CN201589808U - 冲击电流记录仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测量雷电瞬态大电流的装置，尤其是涉及一种冲击电流记录仪。其主要是解决现有技术所存在的如用标准电阻器直接串入被测的回路中，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦的问题；如果采用罗氏线圈，则需要将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出，不直观也很麻烦等的技术问题。本实用新型包括壳体，壳体的外表面设有输出插座，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈，罗氏线圈中部空心并设有内孔，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路，高速采样保持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器、单片机分别连接数字面板、显示器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测量雷电瞬态大电流的装置，尤其是涉及一种对冲击电流记录仪等结构的改良。
背景技术
在防雷系统中，有时需要监测、记录雷击时流过电涌保护器的雷电流的幅值；在雷电电涌测试仪，如8/20μs，10/700μs和10/350μs波形发生器的开发、生产、试验中，也需要检测冲击电流的幅度和波形参数的大电流试验设备。这种测量装置的特点是线性度好、抗干扰能力强、响应速度快、频率范围宽、动态范围大。众所周知，冲击电流如8/20μs电流波，是电流变化率(di/dt)很大的瞬态波，是非周期性的单次电流脉冲，不能用工频电流常用的电流互感器来测量。在以往，冲击电流的幅值和波形参数的测量，最常用的是低欧姆的标准电阻(0.1～10mΩ)，再配合数字示波器进行测量。这种测量方法将标准电阻器直接串入被测的回路中，在大电流冲击下，会产生热和力效应，阻值容易产生变化，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦。另一种方法是用罗氏线圈，将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出。很不直观也很麻烦。中国专利公开了一种避雷器冲击电流分值动作记录装置(授权公告号：CN 2526856Y)，其包括至少两个并列或并联的启动电流不同的冲击电流计数器，每个冲击电流计数器的启动电流逐级增加，冲击电流计数器包括感应线圈CT、限流电阻R、整流器D、电容C和动作计数器PC，其中，两个或两个以上并列的冲击电流计数器分别使用独立的感应线圈CT，其电路连接关系是：感应线圈CT与限流电阻R串联后与整流器D连接，整流器D的输出端与滤波电容C和动作计数器PC连接；两个或两个以上并联的冲击电流计数器则可共用一个感应线圈CT，其电路连接关系主要是将限流电阻R由分别与各自独立的感应线圈CT连接改为均与同一个感应线圈CT连接。这种方法要用至少两个并列或并联的冲击电流记录装置，由于电路复杂、制作成本高，不适合整机总体设计要求再配合数字视波器进行测量。中国专利公开了一种避雷器冲击电流分值动作记录装置(授权公告号：CN 2526856Y)，其包括至少两个并列或并联的启动电流不同的冲击电流计数器，每个冲击电流计数器的启动电流逐级增加，冲击电流计数器包括包括感应线圈CT、限流电阻R、整流器D、电容C和动作计数器PC，其中，两个或两个以上并列的冲击电流计数器分别使用独立的感应线圈CT，其电路连接关系是：感应线圈CT与限流电阻R串联后与整流器D连接，整流器D的输出端与滤波电容C和动作计数器PC连接；两个或两个以上并联的冲击电流计数器则可共用一个感应线圈CT，其电路连接关系主要是将限流电阻R由分别与各自独立的感应线圈CT连接改为均与同一个感应线圈CT连接。这种测量方法将标准电阻器直接串入被测的回路中，在大电流冲击下，会产生热和力效应，阻值容易产生变化，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦。另一种方法是用罗氏线圈，将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出。很不直观也很麻烦。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种冲击电流记录仪，其主要是解决现有技术所存在的如用标准电阻器直接串入被测的回路中，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦的问题；如果采用罗氏线圈，则需要将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出，不直观也很麻烦，如果采用现有专利的方法，则由于电路复杂、制作成本高，不适合总体设计要求等的技术问题。
本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
本实用新型的冲击电流记录仪，包括壳体，其特征在于所述的壳体的外表面设有输出插座，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈，罗氏线圈中部空心并设有内孔，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路，高速采样保持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器连接数字面板显示冲击电流的幅度。单片机输出接液晶显示器，显示所记录和保存的数据。罗氐线圈可安装BNC插座用75Ω电缆与数字示波器连接，75Ω电缆一端接罗氐线圈，另一端接T型的BNC输出插座，其中有三个接口，两头的BNC阴插座，一个接75Ω负载，另一个阴插座接75Ω电缆，中间的BNC公插头接示波器输入自积分电阻通过线路连接有第一高速采样保持电路，高速采样保持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器、单片机分别连接数字面板、第二高速采样保持电路。输出插座为T型的BNC输出插座，其具有三个接口。罗氏线圈采用空芯线圈，防止磁饱和，提高线性度和测量频率范围。罗氏线圈的内孔可以穿粗导线，然后粗导线连接混合波雷电涌测试仪的正、负输出端。采用罗氏线圈作为传感器，利用电磁感应原理和自积分电路；采用高速采样保持电路和模数转换器，将冲击电流的幅值直接显示在数字面板上，或用单片机做记忆电路，在防雷系统中，把每次雷击电流的幅值以及发生的时间记录和保存起来，以便查看。
作为优选，所述的壳体为铝合金外壳。铝合金外壳可防止外来干扰。
作为优选，所述的输出插座通过75俚缋潞蚊型头连接有数字示波器，可以显示冲击电流的波形。
作为优选，所述的高速采样保持电路由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成。作为优选，所述的输出插座上连接有数字示波器，可以显示冲击电流的波形。
作为优选，所述的第一高速采样保持电路、第二高速采样保持电路由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成。三级运放采用高输入阻抗的运放并接成跟随器，更进一步提高输入阻抗，有利于电平保持和输入的高阻抗。
因此，本实用新型具有用数字示波器，可以准确地测量电流波的幅值、上升时间、半峰值时间和反向过冲等参数，结构简单、合理等特点。
附图说明
附图1是本实用新型的一种结构示意图；
附图2是本实用新型壳体的结构示意图；
附图3是本实用新型罗氏线圈的结构示意图；
附图4是罗氐线圈冲击电流传感器等效电路结构示意图；
附图5是高速采样保持电路结构示意图。
图中零部件、部位及编号：输出插座1、罗氏线圈2、内孔3、自积分电阻4、高速采样保持电路5、模数转换器6、单片机7、数字面板8、显示器9、铝合金外壳10、数字示波器11。
附图5是第一、第二高速采样保持电路结构示意图。
图中零部件、部位及编号：输出插座1、罗氏线圈2、内孔3、自积分电阻4、第一高速采样保持电路5、模数转换器6、单片机7、数字面板8、第二高速采样保持电路9、铝合金外壳10、数字示波器11。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本例的冲击电流记录仪，如图2，有一个铝合金外壳11，铝合金外壳上固定有一个输出插座1，铝合金外壳的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈2，如图3，罗氏线圈中部空心并设有内孔3。如图1，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻4，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路5，高速采样保持电路分别连接模数转换器6、单片机7；模数转换器、单片机分别连接数字面板8、液晶显示显示器9。高速采样保持电路实施例：本例的冲击电流记录仪，如图2，有一个铝合金外壳10，铝合金外壳上固定有一个输出插座1，铝合金外壳的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈2，如图3，罗氏线圈中部空心并设有内孔3。如图1，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻4，自积分电阻通过线路连接有第一高速采样保持电路5，高速采样保持电路分别连接模数转换器6、单片机7，模数转换器、单片机分别连接数字面板8、第二高速采样保持电路9。第一高速采样保持电路5、第二高速采样保持电路9由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成，如图5，第一级采样保持电路，充电时间常数很小，电容C1充电很快达到输入脉冲峰值，而放电时间常数很大，放电很慢，电容上电压得以保持；第二级充电电容C2比C1大，使保持时间更长。铝合金外壳的输出插座1上还连接有数字示波器11。
具体使用时，用一条长20～30cm的粗导线穿过罗氐线圈内孔3，然后连接混合波雷电涌测试仪的正、负输出端，用75Ω同轴电缆一端接罗氏线圈2的输出插座1，一端接T型输出插座的两端的一个BNC阴插座，T型输出插座另一个BNC阴插座接75Ω负载，T型输出插座的中间的BNC公插头接示波器输入BNC插座，当混合波涌发生每冲击一次，数字示波器显示一次8/20μs冲击电流波形。如图4所示，当被测载流导体流过电流i1时，在由罗氏线圈和自积分电阻R组成的回路中，将有感应电流i2产生，在R上产生感应电压为Um。根据电磁感应原理可推导i1＝n/R×Um，式中n是罗氏线圈的匝数，R是积分电阻，n越大，R越小，线圈的灵敏度就越高，从公式可看出，Um和载流导体i1成正比，波形相似。只要测感应电压Um就可以测载流导体中的冲击电流幅值和波形。
Claims (4)
1.一种冲击电流记录仪，包括壳体，其特征在于所述的壳体的外表面设有输出插座(1)，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈(2)，罗氏线圈中部空心并设有内孔(3)，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻(4)，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路(5)，高速采样保持电路分别连接模数转换器(6)或/和单片机(7)，模数转换器、单片机分别连接数字面板(8)、显示器(9)。
2.根据权利要求1所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的壳体为铝合金外壳(10)。
3.根据权利要求1或2所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的输出插座(1)上通过电缆和T型头连接有数字示波器(11)。
4.根据权利要求1或2所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的高速采样保持电路(5)由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成。
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