[發明專利]基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭和測量系統

有效

• 申請號: 202110609480.1
• 申請日: 2021-06-01
• 公開（公告）號: CN113295920B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 張天坤;江勇;殷峰;黃擎;石小帥;周保軍
• 申請（專利權）人: 國網伊犁伊河供電有限責任公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R15/20;G01R1/18
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 周星瑩;湯潔

本發明涉及微直流檢測技術領域，是一種基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭和測量系統，其前者包括內部傳感元件、測量磁場引導層和外屏蔽層，外屏蔽層呈筒狀結構，測量磁場引導層同軸套裝在外屏蔽層內側，測量磁場引導層上設有至少一個缺口，內部傳感元件位于測量磁場引導層的缺口處置處，內部傳感元件與測量磁場引導層組合構成圓筒形狀。本發明通過將待測導線穿過內磁場層的內側，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件均對待測導線的微直流電流進行檢測，替換原有的待測線路，實現不接觸測量，避免了對待測電流電路的干擾，方便簡單，無需串聯到原有的線路中，因此測量電路的工作狀態不影響原待測電路的運行，測量穩定。

技術領域

本發明涉及微直流檢測技術領域，是一種基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭和測量系統。

背景技術

在電力的生產及輸送環節中，微直流電流廣泛存，微直流電流作為一個重要的基礎參數，在很多工業領域都需要進行測量、分析和監控，現有的對微直流電流檢測的方式通常采用在待測線路上串入微直流電流測量單元，對微直流電流進行測量、分析和監控，這種微直流電流檢測方式不僅會引起信號損耗，而且由于地磁場和外來電磁干擾使得微直流電流的測量精度降低。

發明內容

本發明提供了一種基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭和測量系統，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有微直流電流檢測采用在待測線路上串聯微直流電流測量單元的檢測方式存在的不能屏蔽地磁場和外來電磁干擾使得微直流電流的測量精度降低的問題。

本發明的技術方案之一是通過以下措施來實現的：一種基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭，包括內部傳感元件、測量磁場引導層和外屏蔽層，外屏蔽層呈筒狀結構，測量磁場引導層同軸套裝在外屏蔽層內側，測量磁場引導層上設有至少一個缺口，內部傳感元件位于測量磁場引導層的缺口處置處，內部傳感元件與測量磁場引導層組合構成圓筒形狀。

下面是對上述發明技術方案之一的進一步優化或/和改進：

上述測量磁場引導層可包括均呈弧形結構的第一測量磁場引導元件、第二測量磁場引導元件、第三測量磁場引導元件，內部傳感元件包括第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件依次設置在第一測量磁場引導元件、第二測量磁場引導元件、第三測量磁場引導元件兩兩之間，且處于測量磁場引導層的同心圓上，第一磁阻元件、第二磁阻元件、第三磁阻元件之間的夾角為120°。

上述內部傳感元件的數量可為N，N大于1，內部傳感元件徑向對稱地均勻分布在測量磁場引導層的同心圓上，測量磁場引導層設有N個對應的缺口，內部傳感器元件的表面測量磁場引導層的同心圓相切，測量方向一致。

本發明的技術方案之二是通過以下措施來實現的：一種微直流非接觸測量系統，其特征在于包括如權利要求1至3所述的基于磁阻效應的微直流非接觸檢測探頭，還包括放大電路、雙向A/D轉換電路、處理器、顯示電路和電源，電源分別為檢測探頭、放大電路、雙向A/D轉換電路、處理器和顯示電路供電；內部傳感元件獲取測量導線的直流恒磁場并輸出至放大電路；放大電路對直流恒磁場進行放大后輸出至雙向A/D轉換電路；雙向A/D轉換電路將放大后的直流恒磁場轉換為數字信號并輸出至處理器；處理器存儲直流恒磁場-微電流曲線，根據接收到的數字信號得到微直流的取值；顯示電路顯示測量導線的微直流的取值。

下面是對上述發明技術方案之二的進一步優化或/和改進：

上述處理器可包括探頭磁阻元件偏置/復位子程序、系統零點校準子程序、AD轉換控制及接口子程序、外中斷/定時中斷響應子程序和顯示子程序。

上述直流恒磁場-微電流曲線的建立可包括以下步驟：建立直角坐標系，設測量導線的兩點坐標分別為D點坐標(0，0，z1)，C點坐標(0，0，z2)，測量導線L＝z2—z1，設測量導線上的直線電流為電流元，任一電流元Idl，其大小為Idz，到場點P的距離為r，θ為電流元Idl與矢量r之間的夾角，μ₀為真空磁導率，電流元在P點所激發的磁感強度dB的大小為：