專利名稱：工頻交流電流測(cè)量棒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的內(nèi)容屬于電子測(cè)量?jī)x器儀表技術(shù)領(lǐng)域，是一種新型的便攜式工頻電流表。作為一個(gè)常用基本測(cè)量?jī)x表，可以廣泛應(yīng)用于交流電網(wǎng)等環(huán)境的測(cè)量與維修。
二.
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的電流表主要有串入式的和鉗形結(jié)構(gòu)的。對(duì)于串入式的電流表，要與用電器串聯(lián)在同一電路中。這種電流表作為電流測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)形式，是電流表的主流，在高精度的測(cè)量要求中是一種理想的方案。雖然他的測(cè)量準(zhǔn)確度高，但是相比其他測(cè)量方法在使用中存在以下幾個(gè)主要缺陷I.每次都需要將電路切斷后，才能將電流表接入進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量前必須要使電路 先斷電，給測(cè)量帶來了麻煩。而且某些場(chǎng)合不允許這樣操作，比如有時(shí)正常運(yùn)行的電網(wǎng)就不允許隨便斷電。2.串入式測(cè)量是一種非隔離式的測(cè)量，對(duì)于維修人員來說，帶有潛在的危險(xiǎn)因素，可能會(huì)造成一些意外的損傷。例如，不慎將電流表接在電源的兩端，就會(huì)造成短路，燒壞電源、電表等意外。3.由于實(shí)際電流表的內(nèi)阻是不可避免的，故接入電流表后，會(huì)對(duì)被測(cè)電路本身的參數(shù)產(chǎn)生一定的變化，特別是低電壓電路中測(cè)量誤差比較明顯。在測(cè)量精度要求不高的場(chǎng)合，還有一種操作更方便的鉗形電流表用于電流的測(cè)量。對(duì)于鉗形電流表，雖然在測(cè)量的方式上比串入式方便，但是用鉗形電流表檢測(cè)電流時(shí)，一定要將一根被測(cè)導(dǎo)線(電線)置于鉗口之中，被測(cè)導(dǎo)線必須是活動(dòng)的；鉗形表的鉗口尺寸往往比較大，被測(cè)導(dǎo)線需要有足夠的活動(dòng)空間；若夾住電流流向不同的兩根導(dǎo)線(平行線)則不能有效檢測(cè)電流。鉗形電流表是一種閉磁路式的測(cè)量?jī)x表。另外，也有過一款開磁路式的電流測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)，采用的結(jié)構(gòu)是磁飽和鐵芯，采用的方法是脈沖調(diào)制方式，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不便于制作和生產(chǎn)，實(shí)用性不強(qiáng)。本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的工頻交流電流測(cè)量棒是基于鉗形表測(cè)量的感應(yīng)式測(cè)量原理和便捷性基礎(chǔ)上進(jìn)行的再改進(jìn)，使用中只要貼近被測(cè)導(dǎo)線工插入被測(cè)導(dǎo)線之間，就可以檢測(cè)導(dǎo)線上的交流電流值?？梢猿蔀橐环N測(cè)量精度不高的新的電流測(cè)量?jī)x表結(jié)構(gòu)形式。
三.發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的工頻交流電流測(cè)量棒采用感應(yīng)測(cè)量方式，其結(jié)構(gòu)特征是由帶手柄的棒狀絕緣外殼、工字形磁芯上繞制的單繞組感應(yīng)線圈、具有抗干擾能力的電信號(hào)調(diào)理電路、電源電路、數(shù)值指示器五大部分組成，其棒狀外殼可以直線型的，也可以是弓形的，棒狀外殼的首端設(shè)有一圈導(dǎo)線定位凹槽環(huán)，由鐵氧體磁芯繞制的感應(yīng)線圈置于凹槽的徑向中心處，與棒狀外殼呈同軸放置，作為工頻交流電流測(cè)量棒的感應(yīng)探頭；數(shù)值指示器置于棒的后部，即手把附近；整個(gè)外殼完全封閉并且絕緣；外形呈完全封閉并且絕緣的棒狀結(jié)構(gòu)，棒的前端設(shè)有ー圈導(dǎo)線定位凹槽環(huán)；前端探頭采用一個(gè)由エ字形鐵氧體磁芯繞制的感應(yīng)線圈感應(yīng)電流磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈置于エ頻交流電流測(cè)量棒前端內(nèi)部的軸線上，并用作電信號(hào)調(diào)理電路的選頻元件之一；數(shù)值指示器置于棒的后部，視窗可以開在棒的側(cè)面，也可以開在端面上；電能供給采用簡(jiǎn)單的小容量單節(jié)鋰離子電池，配合安裝于棒殼外表面的太陽(yáng)能電池進(jìn)行充電，可長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)使用，免除更換電池的麻煩；整個(gè)外殼完全封閉并且絕緣。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，導(dǎo)線上交變電流會(huì)在周圍產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)。磁場(chǎng)強(qiáng)度與導(dǎo)線中的電流成正比，與距離成反比。采用開放式感應(yīng)線圈獲取載流導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)信息，然后通過低頻選頻技術(shù)，選擇有用エ頻信號(hào)進(jìn)行放大，并通過半波線性整流電路將其轉(zhuǎn)換成直流電壓，最終測(cè)出相對(duì)應(yīng)電流的峰值，并在顯示窗口中實(shí)時(shí)顯示。對(duì)于無限長(zhǎng)直電流來說，磁場(chǎng)強(qiáng)度可以由下式計(jì)算B =由于被測(cè)電流所產(chǎn)生的電磁場(chǎng)較弱，對(duì)感應(yīng)所獲得的信號(hào)進(jìn)行放大是必須的。另一方面，被測(cè)電流所產(chǎn)生的弱電磁信號(hào)容易被干擾，因而在放大信號(hào)的同時(shí)需要對(duì)エ頻信號(hào)進(jìn)行頻率選擇，確保電路輸出的是被測(cè)量信息。這就是本實(shí)用新型中采用具有抗干擾能カ的電信號(hào)調(diào)理電路的原因，也是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)特征之一。選頻電路包括LC諧振選頻和ニ階RC選頻，其中第一級(jí)采用LC諧振回路選頻。這里的電感L有磁電轉(zhuǎn)換和諧振選頻的雙重作用，如果用O. 15mm漆包線在Φ 9X 12mm的エ字形鐵氧體磁芯上繞制300匝，其參數(shù)約為3. OmH/4. 5 Ω左右。當(dāng)然，單獨(dú)的3. OmH/4. 5 Ω電感還是不適合用作50Hz交流電路的LC諧振選頻，因?yàn)槠淦焚|(zhì)因數(shù)Q只有O. 02，毫無諧振的意義。并且需要配合的諧振電容，無實(shí)際可行性。
a>L 2^·X 50X3.0XIO-3 _O =——=-= 0.02
R4.5C = —:~；；-5-τ = 0.0034F = 3400//F
2π2/ζΣ 4^2χ502 χ3.0χ10"3·50Hz頻率下的諧振電感的電感量需要更大。開磁路形式是基本條件，要增加電感量必須增加繞組匝數(shù)，但增加繞組匝數(shù)又會(huì)増加電感內(nèi)阻，并且磁芯繞制線圈的空間有限，不可能無限制地増加線圈匝數(shù)。完全采用導(dǎo)線繞制的方式制作電感，品質(zhì)因數(shù)難以提高。要使諧振回路的品質(zhì)因數(shù)提高，起碼達(dá)到5. O以上，還需要調(diào)理電路的配合。因此，本實(shí)用新型以繞線電感與模擬電感疊加的方式實(shí)現(xiàn)諧振，其中繞線電感只用于感應(yīng)磁場(chǎng)信號(hào)產(chǎn)生電壓，諧振所需的電感量主要依靠模擬電感提供。既達(dá)到了理論要求的電感量，又縮小了電流表的體積，使其更加輕巧，美觀。諧振電感的電感量可以有很大的變化范圍，如果用O. 15mm漆包線在Φ9Χ12πιπι的エ字形鐵氧體磁芯上繞制450匝，其電感量約為7. 7mH,內(nèi)阻約7 Ω。也可以是其他參數(shù)值，只要與諧持電容、調(diào)理電路配合好即可。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是采用感應(yīng)的方式，而電流感應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)弱不僅取決于被測(cè)量電流的大小，還取決于探測(cè)頭與被測(cè)導(dǎo)線的相對(duì)位置、相對(duì)距離的大小。為了盡量使感應(yīng)獲得的信號(hào)只與被測(cè)電流大小基本成單一關(guān)系，必須確定被測(cè)導(dǎo)線位置。對(duì)于被測(cè)量導(dǎo)線的定位也是進(jìn)行正確測(cè)量的基本條件。本工頻交流電流測(cè)量棒的前端設(shè)有被測(cè)導(dǎo)線定位凹槽環(huán)，就是基于這一因素的考慮，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型的有益效果是I.測(cè)量時(shí)只需將被測(cè)導(dǎo)線放入電流表的環(huán)形導(dǎo)線放置凹槽附近就可以測(cè)出電流，非常的方便。2.由于是非接入式，所以非常的安全可靠。不會(huì)對(duì)被測(cè)電路及人員造成意外損傷，用戶可以放心的使用。3.適用于單相正弦交流電網(wǎng)的電流測(cè)量，在外殼材料絕緣能力足夠好的情況下，還可以用于高壓電網(wǎng)電流的測(cè)量。 四.
圖I是直線狀工頻交流電流測(cè)量棒剖示圖。圖中I.感應(yīng)線圈；2.環(huán)形導(dǎo)線放置槽口 ；3.電信號(hào)調(diào)理電路和電源電路；4.數(shù)值指示器。圖2是弓形工頻交流電流測(cè)量棒剖示圖。圖中I.感應(yīng)線圈；2.環(huán)形導(dǎo)線放置槽口 ；3.電信號(hào)調(diào)理電路和電源電路；4.數(shù)值指示器；5.數(shù)值顯赫窗。圖3是直線狀工頻交流電流測(cè)量棒主視和俯視圖。圖4是弓形工頻交流電流測(cè)量棒主視和俯視圖。圖5是雙線鉗入式測(cè)量方式圖。圖6是單線靠貼式測(cè)量方式圖。
五.具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述的工頻交流電流測(cè)量棒適用于電磁干擾較小的環(huán)境中，不宜用于強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境。儀表的電流示數(shù)是以雙線回路的鉗入式測(cè)量為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行校準(zhǔn)的。對(duì)于雙線回路，可以將工頻交流電流測(cè)量棒的探頭插入兩條導(dǎo)線之間，使兩條導(dǎo)線夾在測(cè)量棒首端的槽口上,如圖3所示。對(duì)于單導(dǎo)線環(huán)境，可以將工頻交流電流測(cè)量棒探頭的槽口緊貼被測(cè)導(dǎo)線，如圖4所示。并且，把電流顯示值乘以2，就是被測(cè)電流值。本實(shí)用新型所述的工頻交流電流測(cè)量棒帶有太陽(yáng)能充電裝置，為了保持內(nèi)部電池電量的充足，隨時(shí)使用，需要經(jīng)常接受陽(yáng)光的照射。
權(quán)利要求1.一種エ頻交流電流測(cè)量棒，其結(jié)構(gòu)特征是由帶手柄的棒狀絕緣外殼、エ字形磁芯上繞制的單繞組感應(yīng)線圈、具有抗干擾能力的電信號(hào)調(diào)理電路、電源電路、數(shù)值指示器五大部分組成，其棒狀外殼可以直線型的，也可以是弓形的，棒狀外殼的首端設(shè)有ー圈導(dǎo)線定位凹槽環(huán)，由鐵氧體磁芯繞制的感應(yīng)線圈置于凹槽的徑向中心處，與棒狀外殼呈同軸放置，作為エ頻交流電流測(cè)量棒的感應(yīng)探頭；數(shù)值指示器置于棒的后部，即手把附近；整個(gè)外殼完全封閉并且絕緣。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ頻交流電流測(cè)量棒，其特征是外形呈完全封閉并且絕緣的棒狀結(jié)構(gòu)，棒的前端設(shè)有ー圈導(dǎo)線定位凹槽環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ頻交流電流測(cè)量棒，其特征是前端探頭采用一個(gè)由エ字形鐵氧體磁芯繞制的感應(yīng)線圈感應(yīng)電流磁場(chǎng)，感應(yīng)線圈置于エ頻交流電流測(cè)量棒前端內(nèi)部的軸線上，并用作電信號(hào)調(diào)理電路的選頻元件之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的エ頻交流電流測(cè)量棒，其特征是數(shù)值指示器置于棒的后部，視窗可以開在棒的側(cè)面，也可以開在端面上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種工頻交流電流測(cè)量棒，利用電磁感應(yīng)方式感知交流電流產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)，從而進(jìn)行交流電流大小的測(cè)量。工頻交流電流測(cè)量棒的結(jié)構(gòu)分為前端探頭帶有導(dǎo)線定位凹槽環(huán)的棒狀絕緣外殼、在鐵氧體磁芯上繞制的感應(yīng)線圈、信號(hào)調(diào)理電路、電源電路、數(shù)值顯示電路五部分。其中的內(nèi)置感應(yīng)磁頭為開磁路式，配合帶選頻功能的信號(hào)調(diào)理電路處理，顯示出被導(dǎo)線的電流值。工頻交流電流測(cè)量棒適用于單相正弦交流電網(wǎng)的電流測(cè)量，只要插入被測(cè)導(dǎo)線回路縫隙或貼近被測(cè)導(dǎo)線就可以顯示被測(cè)電流值。在外殼材料絕緣能力足夠好的情況下，還可以用于高壓電網(wǎng)電流的測(cè)量。但不宜用于強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境。
文檔編號(hào)G01R19/00GK202433432SQ201120481589
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者陳統(tǒng) 申請(qǐng)人:陳統(tǒng)