專利名稱：一種新型穿心傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器，特別涉及一種新型穿心傳感器。
背景技術：
應用磁飽和穿心傳感器測量通過圓環內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原理和磁飽和現象。首先是利用法拉利電磁感應原理，通電導線的周圍產生的磁場，把通電導線穿過傳感器的圓環，導線產生的磁場會在變壓器的線圈上感應到。其次在圓環上的變壓器由于磁飽和現象產生了方波，而磁場進過變壓器線圈后使輸出的方波波形改變，能感應到信號，使方波波形發生畸變，這種畸變是有規律的，也就是說通過這個規律能測出通電導線上的電流大小。變壓器兩側輸出的的方波經過差分，得到一個十分精準穩定的信號。但現在設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。
發明內容
本發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，應用范圍廣。本發明的技術方案為:一種新型穿心傳感器，傳感器的環形磁芯置于外殼內，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。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氧樹脂材料。本發明的有益效果在于:本發明新型穿心傳感器，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經行調節，頻率范圍O到幾十KHZ。
圖1為本發明新型穿心傳感器結構示意 圖2為本發明新型穿心傳感器電路 圖3為本發明新型穿心傳感器在沒有任何電流穿過環形芯內部時傳感器的變壓器兩側輸出信號 圖4為本發明新型穿心傳感器在沒有任何電流穿過環形芯內部時傳感器輸出信號經過差分后的波形 圖5為本發明新型穿心傳感器在有電流穿過環形芯內部時傳感器的變壓器兩側輸出信號 圖6為本發明新型穿心傳感器在有電流穿過環形芯內部時傳感器輸出信號經過差分后得到的波形圖。
具體實施例方式如圖1所示傳感器的環形磁芯2置于外殼5內，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氧樹脂，所以其穩定性強，不易損壞。傳感器的圓環磁芯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產生激勵磁場，對一次側進行周期性激勵，使傳感器的周期性的達到飽和狀態，飽和時電壓下降，另一端I1、IV必須翻轉才能產生方波，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，可以調節線圈中的電流，從而改變方波頻率。傳感器的采集頻率主要是由線圈匝數η來決定的，比如說80匝時傳感器產生的方波頻率是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，根據軟磁材料自身特性，傳感器的磁芯2的磁感應強度信號是受磁導率調制的關于時間的函數，激勵信號被調成的磁
感應強度信號，感應線圈感應出的脈沖信=, N2是感應線圈的匝數
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形芯內部時傳感器的變壓器兩側輸出信號圖。這兩個信號經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。當傳感器的圓環磁芯內存在一個磁場信號/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，此時磁導率調制的磁感強度信號
B1(I)在處于磁飽和狀態與，但感應脈沖信號％( )為非互補對稱信號，如圖5所示在有電流
穿過環形芯內部時傳感 器的變壓器兩側輸出信號圖。這兩個信號是傳感器受到磁芯內的磁場影響后，產生的變化。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為輸出信號經過差分后輸出的波形如圖。
權利要求
1.一種新型穿心傳感器，其特征在于，傳感器的環形磁芯置于外殼內，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。
2.根據權利要求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.根據權利要求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氧樹脂材料。
全文摘要
本發明涉及一種新型穿心傳感器，傳感器的環形磁芯置于外殼內，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，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經行調節，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 優先權日2013年2月4日
發明者程國苗, 季雙雙, 王敏華 申請人:上海理工大學
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