[實用新型]具有自動校準功能的雜散電流傳感器

無效

• 申請號: 201120015053.2
• 申請日: 2011-01-18
• 公開（公告）號: CN202041578U
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 楊媛;高勇;劉宏泰;吳江;陳亮
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G01R19/32
• 分類號: G01R19/32;G01R35/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本實用新型屬于電學測量領域，涉及一種城市地鐵和輕軌雜散電流傳感器，具體涉及一種能實現自動校準功能的雜散電流監測傳感器。

背景技術

城市地鐵和輕軌系統的供電通常采用直流供電，利用鋼軌作為返回線，非常容易產生雜散電流，但是雜散電流難以直接測量，一般采用間接測量的辦法來反映雜散電流的腐蝕情況。地鐵系統結構鋼與金屬設備受雜散電流腐蝕的危險性指標，是由結構鋼表面流向周圍電解質的電流密度和由此引起的電位極化來確定的。而電流密度難以直接測量，只有通過測量電位極化偏移來判斷，目前世界各國對地鐵雜散電流采用的監測方法一般都是基于極化電壓監測的方法，在地鐵建設初期埋設永久性參比電極，通過雜散電流傳感器測量埋地金屬結構與參比電極之間的電位差來反映地鐵雜散電流的擾動情況以及腐蝕情況。根據測量到的數據和相關標準來控制排流柜進行雜散電流的排流。因此，對數據的測量精度直接影響到排流的科學與否。在數據測量過程中，一方面元器件和電路板帶來的系統誤差將影響數據的測量精度；另一方面更為嚴重的是，由于雜散電流系統數據采集裝置安裝在戶外，且常年運行，一年四季溫度變化范圍大，電路參數隨溫度變化帶來的誤差將嚴重影響數據的測量精度。目前相關產品都沒有考慮在數據采集電路中增加自動校準功能，消除電路的系統誤差和溫漂帶來的測量誤差。因此，設計一種具有自動校準功能的雜散電流傳感器對提高地鐵雜散電流測量精度，實現科學排流具有重要的意義。

發明內容

本實用新型的目的是提出一種具有自動校準功能的雜散電流傳感器，減小現有雜散電流監測系統中由于溫度的變化和電路系統誤差造成的測量誤差。

本實用新型所采用的技術方案是，具有自動校準功能的雜散電流傳感器，包括將被測信號與內部電路進行隔離的信號隔離電路、將隔離后的信號進行濾波和縮放的信號調理電路、將各個不同溫度下的電路進行自校準的自校準電路、對數據在各溫度下進行精度測量的模數轉換電路、對數據進行采集和處理的嵌入式微處理器、用于傳感器和外界裝置之間通信的通信電路，以及將交流電轉化為直流電的電源電路；所述信號隔離電路、信號調理電路、自校準電路、模數轉換電路、嵌入式微處理器和通信電路依次連接，電源電路與該六種電路分別連接。

其中，電源電路包括依次連接的電磁兼容保護電路、整流電路、濾波電路和線性穩壓電路；電磁兼容保護電路用于提高電路的抗干擾能力，整流電路和濾波電路用于實現交流電壓到直流電壓的轉換，線性穩壓電路用于為傳感器提供各種穩壓電壓。

其中，信號隔離電路包括相連接的信號電磁兼容保護電路和線性隔離電路；信號電磁兼容保護電路用于提高電路的抗干擾能力，線性隔離電路用于被測信號與內部電路的隔離。

其中，信號調理電路包括相連接的濾波電路和放大電路。

其中，自校準電路由基于多路開關的電路構成，模數轉換電路的兩端分別與自校準電路的引腳3及引腳13連接。

進一步，模數轉換電路為12位雙極性高性能低漂移芯片高速A/D轉換器。

其中，通信電路包括依次連接的隔離電路、通信接口電路和通信保護電路；隔離電路用于通信線上的干擾信號和傳感器內部電路的隔離，通信接口電路用于完成各種通信接口的電氣轉換，通信保護電路用于保護通信線的EMC。

本實用新型的有益效果是：在各電路板制作調試完成后采用命令的方式對傳感器進行理論值和實測值之間的校準，消除了元器件和電路板帶來的系統誤差，對數據自動定期進行溫度校準消除了電路中運放在各溫度下的失調電壓，減小了電路參數受溫度的影響帶來的測量誤差，實現了雜散電流監測的自動校準功能和數據的高精度測量。

附圖說明

圖1是本實用新型具有自校準功能的雜散電流傳感器電路結構示意圖；

圖2是本實用新型電源電路結構框圖；

圖3是本實用新型信號隔離電路結構框圖；

圖4是本實用新型信號調理電路結構框圖；

圖5是本實用新型自校準電路結構示意圖；

圖6是本實用新型通信電路結構框圖。

圖中，1.信號隔離電路，2.信號調理電路，3.自校準電路，4.模數轉換電路，5.嵌入式微處理器，6.通信電路，7.電源電路，8.電磁兼容保護電路，9.整流電路，10.濾波電路，11.線性穩壓電路，12.信號電磁兼容保護電路，13.線性隔離電路，14.濾波電路，15.放大電路，16.隔離電路，17.通信接口電路，18.通信保護電路。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式對本實用新型進行詳細說明。