专利名称：冲击电流记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量雷电瞬态大电流的装置，尤其是涉及一种对冲击电流记录仪等结构的改良。
背景技术：
在防雷系统中，有时需要监测、记录雷击时流过电涌保护器的雷电流的幅值；在雷 电电涌测试仪，如8/20 μ S，10/700 μ S和10/350 μ S波形发生器的开发、生产、试验中，也需 要检测冲击电流的幅度和波形参数的大电流试验设备。这种测量装置的特点是线性度好、 抗干扰能力强、响应速度快、频率范围宽、动态范围大。众所周知，冲击电流如8/20μ s电流 波，是电流变化率(di/dt)很大的瞬态波，是非周期性的单次电流脉冲，不能用工频电流常 用的电流互感器来测量。在以往，冲击电流的幅值和波形参数的测量，最常用的是低欧姆的 标准电阻(0. 1 ΙΟπιΩ)，再配合数字示波器进行测量。这种测量方法将标准电阻器直接串 入被测的回路中，在大电流冲击下，会产生热和力效应，阻值容易产生变化，要用特殊材料， 价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦。另一种方法是用罗氏线圈，将雷电流幅值 记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出。很不直观也很麻烦。中国专利公开了一种避雷器冲 击电流分值动作记录装置(授权公告号CN 2526856Y)，其包括至少两个并列或并联的启 动电流不同的冲击电流计数器，每个冲击电流计数器的启动电流逐级增加，冲击电流计数 器包括感应线圈CT、限流电阻R、整流器D、电容C和动作计数器PC，其中，两个或两个以上 并列的冲击电流计数器分别使用独立的感应线圈CT，其电路连接关系是感应线圈CT与限 流电阻R串联后与整流器D连接，整流器D的输出端与滤波电容C和动作计数器PC连接； 两个或两个以上并联的冲击电流计数器则可共用一个感应线圈CT，其电路连接关系主要是 将限流电阻R由分别与各自独立的感应线圈CT连接改为均与同一个感应线圈CT连接。这 种方法要用至少两个并列或并联的冲击电流记录装置，由于电路复杂、制作成本高，不适合 整机总体设计要求再配合数字视波器进行测量。中国专利公开了一种避雷器冲击电流分值 动作记录装置(授权公告号CN 2526856Y)，其包括至少两个并列或并联的启动电流不同 的冲击电流计数器，每个冲击电流计数器的启动电流逐级增加，冲击电流计数器包括包括 感应线圈CT、限流电阻R、整流器D、电容C和动作计数器PC，其中，两个或两个以上并列的 冲击电流计数器分别使用独立的感应线圈CT，其电路连接关系是感应线圈CT与限流电阻 R串联后与整流器D连接，整流器D的输出端与滤波电容C和动作计数器PC连接；两个或 两个以上并联的冲击电流计数器则可共用一个感应线圈CT，其电路连接关系主要是将限流 电阻R由分别与各自独立的感应线圈CT连接改为均与同一个感应线圈CT连接。这种测量 方法将标准电阻器直接串入被测的回路中，在大电流冲击下，会产生热和力效应，阻值容易 产生变化，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦。另一种方法是 用罗氏线圈，将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出。很不直观也很麻烦。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种冲击电流记录仪，其主要是解决现有技术所存在的如用标准电阻器直接串入被测的回路中，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串 入被测电路给测量带来麻烦的问题；如果采用罗氏线圈，则需要将雷电流幅值记录在磁卡 上，再用专业的读卡器读出，不直观也很麻烦，如果采用现有专利的方法，则由于电路复杂、 制作成本高，不适合总体设计要求等的技术问题。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用新型的冲击电流记录仪，包括壳体，其特征在于所述的壳体的外表面设有 输出插座，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈，罗氏线圈中部空心并设有内孔，罗 氏线圈通过线路连接有自积分电阻，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路，高速 采样保持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器连接数字面板显示冲击电流 的幅度。单片机输出接液晶显示器，显示所记录和保存的数据。罗氐线圈可安装BNC插座 用75Ω电缆与数字示波器连接，75 Ω电缆一端接罗氐线圈，另一端接T型的BNC输出插座， 其中有三个接口，两头的BNC阴插座，一个接75 Ω负载，另一个阴插座接75Ω电缆，中间的 BNC公插头接示波器输入自积分电阻通过线路连接有第一高速采样保持电路，高速采样保 持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器、单片机分别连接数字面板、第二高 速采样保持电路。输出插座为T型的BNC输出插座，其具有三个接口。罗氏线圈采用空芯 线圈，防止磁饱和，提高线性度和测量频率范围。罗氏线圈的内孔可以穿粗导线，然后粗导 线连接混合波雷电涌测试仪的正、负输出端。采用罗氏线圈作为传感器，利用电磁感应原理 和自积分电路；采用高速采样保持电路和模数转换器，将冲击电流的幅值直接显示在数字 面板上，或用单片机做记忆电路，在防雷系统中，把每次雷击电流的幅值以及发生的时间记 录和保存起来，以便查看。作为优选，所述的壳体为铝合金外壳。铝合金外壳可防止外来干扰。作为优选，所述的输出插座通过75俚缋潞蚊型头连接有数字示波器，可以显示冲 击电流的波形。作为优选，所述的高速采样保持电路由三个运算放大器组成的二级采样保持电路 组成。作为优选，所述的输出插座上连接有数字示波器，可以显示冲击电流的波形。作为优选，所述的第一高速采样保持电路、第二高速采样保持电路由三个运算放 大器组成的二级采样保持电路组成。三级运放采用高输入阻抗的运放并接成跟随器，更进 一步提高输入阻抗，有利于电平保持和输入的高阻抗。因此，本实用新型具有用数字示波器，可以准确地测量电流波的幅值、上升时间、 半峰值时间和反向过冲等参数，结构简单、合理等特点。

附图1是本实用新型的一种结构示意图；附图2是本实用新型壳体的结构示意图；附图3是本实用新型罗氏线圈的结构示意图；附图4是罗氐线圈冲击电流传感器等效电路结构示意图；附图5是高速采样保持电路结构示意图。[0016]图中零部件、部位及编号输出插座1、罗氏线圈2、内孔3、自积分电阻4、高速采样保持电路5、模数转换器6、单片机7、数字面板8、显示器9、铝合金外壳10、数字示波器11。附图5是第一、第二高速采样保持电路结构示意图。图中零部件、部位及编号输出插座1、罗氏线圈2、内孔3、自积分电阻4、第一高速 采样保持电路5、模数转换器6、单片机7、数字面板8、第二高速采样保持电路9、铝合金外壳 10、数字示波器11。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。实施例本例的冲击电流记录仪，如图2，有一个铝合金外壳11，铝合金外壳上固 定有一个输出插座1，铝合金外壳的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈2，如图3，罗氏线 圈中部空心并设有内孔3。如图1，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻4，自积分电阻通过 线路连接有高速采样保持电路5，高速采样保持电路分别连接模数转换器6、单片机7 ；模数 转换器、单片机分别连接数字面板8、液晶显示显示器9。高速采样保持电路实施例本例的 冲击电流记录仪，如图2，有一个铝合金外壳10，铝合金外壳上固定有一个输出插座1，铝合 金外壳的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈2，如图3，罗氏线圈中部空心并设有内孔3。 如图1，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻4，自积分电阻通过线路连接有第一高速采样 保持电路5，高速采样保持电路分别连接模数转换器6、单片机7，模数转换器、单片机分别 连接数字面板8、第二高速采样保持电路9。第一高速采样保持电路5、第二高速采样保持电 路9由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成，如图5，第一级采样保持电路，充电 时间常数很小，电容Cl充电很快达到输入脉冲峰值，而放电时间常数很大，放电很慢，电容 上电压得以保持；第二级充电电容C2比Cl大，使保持时间更长。铝合金外壳的输出插座1 上还连接有数字示波器11。 具体使用时，用一条长20 30cm的粗导线穿过罗氐线圈内孔3，然后连接混合波 雷电涌测试仪的正、负输出端，用75Ω同轴电缆一端接罗氏线圈2的输出插座1，一端接T 型输出插座的两端的一个BNC阴插座，T型输出插座另一个BNC阴插座接75 Ω负载，T型输 出插座的中间的BNC公插头接示波器输入BNC插座，当混合波涌发生每冲击一次，数字示波 器显示一次8/20 μ s冲击电流波形。如图4所示，当被测载流导体流过电流I1时，在由罗氏 线圈和自积分电阻R组成的回路中，将有感应电流i2产生，在R上产生感应电压为Um0根 据电磁感应原理可推导I1 = n/RXUm，式中η是罗氏线圈的匝数，R是积分电阻，η越大，R 越小，线圈的灵敏度就越高，从公式可看出，Um和载流导体I1成正比，波形相似。只要测感 应电压Um就可以测载流导体中的冲击电流幅值和波形。
权利要求一种冲击电流记录仪，包括壳体，其特征在于所述的壳体的外表面设有输出插座(1)，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈(2)，罗氏线圈中部空心并设有内孔(3)，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻(4)，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路(5)，高速采样保持电路分别连接模数转换器(6)或/和单片机(7)，模数转换器、单片机分别连接数字面板(8)、显示器(9)。
2.根据权利要求1所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的壳体为铝合金外壳 (10)。
3.根据权利要求1或2所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的输出插座(1)上通 过电缆和T型头连接有数字示波器(11)。
4.根据权利要求1或2所述的冲击电流记录仪，其特征在于所述的高速采样保持电路 (5)由三个运算放大器组成的二级采样保持电路组成。
专利摘要本实用新型涉及一种测量雷电瞬态大电流的装置，尤其是涉及一种冲击电流记录仪。其主要是解决现有技术所存在的如用标准电阻器直接串入被测的回路中，要用特殊材料，价格昂贵，且电阻串入被测电路给测量带来麻烦的问题；如果采用罗氏线圈，则需要将雷电流幅值记录在磁卡上，再用专业的读卡器读出，不直观也很麻烦等的技术问题。本实用新型包括壳体，壳体的外表面设有输出插座，壳体的内部设有与输出插座连通的罗氏线圈，罗氏线圈中部空心并设有内孔，罗氏线圈通过线路连接有自积分电阻，自积分电阻通过线路连接有高速采样保持电路，高速采样保持电路分别连接模数转换器或/和单片机，模数转换器、单片机分别连接数字面板、显示器。
文档编号G01R19/00GK201589808SQ20092031712
公开日2010年9月22日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者孙柏民, 陈品富 申请人:杭州雷盾电子设备有限公司