[發(fā)明專(zhuān)利]一種石英諧振式電流傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811380207.0
• 申請(qǐng)日: 2018-11-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109342799B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卞雷祥;李大威;朱志偉;賈云飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01R19/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R19/00;G01R33/038
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 孟睿

1.一種石英諧振式電流傳感器，其特征在于，包括永磁鐵（1）、電流敏感單元（2）、兩個(gè)感應(yīng)線圈；

電流敏感單元（2）包括雙端固定的石英音叉（2-1）和兩根載流彈性支撐梁（2-2）；所述石英音叉（2-1）兩端分別固定在兩根載流彈性支撐梁（2-2）的中部，且石英音叉（2-1）的長(zhǎng)度方向與載流彈性支撐梁（2-2）長(zhǎng)度方向垂直；載流彈性支撐梁（2-2）的表面沿軸向鍍有電極，一根載流彈性支撐梁（2-2）的電極兩端連接兩個(gè)感應(yīng)線圈中的一個(gè)線圈的兩端，另一根載流彈性支撐梁（2-2）的電極兩端連接另一個(gè)感應(yīng)線圈的兩端，載流彈性支撐梁（2-2）兩端分別設(shè)置在外圍框架上；

當(dāng)待測(cè)電流變化時(shí)，兩個(gè)感應(yīng)線圈產(chǎn)生大小相等且方向相反的感應(yīng)電流，所述感應(yīng)電流分別沿電極流過(guò)兩根載流彈性支撐梁（2-2），2根載流彈性支撐梁（2-2）在永磁鐵（1）提供的磁場(chǎng)作用下分別產(chǎn)生大小相等方向相反的安培力，所述安培力傳遞到石英音叉（2-1）上使石英音叉（2-1）軸向受力，并引起石英音叉諧振頻率發(fā)生變化，根據(jù)石英音叉（2-1）的頻率變化量檢測(cè)出電流。

2.如權(quán)利要求1所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，所述石英音叉(2-1)包括兩個(gè)振梁；每個(gè)音叉振梁具有四個(gè)面，每個(gè)面上均設(shè)置有電極，以應(yīng)力接近為零的兩個(gè)位置為分界點(diǎn)，將音叉振梁分為三段，同時(shí)每個(gè)面上的電極對(duì)應(yīng)分為三段，每個(gè)面上的三段電極正負(fù)極間隔設(shè)置，且相鄰面的電極正負(fù)極間隔設(shè)置。

3.如權(quán)利要求2所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，假設(shè)音叉振梁的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，則應(yīng)力接近為零的兩個(gè)位置分別為0.224L處和0.776L處。

4.如權(quán)利要求1所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，所述兩個(gè)感應(yīng)線圈設(shè)置在PCB板上，PCB板上還設(shè)置有電流輸出焊盤(pán)，感應(yīng)線圈兩端與所述電流輸出焊盤(pán)連接，所述電流輸出焊盤(pán)通過(guò)導(dǎo)線與載流彈性支撐梁（2-2）表面的電極連接。

5.如權(quán)利要求2所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，石英音叉（2-1）和載流彈性支撐梁（2-2）為石英晶體制作的一體式結(jié)構(gòu)，其外圍框架上設(shè)置有電流輸入焊盤(pán)（2-3）和音叉激振焊盤(pán)（2-4），載流彈性支撐梁（2-2）表面的電極兩端通過(guò)導(dǎo)線引出至電流輸入焊盤(pán)（2-3），電流輸入焊盤(pán)（2-3）通過(guò)導(dǎo)線與PCB板上還設(shè)置有電流輸出焊盤(pán)連接；石英音叉（2-1）表面的四個(gè)電極通過(guò)導(dǎo)線分別引出至相應(yīng)的音叉激振焊盤(pán)（2-4），音叉激振焊盤(pán)（2-4）與外部振蕩電路連接。

6.如權(quán)利要求5所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，所述外部振蕩電路為門(mén)振蕩電路，其為石英音叉（2-1）提供振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)，并向頻率計(jì)輸出石英音叉（2-1）的數(shù)字頻率信號(hào)。

7.如權(quán)利要求1所述的石英諧振式電流傳感器，其特征在于，石英音叉（2-1）由高Q值石英、硅或者氮化鋁中的一種材料制作而成。