端和所述電光轉(zhuǎn)換器23的輸入端電連接，所述電光轉(zhuǎn)換器23的輸出端與所述光纖3連接。
[0039]高壓側(cè)電路2中的前置運(yùn)放電路21起到阻抗匹配和電平匹配的作用。電光轉(zhuǎn)換器HFBR-1414TZ的線性工作區(qū)為前置電壓大于1.48V或是偏置電流大于20mA。因此，高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路22需要為電光轉(zhuǎn)換器23提供一個(gè)預(yù)偏置電壓或是預(yù)偏置電流。預(yù)偏置電流可由鏡像電流源提供，但是這種電流源對(duì)器件參數(shù)要求較高，易受溫度影響。本發(fā)明實(shí)施例采用TI (Texas Instruments，德州儀器)公司的穩(wěn)壓芯片提供預(yù)偏置電壓，這種芯片具有高精度、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。高壓側(cè)電路2中最后一級(jí)運(yùn)放采用高速大電流運(yùn)放，避免了使用高頻擴(kuò)流三極管，保證系統(tǒng)具有足夠的高頻響應(yīng)。
[0040]電光轉(zhuǎn)換器23是整個(gè)系統(tǒng)的核心。它的光源可選擇發(fā)光二極管和激光二極管。發(fā)光二極管功耗低，壽命長(zhǎng)且線性度好，響應(yīng)時(shí)間較慢。激光二極管功耗大，響應(yīng)時(shí)間快，線性度差，工作壽命短。這也是國(guó)內(nèi)雖然用激光二極管制作了截止頻率達(dá)幾赫茲的模擬光纖傳輸系統(tǒng)，仍難以應(yīng)用于高電位脈沖電流信號(hào)測(cè)量的原因所在。因此，本發(fā)明選擇了安捷倫公司出品的電光轉(zhuǎn)換器HFBR-1414TZ，其內(nèi)部集成了一個(gè)820nmAlGaAs發(fā)光二極管，可以高效地將光功率耦合進(jìn)50/125 μπι和62.5/125 μm多模光纖，簡(jiǎn)化了外圍電路設(shè)計(jì)。所述電光轉(zhuǎn)換器23在一定范圍內(nèi)具有良好的線性度，并且工作穩(wěn)定性好，功耗低。因此，高壓側(cè)模塊可采用鋰電池供電，工作時(shí)間可達(dá)數(shù)十小時(shí)，滿足試驗(yàn)測(cè)量的需要。該款轉(zhuǎn)換器可與低壓側(cè)電路4中的集成光電轉(zhuǎn)換器41配套使用，可直接輸出隨光強(qiáng)變化的模擬信號(hào)，簡(jiǎn)化了低壓側(cè)模塊電路的設(shè)計(jì)。
[0041]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種低壓側(cè)電路的結(jié)構(gòu)示意圖，所述低壓側(cè)電路4包括光電轉(zhuǎn)換器41和隔直電路42，所述光電轉(zhuǎn)換器41的輸出端與所述隔直電路42電連接，所述光電轉(zhuǎn)換器41的輸入端與所述光纖3連接。本發(fā)明中的光電轉(zhuǎn)換器41采用HFBR-2416光電轉(zhuǎn)換器，由于HFBR-2416輸出信號(hào)中存在固有的直流電平，需要增加隔直電路42。在低壓側(cè)電路4的隔直電路42中包括限流保護(hù)電阻，阻值為10 Ω ;用來(lái)抑制來(lái)自電源的干擾信號(hào)的0.1 yF旁路電容及防止電路擊穿的抑制電阻，電路中的低通濾波器的截止頻率為30Hzo
[0042]光纖傳輸系統(tǒng)需要處理高頻信號(hào)，采取抗干擾措施是非常重要的。接入去耦電容減少電源帶來(lái)的干擾。高速電路PCB(Printed Circuit Board，印刷電路板)布線應(yīng)避免電路自身產(chǎn)生干擾，比如各類信號(hào)走線不能形成環(huán)路，地線不能形成電流環(huán)路、避免平行信號(hào)走線、相鄰兩層走線相互垂直等。此外，還需利用金屬盒來(lái)屏蔽外界電磁干擾信號(hào)，因此，高壓側(cè)電路2和低壓側(cè)電路4外部均設(shè)置有金屬盒。
[0043]與低壓側(cè)電路4相接通的為信號(hào)還原顯示系統(tǒng)5。本發(fā)明實(shí)施例中的信號(hào)還原顯示系統(tǒng)5為陰極射線示波器。
[0044]本發(fā)明采用羅氏線圈1作為傳感器，光纖傳輸系統(tǒng)作為信號(hào)傳輸單元，在高壓側(cè)，由精密繞制的寬頻帶羅氏線圈1采樣微小電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)電光轉(zhuǎn)換器23轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，再通過(guò)光纖3傳輸至低壓側(cè)的光電轉(zhuǎn)換器41，最后經(jīng)信號(hào)還原系統(tǒng)5還原出電流信號(hào)，完成微小電流信號(hào)的檢測(cè)。
[0045]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試，如圖5(a)為為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的幅頻特性圖，圖5(b)為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的相頻特性圖，由系統(tǒng)的頻率特性可得所述高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度為1.88V/A，上限截止頻率為22MHz，下限截止頻率低于50kHz。通頻帶內(nèi)檢測(cè)系統(tǒng)相頻特性良好，不會(huì)造成波形失真。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)方波響應(yīng)波形如圖6所示，其中，CH1為系統(tǒng)輸入信號(hào)，CH2為系統(tǒng)輸出信號(hào)，校準(zhǔn)方波頻率為2.5MHz，上升沿時(shí)間為5.4ns ;系統(tǒng)輸出信號(hào)波形上升沿時(shí)間為15.6nsο最終可得系統(tǒng)的上限截止頻率為22.44MHz，與幅頻特性測(cè)試結(jié)果基本相同。
[0047]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)脈沖響應(yīng)波形如圖7所示，其中，CH1為系統(tǒng)輸入信號(hào)，CH2為系統(tǒng)輸出信號(hào)，校準(zhǔn)脈沖上升沿時(shí)間為5.7ns ;系統(tǒng)輸出脈沖信號(hào)波形上升沿時(shí)間為16.6nsο系統(tǒng)理論上限截止頻率為21.08MHz，與由方波響應(yīng)特性得到的系統(tǒng)上限截止頻率基本相同。
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中的光纖傳輸系統(tǒng)可以適用不同的羅氏線圈，高性能的羅氏線圈有助于改善高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)的頻帶，本發(fā)明提供的高電位脈沖微小電流信號(hào)系統(tǒng)，-3dB寬帶為50KHz-22MHz，輸出噪聲值小于0.5mV，具有較好的性能。
[0049]需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0050]以上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括依次電連接的羅氏線圈(1)、光纖傳輸系統(tǒng)和信號(hào)還原顯示系統(tǒng)(5)，其中， 所述光纖傳輸系統(tǒng)包括光纖(3)、高壓側(cè)電路(2)和低壓側(cè)電路(4)，所述光纖(3)的兩端分別連接高壓側(cè)電路(2)和低壓側(cè)電路(4)，所述高壓側(cè)電路(2)和所述羅氏線圈(1)電連接，所述低壓側(cè)電路⑷和所述信號(hào)還原顯示系統(tǒng)(5)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述羅氏線圈⑴包括自積分線圈(12)、積分電阻(11)和骨架(13)，所述自積分線圈(12)與所述積分電阻(11)電連接，所述骨架(13)上均勻密繞偶數(shù)層所述自積分線圈(12)，所述骨架(13)內(nèi)還埋有一圈所述自積分線圈(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓側(cè)電路(2)包括前置運(yùn)放電路(21)、高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(22)和電光轉(zhuǎn)換器(23)，所述高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)電路(22)包括穩(wěn)壓芯片，所述前置運(yùn)放電路(21) —端與所述自積分線圈(12)電連接、另一端與所述穩(wěn)壓芯片的一端電連接，所述穩(wěn)壓芯片的另一端和所述電光轉(zhuǎn)換器(23)的輸入端電連接，所述電光轉(zhuǎn)換器(23)的輸出端與所述光纖(3)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓偵帷路⑷包括光電轉(zhuǎn)換器(41)和隔直電路(42)，所述光電轉(zhuǎn)換器(41)的輸出端與所述隔直電路(42)電連接，所述光電轉(zhuǎn)換器(41)的輸入端與所述光纖(3)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述羅氏線圈(1)還包括金屬外殼，所述骨架(13)、積分電阻(11)和自積分線圈(12)位于所述金屬外殼內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖傳輸系統(tǒng)還包括金屬盒，所述高壓側(cè)電路(2)和所述低壓側(cè)電路(4)分別設(shè)置在金屬盒內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)還原顯示系統(tǒng)(5)包括陰極射線示波器。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述骨架(13)包括磁性骨架。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓側(cè)電路⑵還包括供電電源。
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種高電位脈沖微小電流信號(hào)測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次電連接的羅氏線圈、光纖傳輸系統(tǒng)和信號(hào)還原顯示系統(tǒng)，其中，所述光纖傳輸系統(tǒng)包括光纖、高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路，所述光纖的兩端分別連接高壓側(cè)電路和低壓側(cè)電路，所述高壓側(cè)電路和所述羅氏線圈電連接，所述低壓側(cè)電路和所述信號(hào)還原顯示系統(tǒng)電連接。該系統(tǒng)中的羅氏線圈具有寬頻帶和高靈敏度性能，光纖傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了寬頻帶和低噪聲，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)測(cè)量精度高，工作穩(wěn)定，可用于復(fù)雜電磁環(huán)境下高電位脈沖電流信號(hào)的測(cè)量。
【IPC分類】G01R19/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105301332
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510843763
【發(fā)明人】沈鑫, 閆永梅, 趙丹妮, 李月梅, 曹敏, 周年榮, 張林山, 黃星, 李鵬
【申請(qǐng)人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月27日