專利名稱：沖擊電流記錄儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測量雷電瞬態(tài)大電流的裝置，尤其是涉及一種對沖擊電流記錄儀等結構的改良。
背景技術：
在防雷系統(tǒng)中，有時需要監(jiān)測、記錄雷擊時流過電涌保護器的雷電流的幅值；在雷 電電涌測試儀，如8/20 μ S，10/700 μ S和10/350 μ S波形發(fā)生器的開發(fā)、生產(chǎn)、試驗中，也需 要檢測沖擊電流的幅度和波形參數(shù)的大電流試驗設備。這種測量裝置的特點是線性度好、 抗干擾能力強、響應速度快、頻率范圍寬、動態(tài)范圍大。眾所周知，沖擊電流如8/20μ s電流 波，是電流變化率(di/dt)很大的瞬態(tài)波，是非周期性的單次電流脈沖，不能用工頻電流常 用的電流互感器來測量。在以往，沖擊電流的幅值和波形參數(shù)的測量，最常用的是低歐姆的 標準電阻(0. 1 ΙΟπιΩ)，再配合數(shù)字示波器進行測量。這種測量方法將標準電阻器直接串 入被測的回路中，在大電流沖擊下，會產(chǎn)生熱和力效應，阻值容易產(chǎn)生變化，要用特殊材料， 價格昂貴，且電阻串入被測電路給測量帶來麻煩。另一種方法是用羅氏線圈，將雷電流幅值 記錄在磁卡上，再用專業(yè)的讀卡器讀出。很不直觀也很麻煩。中國專利公開了一種避雷器沖 擊電流分值動作記錄裝置(授權公告號CN 2526856Y)，其包括至少兩個并列或并聯(lián)的啟 動電流不同的沖擊電流計數(shù)器，每個沖擊電流計數(shù)器的啟動電流逐級增加，沖擊電流計數(shù) 器包括感應線圈CT、限流電阻R、整流器D、電容C和動作計數(shù)器PC，其中，兩個或兩個以上 并列的沖擊電流計數(shù)器分別使用獨立的感應線圈CT，其電路連接關系是感應線圈CT與限 流電阻R串聯(lián)后與整流器D連接，整流器D的輸出端與濾波電容C和動作計數(shù)器PC連接； 兩個或兩個以上并聯(lián)的沖擊電流計數(shù)器則可共用一個感應線圈CT，其電路連接關系主要是 將限流電阻R由分別與各自獨立的感應線圈CT連接改為均與同一個感應線圈CT連接。這 種方法要用至少兩個并列或并聯(lián)的沖擊電流記錄裝置，由于電路復雜、制作成本高，不適合 整機總體設計要求再配合數(shù)字視波器進行測量。中國專利公開了一種避雷器沖擊電流分值 動作記錄裝置(授權公告號CN 2526856Y)，其包括至少兩個并列或并聯(lián)的啟動電流不同 的沖擊電流計數(shù)器，每個沖擊電流計數(shù)器的啟動電流逐級增加，沖擊電流計數(shù)器包括包括 感應線圈CT、限流電阻R、整流器D、電容C和動作計數(shù)器PC，其中，兩個或兩個以上并列的 沖擊電流計數(shù)器分別使用獨立的感應線圈CT，其電路連接關系是感應線圈CT與限流電阻 R串聯(lián)后與整流器D連接，整流器D的輸出端與濾波電容C和動作計數(shù)器PC連接；兩個或 兩個以上并聯(lián)的沖擊電流計數(shù)器則可共用一個感應線圈CT，其電路連接關系主要是將限流 電阻R由分別與各自獨立的感應線圈CT連接改為均與同一個感應線圈CT連接。這種測量 方法將標準電阻器直接串入被測的回路中，在大電流沖擊下，會產(chǎn)生熱和力效應，阻值容易 產(chǎn)生變化，要用特殊材料，價格昂貴，且電阻串入被測電路給測量帶來麻煩。另一種方法是 用羅氏線圈，將雷電流幅值記錄在磁卡上，再用專業(yè)的讀卡器讀出。很不直觀也很麻煩。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術問題是提供一種沖擊電流記錄儀，其主要是解決現(xiàn)有技術所存在的如用標準電阻器直接串入被測的回路中，要用特殊材料，價格昂貴，且電阻串 入被測電路給測量帶來麻煩的問題；如果采用羅氏線圈，則需要將雷電流幅值記錄在磁卡 上，再用專業(yè)的讀卡器讀出，不直觀也很麻煩，如果采用現(xiàn)有專利的方法，則由于電路復雜、 制作成本高，不適合總體設計要求等的技術問題。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的本實用新型的沖擊電流記錄儀，包括殼體，其特征在于所述的殼體的外表面設有 輸出插座，殼體的內(nèi)部設有與輸出插座連通的羅氏線圈，羅氏線圈中部空心并設有內(nèi)孔，羅 氏線圈通過線路連接有自積分電阻，自積分電阻通過線路連接有高速采樣保持電路，高速 采樣保持電路分別連接模數(shù)轉換器或/和單片機，模數(shù)轉換器連接數(shù)字面板顯示沖擊電流 的幅度。單片機輸出接液晶顯示器，顯示所記錄和保存的數(shù)據(jù)。羅氐線圈可安裝BNC插座 用75Ω電纜與數(shù)字示波器連接，75 Ω電纜一端接羅氐線圈，另一端接T型的BNC輸出插座， 其中有三個接口，兩頭的BNC陰插座，一個接75 Ω負載，另一個陰插座接75Ω電纜，中間的 BNC公插頭接示波器輸入自積分電阻通過線路連接有第一高速采樣保持電路，高速采樣保 持電路分別連接模數(shù)轉換器或/和單片機，模數(shù)轉換器、單片機分別連接數(shù)字面板、第二高 速采樣保持電路。輸出插座為T型的BNC輸出插座，其具有三個接口。羅氏線圈采用空芯 線圈，防止磁飽和，提高線性度和測量頻率范圍。羅氏線圈的內(nèi)孔可以穿粗導線，然后粗導 線連接混合波雷電涌測試儀的正、負輸出端。采用羅氏線圈作為傳感器，利用電磁感應原理 和自積分電路；采用高速采樣保持電路和模數(shù)轉換器，將沖擊電流的幅值直接顯示在數(shù)字 面板上，或用單片機做記憶電路，在防雷系統(tǒng)中，把每次雷擊電流的幅值以及發(fā)生的時間記 錄和保存起來，以便查看。作為優(yōu)選，所述的殼體為鋁合金外殼。鋁合金外殼可防止外來干擾。作為優(yōu)選，所述的輸出插座通過75俚繢潞蚊型頭連接有數(shù)字示波器，可以顯示沖 擊電流的波形。作為優(yōu)選，所述的高速采樣保持電路由三個運算放大器組成的二級采樣保持電路 組成。作為優(yōu)選，所述的輸出插座上連接有數(shù)字示波器，可以顯示沖擊電流的波形。作為優(yōu)選，所述的第一高速采樣保持電路、第二高速采樣保持電路由三個運算放 大器組成的二級采樣保持電路組成。三級運放采用高輸入阻抗的運放并接成跟隨器，更進 一步提高輸入阻抗，有利于電平保持和輸入的高阻抗。因此，本實用新型具有用數(shù)字示波器，可以準確地測量電流波的幅值、上升時間、 半峰值時間和反向過沖等參數(shù)，結構簡單、合理等特點。

附圖1是本實用新型的一種結構示意圖；附圖2是本實用新型殼體的結構示意圖；附圖3是本實用新型羅氏線圈的結構示意圖；附圖4是羅氐線圈沖擊電流傳感器等效電路結構示意圖；附圖5是高速采樣保持電路結構示意圖。[0016]圖中零部件、部位及編號輸出插座1、羅氏線圈2、內(nèi)孔3、自積分電阻4、高速采樣保持電路5、模數(shù)轉換器6、單片機7、數(shù)字面板8、顯示器9、鋁合金外殼10、數(shù)字示波器11。附圖5是第一、第二高速采樣保持電路結構示意圖。圖中零部件、部位及編號輸出插座1、羅氏線圈2、內(nèi)孔3、自積分電阻4、第一高速 采樣保持電路5、模數(shù)轉換器6、單片機7、數(shù)字面板8、第二高速采樣保持電路9、鋁合金外殼 10、數(shù)字示波器11。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例本例的沖擊電流記錄儀，如圖2，有一個鋁合金外殼11，鋁合金外殼上固 定有一個輸出插座1，鋁合金外殼的內(nèi)部設有與輸出插座連通的羅氏線圈2，如圖3，羅氏線 圈中部空心并設有內(nèi)孔3。如圖1，羅氏線圈通過線路連接有自積分電阻4，自積分電阻通過 線路連接有高速采樣保持電路5，高速采樣保持電路分別連接模數(shù)轉換器6、單片機7 ；模數(shù) 轉換器、單片機分別連接數(shù)字面板8、液晶顯示顯示器9。高速采樣保持電路實施例本例的 沖擊電流記錄儀，如圖2，有一個鋁合金外殼10，鋁合金外殼上固定有一個輸出插座1，鋁合 金外殼的內(nèi)部設有與輸出插座連通的羅氏線圈2，如圖3，羅氏線圈中部空心并設有內(nèi)孔3。 如圖1，羅氏線圈通過線路連接有自積分電阻4，自積分電阻通過線路連接有第一高速采樣 保持電路5，高速采樣保持電路分別連接模數(shù)轉換器6、單片機7，模數(shù)轉換器、單片機分別 連接數(shù)字面板8、第二高速采樣保持電路9。第一高速采樣保持電路5、第二高速采樣保持電 路9由三個運算放大器組成的二級采樣保持電路組成，如圖5，第一級采樣保持電路，充電 時間常數(shù)很小，電容Cl充電很快達到輸入脈沖峰值，而放電時間常數(shù)很大，放電很慢，電容 上電壓得以保持；第二級充電電容C2比Cl大，使保持時間更長。鋁合金外殼的輸出插座1 上還連接有數(shù)字示波器11。 具體使用時，用一條長20 30cm的粗導線穿過羅氐線圈內(nèi)孔3，然后連接混合波 雷電涌測試儀的正、負輸出端，用75Ω同軸電纜一端接羅氏線圈2的輸出插座1，一端接T 型輸出插座的兩端的一個BNC陰插座，T型輸出插座另一個BNC陰插座接75 Ω負載，T型輸 出插座的中間的BNC公插頭接示波器輸入BNC插座，當混合波涌發(fā)生每沖擊一次，數(shù)字示波 器顯示一次8/20 μ s沖擊電流波形。如圖4所示，當被測載流導體流過電流I1時，在由羅氏 線圈和自積分電阻R組成的回路中，將有感應電流i2產(chǎn)生，在R上產(chǎn)生感應電壓為Um0根 據(jù)電磁感應原理可推導I1 = n/RXUm，式中η是羅氏線圈的匝數(shù)，R是積分電阻，η越大，R 越小，線圈的靈敏度就越高，從公式可看出，Um和載流導體I1成正比，波形相似。只要測感 應電壓Um就可以測載流導體中的沖擊電流幅值和波形。
權利要求一種沖擊電流記錄儀，包括殼體，其特征在于所述的殼體的外表面設有輸出插座(1)，殼體的內(nèi)部設有與輸出插座連通的羅氏線圈(2)，羅氏線圈中部空心并設有內(nèi)孔(3)，羅氏線圈通過線路連接有自積分電阻(4)，自積分電阻通過線路連接有高速采樣保持電路(5)，高速采樣保持電路分別連接模數(shù)轉換器(6)或/和單片機(7)，模數(shù)轉換器、單片機分別連接數(shù)字面板(8)、顯示器(9)。
2.根據(jù)權利要求1所述的沖擊電流記錄儀，其特征在于所述的殼體為鋁合金外殼 (10)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的沖擊電流記錄儀，其特征在于所述的輸出插座(1)上通 過電纜和T型頭連接有數(shù)字示波器(11)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的沖擊電流記錄儀，其特征在于所述的高速采樣保持電路 (5)由三個運算放大器組成的二級采樣保持電路組成。
專利摘要本實用新型涉及一種測量雷電瞬態(tài)大電流的裝置，尤其是涉及一種沖擊電流記錄儀。其主要是解決現(xiàn)有技術所存在的如用標準電阻器直接串入被測的回路中，要用特殊材料，價格昂貴，且電阻串入被測電路給測量帶來麻煩的問題；如果采用羅氏線圈，則需要將雷電流幅值記錄在磁卡上，再用專業(yè)的讀卡器讀出，不直觀也很麻煩等的技術問題。本實用新型包括殼體，殼體的外表面設有輸出插座，殼體的內(nèi)部設有與輸出插座連通的羅氏線圈，羅氏線圈中部空心并設有內(nèi)孔，羅氏線圈通過線路連接有自積分電阻，自積分電阻通過線路連接有高速采樣保持電路，高速采樣保持電路分別連接模數(shù)轉換器或/和單片機，模數(shù)轉換器、單片機分別連接數(shù)字面板、顯示器。
文檔編號G01R19/00GK201589808SQ20092031712
公開日2010年9月22日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權日2009年12月11日
發(fā)明者孫柏民, 陳品富 申請人:杭州雷盾電子設備有限公司