專(zhuān)利名稱(chēng)：相差式磁調(diào)制直流電流測(cè)量電路及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁測(cè)量技術(shù)，特別是一種相差式磁調(diào)制直流電流測(cè)量電路及其檢測(cè)方法。
現(xiàn)有技術(shù)中的倍頻式磁調(diào)制直流電流測(cè)量方式，一般采用的是雙鐵芯結(jié)構(gòu)，利用峰差檢測(cè)電路，以測(cè)量磁調(diào)制電路輸出信息中的幅值變化來(lái)檢測(cè)直流電流，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，抗干擾能力低。
本發(fā)明的目的是要提供一種相差式磁調(diào)制直流電流測(cè)量電路及其檢測(cè)方法，它能有效地簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)，提高測(cè)量精度，增強(qiáng)抗干擾能力。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的所述電路由磁調(diào)制電路(8)和相位差測(cè)量電路(9)組成。同時(shí)利用相位差測(cè)量電路(9)測(cè)量磁調(diào)制電路(8)輸出信息中的相位差變化量Δt，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)直流電流測(cè)量。
本發(fā)明由于采用單鐵芯結(jié)構(gòu)，便可滿足測(cè)量要求，所以電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；同時(shí)由于檢測(cè)信息中的相位變化量是時(shí)間量，這樣就可以很方便地測(cè)量，并能達(dá)到很高的測(cè)量精度；另外由于所述電路及其檢測(cè)方法避開(kāi)了檢測(cè)測(cè)量信息中幅值變化來(lái)測(cè)量直流電流，因而具有較強(qiáng)的抗干擾能力。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)過(guò)程由以下的實(shí)施例及其附圖給出。


圖1是電路原理圖；圖2是鐵芯磁化曲線圖；圖3是H0＝0及H0＞0時(shí)鐵芯中磁場(chǎng)強(qiáng)度波形圖；圖4是H0＝0及H0＞0時(shí)鐵芯中磁通波形圖；圖5是H0＝0及H0＞0時(shí)檢測(cè)繞組電壓波形圖；圖6是H0＝0及H0＜0時(shí)鐵芯中磁場(chǎng)強(qiáng)度波形圖；圖7是H0＝0及H0＜0時(shí)鐵芯中磁通波形圖；圖8是H0＝0及H0＜0時(shí)檢測(cè)繞組電壓波形圖。
圖中(1)被測(cè)繞組W1，(2)激勵(lì)繞組W2，(3)檢測(cè)繞組W3，(4)鐵芯，(5)A-A’輸入端，(6)B-B’輸出端，(7)C-C’直流信號(hào)端，(8)磁調(diào)制電路，(9)相位差測(cè)量電路。
以單鐵芯磁調(diào)制器為例，鐵芯(4)為高磁導(dǎo)率鐵芯，l為鐵芯(4)的平均長(zhǎng)度，I為被測(cè)直流電流，i為交流激磁電流，H0為直流磁場(chǎng)強(qiáng)度。假定磁調(diào)制電路處于理想情況下，即鐵芯(4)磁化均勻，磁滯損耗為零；如圖2所示，磁化曲線是由經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)而且對(duì)稱(chēng)的三段折線構(gòu)成。激勵(lì)繞組W2(2)中通以三角波交流激勵(lì)電流，iW2足以使鐵芯充分磁化飽和，繞組均無(wú)漏磁影響。
當(dāng)C-C’直流信號(hào)端(7)的電流I＝0時(shí)，即
時(shí)，交流激勵(lì)電流經(jīng)A-A’輸入端(5)作用于激勵(lì)繞組W2(2)，鐵芯(4)處在三角波交流電流激勵(lì)下的磁場(chǎng)強(qiáng)度波形如圖3所示，此時(shí)鐵芯激磁到飽和狀態(tài)。由圖解法可知，鐵芯(4)中磁通的波形為等腰梯形，如圖4所示。該磁通在檢測(cè)繞組W3(3)中將感應(yīng)出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)
其B-B’輸出端(6)電壓
它的波形如圖5所示，為正、負(fù)相間的矩形脈沖波，而且為對(duì)稱(chēng)于時(shí)間軸的周期函數(shù)。
當(dāng)C-C’直流信號(hào)端(7)的電流I＞0時(shí)，即
時(shí)，此時(shí)鐵芯(4)中產(chǎn)生直流磁場(chǎng)H0，交流磁化不是從原點(diǎn)開(kāi)始，而是從H0開(kāi)始磁化，反映到圖3中，相當(dāng)于時(shí)間軸向左平移H0。通過(guò)圖2、圖3逐點(diǎn)作出鐵芯(4)中磁通的波形，如圖4中虛線所示。此時(shí)磁通的波形已不是對(duì)稱(chēng)于時(shí)間軸的周期函數(shù)，而是正寬、負(fù)窄的梯形波。檢測(cè)繞組W3(3)的B-B’輸出端(6)電壓u的波形如圖5中虛線所示，即正脈沖列左移，負(fù)脈沖列右移。
當(dāng)C-C’直流信號(hào)端(7)的電流I＜0時(shí)，即
時(shí)，此時(shí)鐵芯(4)中產(chǎn)生直流磁場(chǎng)H0，交流磁化不是從原點(diǎn)開(kāi)始，而是從H0開(kāi)始磁化，反映到圖6中，相當(dāng)于時(shí)間軸向右平移H0。通過(guò)圖2、圖6逐點(diǎn)作出鐵芯(4)中磁通的波形，如圖7中虛線所示。此時(shí)磁通的波形已不是對(duì)稱(chēng)于時(shí)間軸的周期函數(shù)，而是正窄、負(fù)寬的梯形波。檢測(cè)繞組W3(3)的B-B’輸出端(6)電壓u的波形如圖8中虛線所示，即正脈沖列右移，負(fù)脈沖列左移。
由此可見(jiàn)，作用于C-C’直流信號(hào)端(7)的直流電流I，或者鐵芯(4)中直流磁場(chǎng)強(qiáng)度H0的有無(wú)決定了B-B’輸出端(6)電壓u中正、負(fù)矩形脈沖列是否移相；H0的大小決定了B-B’輸出端(6)電壓u中正、負(fù)矩形脈沖列相移的大?。籋0的極性決定了B-B’輸出端(6)電壓u中正、負(fù)矩形脈沖列移相的方向。
為了反映直流被測(cè)電流的大小和方向，可以通過(guò)檢測(cè)相位變化量，即采用相位差檢測(cè)電路(9)檢測(cè)時(shí)間變化量Δt來(lái)測(cè)量直流電流。由理論分析可知若設(shè)t+-為B-B’輸出端(6)電壓u中相鄰的正、負(fù)矩形脈沖之間的時(shí)間間隔，當(dāng)H0＝0時(shí)，B-B’輸出端(6)電壓u中正、負(fù)矩形脈沖列不移相，則t+-＝T/2，T為三角波恒定交流激勵(lì)的周期；而當(dāng)H0≠0時(shí)，B-B’輸出端(6)電壓u中正、負(fù)矩形脈沖列移相幅度相等，都為
但移相方向相反，此時(shí)Δt＝t+-
其中Im為交流激勵(lì)電流的幅值，Hm為交流激磁磁場(chǎng)的幅值，Δt為t+-的變化量。由此可得
。故Δt的大小及正負(fù)就反映了直流被測(cè)電流的大小和方向，因此就可以通過(guò)檢測(cè)Δt來(lái)測(cè)量直流電流。
權(quán)利要求
1.一種相差式磁調(diào)制直流電流測(cè)量電路，其特征在于它由磁調(diào)制電路(8)和相位差測(cè)量電路(9)組成。
2.一種利用權(quán)利要求1所述電路的檢測(cè)方法，其特征在于它利用相位差測(cè)量電路(9)測(cè)量磁調(diào)制電路(8)輸出信息中的相位差變化量Δt，從而實(shí)現(xiàn)直流電流測(cè)量。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于電磁測(cè)量的相差式磁調(diào)制直流電流測(cè)量電路及其檢測(cè)方法。它采用磁調(diào)制電路和相位差測(cè)量電路組成所述直流電流測(cè)量電路,利用相位差測(cè)量電路檢測(cè)磁調(diào)制電路輸出信息中的相位差變化量,以檢測(cè)相位差變化量△t的大小和正負(fù)來(lái)反映被測(cè)直流電流的大小和方向,從而實(shí)現(xiàn)直流電流的測(cè)量。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠性高,抗干擾能力強(qiáng),測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01R19/20GK1195108SQ9810687
公開(kāi)日1998年10月7日 申請(qǐng)日期1998年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月16日
發(fā)明者曾維魯, 向小民, 胡翔勇 申請(qǐng)人:武漢水利電力大學(xué)(宜昌), 曾維魯, 向小民