一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了屬于儀器校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域的一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置，標(biāo)定裝置包括由標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源，標(biāo)定裝置，同軸衰減器，50Ω的示波器和50Ω同軸電纜組成；具體步驟為：安裝待標(biāo)定脈沖電流傳感器至標(biāo)定裝置內(nèi)，連接系統(tǒng)，標(biāo)定裝置諧振補(bǔ)償，待標(biāo)定傳感器靈敏度和線性工作范圍標(biāo)定，待標(biāo)定傳感器工作頻帶標(biāo)定。本發(fā)明能夠顯著提高標(biāo)定系統(tǒng)的工作帶寬，改善脈沖響應(yīng)特性，在較寬頻帶范圍內(nèi)對(duì)局部放電脈沖電流傳感器進(jìn)行精密標(biāo)定，給出工作頻帶寬度、靈敏度，線性工作范圍等。提高局部放電測(cè)量用脈沖電流傳感器的準(zhǔn)確性和一致性。該裝置同樣適用于其他應(yīng)用場(chǎng)合下的脈沖電流傳感器的精密標(biāo)定。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于儀器校準(zhǔn)技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定 方法和裝置，特別是用于電氣設(shè)備局部放電的在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的脈沖電流傳感器精密標(biāo)定。
【背景技術(shù)】
[0002] 脈沖電流測(cè)量法是電氣設(shè)備局部放電在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)的重要方法之一。目 前，脈沖電流法主要依靠基于磁場(chǎng)禪合原理的脈沖電流傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量。局部放電脈沖 電流信號(hào)呈現(xiàn)信號(hào)幅值小，脈沖上升時(shí)間極短，脈沖寬度較短等特點(diǎn)。
[0003] -般應(yīng)用中，需要通過(guò)特定的標(biāo)定方法獲取脈沖電流傳感器工作帶寬、靈敏度和 線性工作范圍等參數(shù)。脈沖電流傳感器標(biāo)定回路的雜散電容和雜散電感會(huì)顯著影響標(biāo)定裝 置的頻帶寬度，造成標(biāo)定源信號(hào)諧振失真，脈沖響應(yīng)特性下降，給出不準(zhǔn)確的標(biāo)定結(jié)果。現(xiàn) 有技術(shù)中尚沒(méi)有專(zhuān)口用于精密標(biāo)定脈沖電流傳感器的方法和裝置，特別是能夠適用于不同 規(guī)格電流傳感器的一致化精密標(biāo)定方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置，其特征 在于，所述寬頻帶精密標(biāo)定裝置由標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1，標(biāo)定裝置2,同軸衰減器3,入口阻抗為 50 Q的示波器4組成，各部分之間用50 Q同軸電纜5串聯(lián);其中，標(biāo)定裝置為中屯、電流導(dǎo)桿 2.3的兩頭各穿過(guò)固定盤(pán)2.1的中屯、孔，并用緊固螺母2.5固定，BNC接頭2.4緊固在中屯噸流 導(dǎo)桿2.3兩端;在固定盤(pán)2.1上，W中屯、孔為中屯、，呈福射狀開(kāi)有8個(gè)調(diào)節(jié)滑道2.6，導(dǎo)電連桿 2.2兩頭分別插入兩個(gè)固定盤(pán)2.1上的調(diào)節(jié)滑道2.6內(nèi)，兩頭分別用緊固螺母2.5固定組成。
[0005] 所述導(dǎo)電連桿呈45°圓周角在固定盤(pán)2.1上均勻等間隔分布，即8個(gè)調(diào)節(jié)滑道2.6均 勻等間隔分布，且導(dǎo)電連桿2.2距離中屯、電流導(dǎo)桿2.3的距離通過(guò)調(diào)節(jié)滑道2.6進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0006] 所述兩個(gè)固定盤(pán)保持平行，其間距由導(dǎo)電連桿2.2和中屯、電流導(dǎo)桿2.3長(zhǎng)度確定。
[0007] 所述固定盤(pán)的間距通過(guò)選用不同長(zhǎng)度的導(dǎo)電連桿2.2和中屯、電流導(dǎo)桿2.3進(jìn)行調(diào) 節(jié)，W控制系統(tǒng)的雜散電容和雜散電感，保證裝置的脈沖響應(yīng)特性和寬頻帶特性。
[000引所述中屯、電流導(dǎo)桿一端的BNC接頭用于連接同軸電纜5輸入信號(hào)，另一端的BNC接 頭用于連接同軸衰減器3。
[0009] 所述固定盤(pán)、中屯、電流導(dǎo)桿、導(dǎo)電連桿和緊固螺母均由純銅材料制成;BNC接頭使 用軍規(guī)高性能產(chǎn)品。
[0010] -種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0011] 步驟1，首先將待標(biāo)定脈沖電流傳感器安裝在標(biāo)定裝置2內(nèi)部；
[0012] 步驟2,將標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1輸出的電壓信號(hào)經(jīng)50 Q同軸電纜5注入標(biāo)定裝置2的一 端，信號(hào)經(jīng)標(biāo)定裝置2另一端BNC接頭傳輸至同軸衰減器3,再經(jīng)50 Q同軸電纜5傳輸至入口 阻抗為50 Q的示波器4,觀察信號(hào)的幅值;并入地形成校正電流信號(hào)，最終W電壓信號(hào)的形 式被示波器觀測(cè)和記錄；
[0013] 步驟3,用入口阻抗為50 Q的示波器4同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定脈沖電流傳感器的輸出電壓 信號(hào)，根據(jù)待標(biāo)定傳感器的頻帶范圍，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1的正弦電壓信號(hào)輸出幅值不 變，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓源信號(hào)的大小和頻率，能夠獲取被標(biāo)定傳感器的頻帶寬度、靈敏度和線性 工作范圍；
[0014] 步驟4,根據(jù)待標(biāo)定傳感器的工作頻帶，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1的輸出幅值，連續(xù)調(diào) 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的頻率，觀察示波器測(cè)得的信號(hào)在該頻段范圍內(nèi)是否存在信號(hào)諧振現(xiàn)象； 如果發(fā)生諧振，放松緊固螺母2.5,同時(shí)調(diào)整導(dǎo)電連桿2.2距離中屯、電流導(dǎo)桿2.3的位置，直 至信號(hào)諧振現(xiàn)象減弱或消失；
[0015] 步驟5,待標(biāo)定傳感器靈敏度和線性工作范圍標(biāo)定，選取合適頻率的正弦信號(hào)輸出 Vs,逐漸增大Vs的幅值，利用示波器同時(shí)測(cè)量標(biāo)定源信號(hào)Vs的幅值和待標(biāo)定傳感器的輸出信 號(hào)Vo的幅值；
[0016] 步驟6,待標(biāo)定傳感器工作頻帶標(biāo)定，在待標(biāo)定傳感器的線性工作范圍內(nèi)選取幅值 為Vs的正弦信號(hào)輸出，逐漸增大Vs的頻率，利用示波器同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定傳感器的輸出信號(hào)Vo 的幅值和頻率;逐點(diǎn)描繪待標(biāo)定脈沖電流傳感器的幅頻響應(yīng)曲線，按照3地帶寬準(zhǔn)則確定待 標(biāo)定傳感器的工作頻帶。
[0017] 本發(fā)明的有益效果是利用示波器入口 50 Q精密無(wú)感電阻將電壓信號(hào)源轉(zhuǎn)化為精 密標(biāo)定電流，減小了系統(tǒng)回路的電磁諧振對(duì)標(biāo)定電流的影響，提高了寬頻帶范圍內(nèi)的標(biāo)定 準(zhǔn)確性和可靠性。應(yīng)用所述發(fā)明標(biāo)定方法和裝置，可W實(shí)現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)傳感器的一致化精密 標(biāo)定，考核脈沖電流傳感器在電氣設(shè)備局部放電檢測(cè)中的靈敏度和準(zhǔn)確性。該方法和裝置 同樣適用于其他應(yīng)用場(chǎng)合下的磁場(chǎng)禪合式脈沖電流傳感器的精密標(biāo)定。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定的流程圖。
[0019] 圖2為標(biāo)定裝置結(jié)構(gòu)框圖。
[0020] 圖3為標(biāo)定裝置前視半剖結(jié)構(gòu)圖。
[0021 ]圖4為所述標(biāo)定裝置頂視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本發(fā)明提供一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置，下面結(jié)合附圖和 實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 如圖2、圖3、圖4所示標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)圖。所述寬頻帶精密標(biāo)定裝置由標(biāo)準(zhǔn)電壓信 號(hào)源1，標(biāo)定裝置2，同軸衰減器3，入口阻抗為50 Q的示波器4等組成，各部分之間用50 Q同 軸電纜5串聯(lián);其中，標(biāo)定裝置由在兩個(gè)固定盤(pán)2.1中屯、孔內(nèi)用緊固螺母2.5固定中屯、電流導(dǎo) 桿2.3，BNC接頭2.4緊固在中屯、電流導(dǎo)桿2.3兩端；中屯、電流導(dǎo)桿一端的BNC接頭用于連接同 軸電纜5輸入信號(hào)，另一端的BNC接頭用于連接同軸衰減器3。在固定盤(pán)2.1上，W中屯、孔為中 屯、，呈福射狀布置開(kāi)有8個(gè)調(diào)節(jié)滑道2.6，導(dǎo)電連桿2.2兩頭分別插入兩個(gè)固定盤(pán)2.1上的調(diào) 節(jié)滑道2.6內(nèi)，兩頭分別用緊固螺母2.5固定組成。其中，導(dǎo)電連桿2.2呈45°圓周角在固定盤(pán) 2.1上均勻等間隔分布，即8個(gè)調(diào)節(jié)滑道2.6均勻等間隔分布，且導(dǎo)電連桿2.2距離中屯、電流 導(dǎo)桿2.3的距離通過(guò)調(diào)節(jié)滑道2.6進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0024] 所述兩個(gè)固定盤(pán)保持平行，其間距由導(dǎo)電連桿2.2和中屯、電流導(dǎo)桿2.3長(zhǎng)度確定。 固定盤(pán)的間距通過(guò)選用不同長(zhǎng)度的導(dǎo)電連桿2.2和中屯、電流導(dǎo)桿2.3進(jìn)行調(diào)節(jié)，W控制系統(tǒng) 的雜散電容和雜散電感，保證裝置的脈沖響應(yīng)特性和寬頻帶特性。
[0025] 所述固定盤(pán)、中屯、電流導(dǎo)桿、導(dǎo)電連桿和緊固螺母均由純銅材料制成;BNC接頭使 用軍規(guī)高性能產(chǎn)品。
[0026] 如圖1所示脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定的流程圖，包括如下步驟：
[0027] 步驟SlO，首先將待標(biāo)定脈沖電流傳感器安裝在標(biāo)定裝置2內(nèi)部；
[0028] 步驟S20,將標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1輸出的電壓信號(hào)經(jīng)50 Q同軸電纜5注入標(biāo)定裝置2的 一端，信號(hào)經(jīng)標(biāo)定裝置2另一端BNC接頭傳輸至同軸衰減器3,再經(jīng)50 Q同軸電纜5傳輸至入 口處的阻抗(50 Q精密無(wú)感電阻）為50 Q的示波器4,電流信號(hào)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1、標(biāo)定裝 置2、同軸衰減器3、示波器4和50 Q同軸電纜5形成閉合回路;從示波器4觀察信號(hào)的幅值幅 值化并入地形成校正電流信號(hào)，最終W電壓信號(hào)的形式被示波器觀測(cè)和記錄。
[0029] 步驟S30,用入口阻抗為50 Q的示波器4同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定脈沖電流傳感器的輸出電 壓信號(hào)，根據(jù)待標(biāo)定傳感器的頻帶范圍，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1的正弦電壓信號(hào)輸出幅值不 變，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓源信號(hào)的大小和頻率，能夠獲取被標(biāo)定傳感器的頻帶寬度、靈敏度和線性 工作范圍；
[0030] 步驟S40,根據(jù)待標(biāo)定傳感器的工作頻帶，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1的輸出幅值，連續(xù) 調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)的頻率，觀察示波器測(cè)得的信號(hào)在該頻段范圍內(nèi)是否存在信號(hào)諧振現(xiàn) 象。如果發(fā)生諧振，放松緊固螺母2.5,同時(shí)調(diào)整導(dǎo)電連桿2.2距離中屯、電流導(dǎo)桿2.3的位置， 直至信號(hào)諧振現(xiàn)象減弱或消失；
[0031] 步驟S50,待標(biāo)定傳感器靈敏度和線性工作范圍標(biāo)定，選取合適頻率的正弦信號(hào)輸 出Vs,逐漸增大Vs的幅值，利用示波器同時(shí)測(cè)量標(biāo)定源信號(hào)Vs的幅值和待標(biāo)定傳感器的輸出 信號(hào)Vo的幅值;本發(fā)明中，系統(tǒng)阻性負(fù)載為示波器入口精密無(wú)感電阻，因此正弦信號(hào)Vs激勵(lì) 下對(duì)應(yīng)的回路電流Is可W視為
通過(guò)示波器記錄的待標(biāo)定傳感器的最小響應(yīng)和 線性工作范圍均用回路電流進(jìn)行表征，即靈敏度(mV/mA)，線性工作范圍(mA);
[0032] 步驟S60,待標(biāo)定傳感器工作頻帶標(biāo)定，在待標(biāo)定傳感器的線性工作范圍內(nèi)選取幅 值為Vs的正弦信號(hào)輸出，逐漸增大Vs的頻率，利用示波器同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定傳感器的輸出信號(hào) Vo的幅值和頻率;逐點(diǎn)描繪待標(biāo)定脈沖電流傳感器的幅頻響應(yīng)曲線，按照3地帶寬準(zhǔn)則確定 待標(biāo)定傳感器的工作頻帶。
[0033] 上述局部放電脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法和裝置，利用標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào) 源（1)產(chǎn)生標(biāo)定源電壓信號(hào)，通過(guò)同軸結(jié)構(gòu)的標(biāo)定裝置(2)固定待標(biāo)定傳感器，利用同軸衰 減器(3)限制信號(hào)強(qiáng)度保護(hù)示波器，利用入口阻抗為50 Q的示波器(4)進(jìn)行標(biāo)定回路和傳感 器輸出的同步測(cè)量。其中，巧妙利用示波器入口處的精密無(wú)感電阻將標(biāo)定源電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化 為回路電流信號(hào)。
[0034] 該方法和裝置中，通過(guò)調(diào)節(jié)標(biāo)定裝置(2)消除諧振，且電氣回路均為同軸電纜連 接，有效保證了標(biāo)定系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)特性和寬頻帶特性，能夠在較寬頻帶范圍內(nèi)對(duì)脈沖電 流傳感器進(jìn)行標(biāo)定，考核不同規(guī)格傳感器的標(biāo)定一致性和準(zhǔn)確性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述寬頻帶精密標(biāo)定裝 置由裝置由標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源（1)，標(biāo)定裝置(2)，同軸衰減器(3)，入口阻抗為50 Ω的示波器 (4)組成，各部分之間用50 Ω同軸電纜(5)串聯(lián);其中，標(biāo)定裝置由中心電流導(dǎo)桿(2.3)的兩 頭穿過(guò)固定盤(pán)(2.1)中心孔后用緊固螺母(2.5)固定;BNC接頭（2.4)緊固在中心電流導(dǎo)桿 (2.3)兩端;在固定盤(pán)(2.1)上，以中心孔為中心，呈輻射狀布置開(kāi)有8個(gè)調(diào)節(jié)滑道(2.6)，導(dǎo) 電連桿(2.2)兩頭分別插入兩個(gè)固定盤(pán)(2.1)上的調(diào)節(jié)滑道(2.6)內(nèi)，兩頭分別用緊固螺母 (2.5)固定組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電 連桿呈45°圓周角在固定盤(pán)（2.1)上均勻等間隔分布，即8個(gè)調(diào)節(jié)滑道（2.6)均勻等間隔分 布，且導(dǎo)電連桿(2.2)距離中心電流導(dǎo)桿(2.3)的距離通過(guò)調(diào)節(jié)滑道(2.6)進(jìn)行調(diào)節(jié)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述兩個(gè) 固定盤(pán)保持平行，其間距由導(dǎo)電連桿(2.2)和中心電流導(dǎo)桿(2.3)長(zhǎng)度確定。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述固定 盤(pán)的間距通過(guò)選用不同長(zhǎng)度的導(dǎo)電連桿(2.2)和中心電流導(dǎo)桿(2.3)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制系統(tǒng) 的雜散電容和雜散電感，保證裝置的脈沖響應(yīng)特性和寬頻帶特性。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述中心 電流導(dǎo)桿一端的BNC接頭用于連接同軸電纜(5)輸入信號(hào)，另一端的BNC接頭用于連接同軸 衰減器(3)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定裝置，其特征在于，所述固定 盤(pán)、中心電流導(dǎo)桿、導(dǎo)電連桿和緊固螺母均由純銅材料制成;BNC接頭使用軍規(guī)高性能產(chǎn)品。7. -種脈沖電流傳感器的寬頻帶精密標(biāo)定方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1，首先將待標(biāo)定脈沖電流傳感器安裝在標(biāo)定裝置(2)內(nèi)部； 步驟2,將標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源（1)輸出的電壓信號(hào)經(jīng)50 Ω同軸電纜(5)注入標(biāo)定裝置(2)的 一端，信號(hào)經(jīng)標(biāo)定裝置(2)另一端BNC接頭傳輸至同軸衰減器(3)，再經(jīng)50 Ω同軸電纜(5)傳 輸至入口阻抗為50 Ω的示波器(4)，觀察信號(hào)的幅值;并入地形成校正電流信號(hào)，最終以電 壓信號(hào)的形式被示波器觀測(cè)和記錄； 步驟3,用入口阻抗為50 Ω的示波器4同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定脈沖電流傳感器的輸出電壓信 號(hào)，根據(jù)待標(biāo)定傳感器的頻帶范圍，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源（1)的正弦電壓信號(hào)輸出幅值不 變，通過(guò)調(diào)節(jié)電壓源信號(hào)的大小和頻率，能夠獲取被標(biāo)定傳感器的頻帶寬度、靈敏度和線性 工作范圍； 步驟4,根據(jù)待標(biāo)定傳感器的工作頻帶，固定標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)源1的輸出幅值，連續(xù)調(diào)節(jié)標(biāo) 準(zhǔn)電壓信號(hào)的頻率，觀察示波器測(cè)得的信號(hào)在該頻段范圍內(nèi)是否存在信號(hào)諧振現(xiàn)象，如果 發(fā)生諧振，放松緊固螺母(2.5)，同時(shí)調(diào)整導(dǎo)電連桿(2.2)距離中心電流導(dǎo)桿(2.3)的位置， 直至信號(hào)諧振現(xiàn)象減弱或消失； 步驟5,待標(biāo)定傳感器靈敏度和線性工作范圍標(biāo)定，選取合適頻率的正弦信號(hào)輸出Vs，逐 漸增大Vs的幅值，利用示波器同時(shí)測(cè)量標(biāo)定源信號(hào)Vs的幅值和待標(biāo)定傳感器的輸出信號(hào)V0 的幅值； 步驟6,待標(biāo)定傳感器工作頻帶標(biāo)定，在待標(biāo)定傳感器的線性工作范圍內(nèi)選取幅值為Vs 的正弦信號(hào)輸出，逐漸增大Vs的頻率，利用示波器同時(shí)測(cè)量待標(biāo)定傳感器的輸出信號(hào)Vo的幅 值和頻率;逐點(diǎn)描繪待標(biāo)定脈沖電流傳感器的幅頻響應(yīng)曲線，按照3dB帶寬準(zhǔn)則確定待標(biāo)定 傳感器的工作頻帶。
【文檔編號(hào)】G01R35/00GK105954697SQ201610394047
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】張強(qiáng), 鄭書(shū)生, 李成榕, 程陽(yáng)春, 唐志國(guó)
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)