便携式宽频罗氏线圈电流传感器研究

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日趋变化的复杂用电环境与恶劣、狭小的现场测试条件对电流传感器频带及便携性提出了更高的要求,电流传感器需易携带,可开合,同时能测量频率跨度很大的电流。目前,常见的宽频电流检测设备有分流器、光纤电流传感器、霍尔电流传感器、铁芯电流传感器及罗氏线圈电流传感器等,本文综合比较上述不同原理检测设备,选择罗氏线圈电流传感器作为研究对象。针对狭小环境下宽频电流的测量要求,本文展开对便携式宽频罗氏线圈电流传感器的研究与分析。首先建立了适用于宽频工作条件的罗氏线圈分布参数模型,对柔性开合式罗氏线圈的非理想工作条件进行影响规律分析。结合理论研究,仿真探索罗氏线圈参数对罗氏线圈及传感器性能的影响规律,并完成了柔性开合式宽频罗氏线圈传感头的研制。提出了一种带直流伺服反馈的超低频积分电路,理论上能完全隔绝直流偏置电压并极大抑制低频噪声,大幅度降低传感器下限工作频率。采用无源积分与有源积分组成的复合积分器拓展积分上限频率,总结了带直流伺服反馈的复合积分器设计原则,并根据应用需要设计了电源模块以及传感器的电磁屏蔽,完成了便携式宽频罗氏线圈电流传感器样机的制作。在实验室对所研制的便携式宽频罗氏线圈电流传感器样机进行了全面的性能测试,结果表明,传感器样机灵敏度为5m V/A,最大测量幅值达1k A,3d B带宽优于1Hz~4MHz,3Hz~100k Hz频带内灵敏度误差低于±1%,线性度优于0.1%。结合实际应用,还进行了雷电冲击大电流和脉冲强磁场应用下的电容器放电电流的现场测试,结果表明,本文研制的传感器样机均能完好还原电流波形,满足应用要求。
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