和屏蔽層保持絕緣；防波套在同軸電連接器側(cè)與同軸電連接器外殼360°環(huán)接；防波套外面再套錦綸絲套。
2.如權(quán)利要求1所述的小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其特征在于，磁環(huán)外徑小于30mm，內(nèi)徑大于等于被測(cè)導(dǎo)線的直徑與2倍的線圈漆包線直徑之和；厚度小于等于IOmm ;線圈直徑為0.3mm?0.5mm,用膠固定于磁環(huán)。
3.如權(quán)利要求1或者權(quán)利要求2所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭，其特征在于，在校準(zhǔn)時(shí)，所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭還包括2根校準(zhǔn)用同軸電纜，校準(zhǔn)用電纜一端安裝同軸連接器，另一端為裸線且屏蔽層剝出5_ ;兩根校準(zhǔn)同軸電纜的芯線焊接在一起，屏蔽層擰成小辮子，穿過(guò)所述小型感應(yīng)式甚高頻電流探頭的磁環(huán)后焊接在一起，作為校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK203658439SQ201320756605
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】曹雷團(tuán), 陳曦, 吳強(qiáng), 付繼偉, 張洪源 申請(qǐng)人:北京宇航系統(tǒng)工程研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院