專利名稱：電纜芯線電流探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電纜芯線流探測器；具體說是一種可以實時、動態測量電纜上芯線電流的非接觸式脈沖電流探測器。
背景技術：
在科研與實際工作中，有些時候需要對連接在電路中的電纜上芯線中的電流進行測量，目前，常用到的方法是將電纜外屏蔽層剝開，或者使用引線，將芯線電流引出來，再用探測器進行測量；但對于兩端焊接有電纜轉接頭、安裝在裝置中的情況下，就不容易測量電纜中的電流信號。

發明內容
本發明的目的是提供一種使用方便、測量準確的電纜芯線流探測器。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案為一種電纜芯線流探測器，其特殊之處在于所述的電纜芯線流探測器包括金屬屏蔽殼1，中心導線5，芯線電流傳感器4，電纜轉接座2，電纜轉接座3，電纜座6，絕緣體7；所述的電纜芯線流探測器設置在充滿絕緣體的金屬屏蔽殼1內，電纜芯線流探測器的中心導線5的兩端分別連接電纜轉接座2和電纜轉接座3；在中心導線5的周圍設置芯線電流傳感器4，芯線電流傳感器4通過電纜座6橫向引出測量信號線。
上述的芯線電流傳感器4為羅戈夫斯基線圈，其采用磁性材料為測量繞線骨架。
上述的芯線電流傳感器4位于中心導線5的中間位置。
上述的金屬屏蔽殼1與電纜轉接座2、電纜轉接座3的外殼連接。
上述的絕緣體7為尼龍材料。
上述的芯線電流傳感器4的測量線圈為漆包線，線直徑0.5毫米，圈數15。
上述的磁性材料為鎳鋅材料。
本發明相對于現有技術，其優點如下1、結構精巧，使用方便由于本發明的兩端有電纜轉接座，可以方便地與電纜連接，或者連接在電纜與裝置中間，使中心導線與電纜芯線接通，外層金屬屏蔽殼連接電纜的屏蔽層，不影響電纜的正常工作連接。
2、參數性能優良本發明探測器頻譜可以寬達140MHz，低頻可以到達3Hz，測量范圍廣，電流幅值可在十到數百安培，脈沖上升時間小于5納秒，脈沖寬度可到10微秒，靈敏度大于3.5V/A，足以滿足脈沖功率實驗需要；另外，測量到的信號與芯線電流波形之間為正比關系，讀數方便，不用再進行數據處理。
3、本發明的狀態獨立，對被測回路沒有影響由于信號測量部分與被測量的芯線電流實行物理隔離，與被測回路沒有電的聯系，不會影響被測量芯線電流的狀態。
4、本發明的芯線電流傳感器為羅戈夫斯基線圈，安置在中心導線周圍，使用磁性材料作為測量繞線骨架，測量信號引出口橫向置于探測器中部，與探測器中心導線、屏蔽殼實行電絕緣隔離，因而測量準確。
四

圖1為本發明的結構示意圖；圖2為本發明的電流探測器標定連接示意圖；圖3為本發明的電流探測器標定高頻響應圖；圖4為本發明的電流探測器標定低頻響應圖。
五、具體實施例參見圖1，本發明包括金屬屏蔽殼1，中心導線5，芯線電流傳感器4，電纜轉接座2，電纜轉接座3，電纜座6，絕緣體7；所述的電纜芯線流探測器設置充滿絕緣體的金屬屏蔽殼1在內，所述的絕緣體7采用尼龍材料，而電纜芯線流探測器的中心導線5的兩端分別連接電纜轉接座2，電纜轉接座3，因而其可以直接連接在電纜端口的轉接頭上，不影響電纜在裝置中的連接，很方便地測量出電纜芯線上的電流信號；而金屬屏蔽殼1與電纜轉接座2、電纜轉接座3的外殼連接，實現屏蔽作用。電流信號可以直接用50歐姆匹配電纜連接到示波器上觀察波形。而金屬屏蔽殼1與電纜轉接座2，電纜轉接座3的外殼連接，使外層金屬屏蔽殼1連接電纜的屏蔽層，實現電纜芯線流探測器的屏蔽。
本發明測量脈沖電流的傳感器是芯線電流傳感器4，即羅戈夫斯基線圈，采用磁性材料作為測量繞線骨架，設置在中心導線5的中間位置；其基本原理為電磁感應原理和全電流原理任何隨時間變化的電流總是伴隨一個隨時間變化的磁場，若有一個閉合線圈環繞電流放置，那么在線圈上將產生感應電動勢，根據線圈參數不同，該電壓與源電流關系成微分或正比關系。即當探測器的感抗遠大于其負載電阻(wL＞＞R)值時，測量的電壓與原信號為正比關系；而當探測器的感抗遠小于其負載電阻值(wL＜＜R)時，測量的電壓為原信號的微分。
具體實施例本發明中探測器的參數為w＝0.01米；r2＝0.023米；r1＝0.01米；n＝15圈；ur＝2000；u0＝4π×10-7。
由電感公式L=wu0urn22πln(r2/r1)]]>得到L＝7.496×10-4H上述的參數w線圈寬度，r1為線圈外徑，r2為線圈內徑，n為線圈的圈數，ur為相對磁導率，u0為真空磁導率；很容易滿足wL＞＞R的條件，由此在本探測器中測量信號與原信號呈正比關系。
本發明的芯線電流傳感器為羅戈夫斯基線圈，安置在中心導線周圍，使用磁性材料作為測量繞線骨架，其磁性材料為鎳鋅材料，芯線電流傳感器4通過電纜座6橫向引出測量信號線，測量信號引出口橫向置于探測器中部，與探測器中心導線、屏蔽殼實行電絕緣隔離，因而測量準確。
參見圖2，圖3，圖4，圖2是對探測器標定示意圖，信號源輸出幅度為50伏的脈沖信號，經過探測器后接在50歐姆負載上，那么被測量電流為1安培，使用示波器監測探測器的測量信號，其幅度等于該探測器的靈敏度。比較源信號與測量信號，即可得到探測器的靈敏度、響應頻譜的參數。
圖3為卡鉗式脈沖電流探測器高頻標的定波形。圖4為卡鉗式脈沖電流探測器低頻標的定波形。
取電路模型為R、L、C回路，對于高頻標定，若輸入信號上升沿為t1，探測器測量波形上升沿為t2，那么認為探測器本身響應時間為t0=t22-t12]]>其響應頻率上限計算公式為fH＝0.35/t0對于低頻標定，在輸入信號為方波信號時，探測器測量得到一個有平頂降落的方波，其頻率下限計算公式為fL=δ2πvstp]]>其中Vs為測量得到方波的幅度，單位伏；tp為方波寬度，單位秒；δ為方波在tp寬度內由Vs下降的幅度，單位伏；表1為探測器高頻標定數據。信號源為毫微妙發生器水銀開關。源信號幅度1安培；脈寬100納秒。
表1 探測器高頻標定數據

表2 為探測器低頻標定數據。信號源為寬脈沖信號源214B)。源信號幅度1安培；脈寬6微秒。
表2 探測器低頻標定數據

表3為測量得到的探測器靈敏度與頻率范圍。可以看到該探測器靈敏度較高，而且頻譜范圍較大，完全滿足在電流測量方面的需要。
表3 探測器靈敏度與頻率范圍。

權利要求
1.一種電纜芯線流探測器，其特征在于所述的電纜芯線流探測器包括金屬屏蔽殼(1)，中心導線(5)，芯線電流傳感器(4)，電纜轉接座(2)，電纜轉接座(3)，電纜座(6)，絕緣體(7)；所述的電纜芯線流探測器設置在充滿絕緣體的金屬屏蔽殼(1)內，電纜芯線流探測器的中心導線(5)的兩端分別連接電纜轉接座(2)和電纜轉接座(3)；在中心導線(5)的周圍設置芯線電流傳感器(4)，芯線電流傳感器(4)通過電纜座(6)橫向引出測量信號線。
2.根據權利要求1所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的芯線電流傳感器(4)為羅戈夫斯基線圈，其采用磁性材料為測量繞線骨架。
3.根據權利要求1或2所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的芯線電流傳感器(4)位于中心導線(5)的中間位置。
4.根據權利要求3所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的金屬屏蔽殼(1)與電纜轉接座(2)、電纜轉接座(3)的外殼連接。
5.根據權利要求4所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的絕緣體(7)為尼龍材料。
6.根據權利要求4所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的芯線電流傳感器(4)的測量線圈為漆包線，線直徑0.5毫米，圈數15。
7.根據權利要求4所述的電纜芯線流探測器，其特征在于所述的磁性材料為鎳鋅材料。
全文摘要
本發明涉及一種電纜芯線流探測器；具體說是一種可以實時、動態測量電纜上芯線電流的非接觸式脈沖電流探測器。目前，常用到的方法是將電纜外屏蔽層剝開，或者使用引線，將芯線電流引出來，再用探測器進行測量；但對于兩端焊接有電纜轉接頭、安裝在裝置中的情況下，就不容易測量電纜中的電流信號。本發明設計為圓柱狀嵌入式結構，軸心為中心導線，在兩端連接標準電纜轉接座內芯；外層為金屬屏蔽殼，連接電纜座的外殼；探測器測量信號在中間位置，使用標準電纜座橫向引出。因而本發明是一種結構精巧，使用方便，靈敏度高的電纜芯線流探測器。
文檔編號G01R15/14GK1553198SQ0313422
公開日2004年12月8日 申請日期2003年6月2日 優先權日2003年6月2日
發明者李寶忠 申請人:西北核技術研究所