一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置及方法，所述装置包括：分别检测初级电流信号的正、负峰值的正峰值检测电路和负峰值检测电路；用于对初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动压控电流源的积分器；用于在所述积分器输出信号的驱动下，在所述测量线框的补偿线圈内产生直流磁场的压控电流源。所述方法与该装置的技术方案一一对应。本发明完成了测量线框内直流场的检测、补偿等功能，通过检测初级电流的正负峰值的大小来测量环境场，从而产生相反方向的直流场，使得测量线框内直流场为零，实现铁损的准确测量。
【专利说明】一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及硅钢【技术领域】，特别是涉及一种用于电工钢(硅钢片)连续铁损测量的直流磁场补偿装置及方法。
【背景技术】
[0002]电工钢连续铁损测量的是工频信号，因此直流场，例如地磁场、永磁体的杂散场等均会对交流测量造成影响。而国际上普遍采用的两种硅钢磁性测量方法——Epstein方圈法和SST单片测量法，其分别在IEC60404-2、IEC60404-3标准中做了详细的规定，可知其测量回路为闭合回路，直流场对其不起作用。但连续铁损测量为开磁路的测量，不是闭合回路，如果不消除环境场，硅钢片将在交直流叠加下励磁，无法测得交流铁损。现有的电工钢连续铁损测量中，如专利CN1928581A给出了 一种硅钢磁性能在线检测系统，但其根本没有考虑直流场的影响。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置及方法，用于解决连续铁损测量中直流场对交流测量的影响。
[0004]本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置，其与电工钢连续铁损测量中的测量线框相连，用于处理测量线框的初级电流信号。该直流磁场补偿装置包括正峰值检测电路、负峰值检测电路、积分器和压控电流源；
[0005]所述正峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的正峰值，并将检测到的正峰值传输给所述积分器；
[0006]所述负峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的负峰值，并将检测到的负峰值传输给所述积分器；
[0007]所述积分器，其用于对初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动所述压控电流源；
[0008]所述压控电流源，其用于在所述积分器输出信号的驱动下，在所述测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。
[0009]在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0010]进一步，所述压控电流源为双极电流源。
[0011]进一步，所述积分器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器Al和电容C ;
[0012]所述第一运算放大器Al的反相输出端分别连接所述第一电阻Rl和第二电阻R2，且所述第一电阻Rl和第二电阻R2的另一端分别作为所述积分器的第一输入端与第二输入端，所述积分器的第一输入端连接所述正峰值检测电路的输出端，所述积分器的第二输入端连接所述负峰值检测电路的输出端，且所述第一运算放大器Al的正相输入端接地；
[0013]所述第一运算放大器Al的输出端作为所述积分器的输出端，且在所述第一运算放大器Al的反相输入端与输出端之间连接有电容C。
[0014]进一步，所述压控电流源包括:第二运算放大器A2、OCL互补输出电路和反馈电阻Rs;
[0015]所述第二运算放大器A2的正相输入端连接所述积分器的输出端，并作为所述压控电流源的输入端；
[0016]所述第二运算放大器A2的反相输入端通过反馈电阻Rs接地，且所述第二运算放大器A2的反相输入端作为所述压控电流源的第一输出端；
[0017]所述第二运算放大器A2的输出端连接所述OCL互补输出电路的输入端，且所述OCL互补输出电路的输出端为所述压控电流源的第二输出端；
[0018]所述压控电流源的第一输出端与第二输出端均连接所述测量线框。
[0019]进一步，所述OCL互补输出电路包括:NPN型晶体管T1、PNP型晶体管T2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管Dl和第二二极管D2 ；
[0020]所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的基极相连，且作为所述OCL互补输出电路的输入端与所述第二运算放大器A2的输出端连接；
[0021]所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的集电极分别与所述第二运算放大器A2的正电源V+及负电源V-连接；
[0022]所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的发射极分别连接第三电阻R3和第四电阻R4后连接在一起，作为所述OCL互补输出电路的输出端，所述输出端分别连接第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阴极，且所述第一二极管Dl的阴极连接所述NPN型晶体管Tl的集电极，所述第二二极管D2的阳极连接所述PNP型晶体管T2的集电极。
[0023]进一步，所述第二运算放大器A2的正电源V+，其电压值大于测量线框的补偿线圈两端的电压正峰值，用于确保第一二极管Dl始终处在反向电压下；所述第二运算放大器A2的负电源V-，其电压值小于测量线框的补偿线圈两端的电压负峰值，用于确保第二二极管D2始终处在反向电压下。
[0024]对应上述直流磁场补偿装置，本发明的技术方案还包括一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿方法，用于处理测量线框的初级电流信号，包括:
[0025]步骤1，分别检测初级电流信号的正峰值和负峰值；
[0026]步骤2，将初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动压控电流源在测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。
[0027]进一步，所述压控电流源为双极电流源。
[0028]进一步，采用OCL互补输出方式设计所述压控电流源，具体设计方式参考上述直流磁场补偿装置。
[0029]进一步，所述压控电流源的正电源的电压值大于补偿线圈两端的电压正峰值；所述压控电流源的负电源的电压值小于补偿线圈两端的电压负峰值。
[0030]本发明的有益效果是:本发明完成了测量线框内直流场的检测、补偿等功能，其通过检测初级电流的正负峰值的大小来测量环境场，从而产生相反方向的直流场，使得测量线框内直流场为零，实现铁损的准确测量。
【专利附图】
【附图说明】[0031]图1为本发明所述直流磁场补偿装置的结构示意图；
[0032]图2为本发明所述直流磁场补偿方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0034]如图1所示，本实施例涉及一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置，其属于电工钢连续铁损测量装置的重要部件，主要功能是处理电工钢连续铁损测量装置中的测量线框的初级电流信号，且测量线框的初级电流信号需经初级电流放大器放大后才能输入至本实施例的直流磁场补偿装置，初级电流放大器也可集成在该直流磁场补偿装置中。该直流磁场补偿装置包括正峰值检测电路、负峰值检测电路、积分器和压控电流源；
[0035]所述正峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的正峰值，并将检测到的正峰值传输给所述积分器；
[0036]所述负峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的负峰值，并将检测到的负峰值传输给所述积分器；
[0037]所述积分器，其用于对初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动所述压控电流源；
[0038]所述压控电流源，其用于在所述积分器输出信号的驱动下，在所述测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。这里，所述压控电流源，作为补偿线圈的交流负载，其阻抗足够大，因此可忽略对铁损测量的影响。
[0039]本实施例中，如图1所示，所述积分器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器Al和电容C。
[0040]所述第一运算放大器Al的反相输出端分别连接所述第一电阻Rl和第二电阻R2，且所述第一电阻Rl和第二电阻R2的另一端分别作为所述积分器的第一输入端与第二输入端，所述积分器的第一输入端连接所述正峰值检测电路的输出端，所述积分器的第二输入端连接所述负峰值检测电路的输出端，且所述第一运算放大器Al的正相输入端接地。
[0041]所述第一运算放大器Al的输出端作为所述积分器的输出端，且在所述第一运算放大器Al的反相输入端与输出端之间连接有电容C。
[0042]本发明所述的压控电流源为双极电流源，采用OCL互补输出方式进行设计，可优选以下设计，如图1所示，包括:第二运算放大器A2、OCL互补输出电路和反馈电阻Rs。
[0043]所述第二运算放大器A2的正相输入端连接所述积分器的输出端，并作为所述压控电流源的输入端；所述第二运算放大器A2的反相输入端通过反馈电阻Rs接地，且所述第二运算放大器A2的反相输入端作为所述压控电流源的第一输出端；所述第二运算放大器A2的输出端连接所述OCL互补输出电路的输入端，且所述OCL互补输出电路的输出端为所述压控电流源的第二输出端；所述压控电流源的第一输出端与第二输出端均连接所述测量线框。
[0044]另外,所述OCL互补输出电路采用常用OCL功率放大电路即可，如图1所示,可优选的设计方案为:采用NPN型晶体管T1、PNP型晶体管T2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管Dl和第二二极管D2。[0045]所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的基极相连，且作为所述OCL互补输出电路的输入端与所述第二运算放大器A2的输出端连接；所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的集电极分别与所述第二运算放大器A2的正电源V+及负电源V-连接；所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的发射极分别连接第三电阻R3和第四电阻R4后连接在一起，作为所述OCL互补输出电路的输出端，所述输出端分别连接第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阴极，且所述第一二极管Dl的阴极连接所述NPN型晶体管Tl的集电极，所述第二二极管D2的阳极连接所述PNP型晶体管T2的集电极。
[0046]本实施例中，所述第二运算放大器A2的正电源V+，其电压值大于测量线框的补偿线圈两端的电压正峰值，用于确保第一二极管Dl始终处在反向电压下；所述第二运算放大器A2的负电源V-，其电压值小于测量线框的补偿线圈两端的电压负峰值，用于确保第二二极管D2始终处在反向电压下。
[0047]如图2所示，对应上述直流磁场补偿装置，本实施例还包括一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿方法，具体步骤为:
[0048]步骤1，分别检测初级电流信号的正峰值和负峰值；
[0049]步骤2，将初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动压控电流源在测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。
[0050]同上述直流磁场补偿装置，所述压控电流源为双极电流源，并采用OCL互补输出方式设计所述压控电流源，要求所述压控电流源的正电源的电压值大于补偿线圈两端的电压正峰值，所述压控电流源的负电源的电压值小于补偿线圈两端的电压负峰值。
[0051]该直流磁场补偿方法的工作原理与具体电路设计与上述的直流磁场补偿装置相同，不再多述。
[0052]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿装置，其与电工钢连续铁损测量中的测量线框相连，用于处理测量线框的初级电流信号，其特征在于，包括正峰值检测电路、负峰值检测电路、积分器和压控电流源； 所述正峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的正峰值，并将检测到的正峰值传输给所述积分器； 所述负峰值检测电路，其用于检测初级电流信号的负峰值，并将检测到的负峰值传输给所述积分器； 所述积分器，其用于对初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动所述压控电流源； 所述压控电流源，其用于在所述积分器输出信号的驱动下，在所述测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。
2.根据权利要求1所述的直流磁场补偿装置，其特征在于，所述压控电流源为双极电流源。
3.根据权利要求1或2所述的直流磁场补偿装置，其特征在于，所述积分器包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一运算放大器Al和电容C ; 所述第一运算放大器Al的反相输出端分别连接所述第一电阻Rl和第二电阻R2，且所述第一电阻Rl和第二电阻R2的另一端分别作为所述积分器的第一输入端与第二输入端，所述积分器的第一输入端连接所述正峰值检测电路的输出端，所述积分器的第二输入端连接所述负峰值检测电路的输出端，且所述第一运算放大器Al的正相输入端接地； 所述第一运算放大器Al的输出端作为所述积分器的输出端，且在所述第一运算放大器Al的反相输入端与输出端之间连接有电容C。
4.根据权利要求1或2所述的直流磁场补偿装置，其特征在于，所述压控电流源包括:第二运算放大器A2、OCL互补输出电路和反馈电阻Rs; 所述第二运算放大器A2的正相输入端连接所述积分器的输出端，并作为所述压控电流源的输入端； 所述第二运算放大器A2的反相输入端通过反馈电阻Rs接地，且所述第二运算放大器A2的反相输入端作为所述压控电流源的第一输出端； 所述第二运算放大器A2的输出端连接所述OCL互补输出电路的输入端，且所述OCL互补输出电路的输出端为所述压控电流源的第二输出端； 所述压控电流源的第一输出端与第二输出端均连接所述测量线框。
5.根据权利要求4所述的直流磁场补偿装置，其特征在于，所述OCL互补输出电路包括:NPN型晶体管Tl、PNP型晶体管T2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一二极管Dl和第二二极管D2 ； 所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的基极相连，且作为所述OCL互补输出电路的输入端与所述第二运算放大器A2的输出端连接； 所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的集电极分别与所述第二运算放大器A2的正电源V+及负电源V-连接； 所述NPN型晶体管Tl和PNP型晶体管T2的发射极分别连接第三电阻R3和第四电阻R4后连接在一起，作为所述OCL互补输出电路的输出端，所述输出端分别连接第一二极管Dl的阳极和第二二极管D2的阴极，且所述第一二极管Dl的阴极连接所述NPN型晶体管Tl的集电极，所述第二二极管D2的阳极连接所述PNP型晶体管T2的集电极。
6.根据权利要求5所述的直流磁场补偿装置，其特征在于，所述第二运算放大器A2的正电源V+，其电压值大于测量线框的补偿线圈两端的电压正峰值，用于确保第一二极管Dl始终处在反向电压下； 所述第二运算放大器A2的负电源V-，其电压值小于测量线框的补偿线圈两端的电压负峰值，用于确保第二二极管D2始终处在反向电压下。
7.一种用于电工钢连续铁损测量的直流磁场补偿方法，其用于处理电工钢连续铁损测量中的测量线框的初级电流信号，其特征在于，包括: 步骤1，分别检测初级电流信号的正峰值和负峰值； 步骤2，将初级电流信号的正峰值与负峰值之差进行放大，并用放大后的信号驱动压控电流源在测量线框的补偿线圈内产生直流磁场。
8.根据权利要求7所述的直流磁场补偿方法，其特征在于，所述压控电流源为双极电流源。
9.根据权利要求7或8所述的直流磁场补偿方法，其特征在于，采用OCL互补输出方式设计所述压控电流源。
10.根据权利要求7或8所述的直流磁场补偿方法，其特征在于，所述压控电流源的正电源的电压值大于补偿线圈两端的电压正峰值；所述压控电流源的负电源的电压值小于补偿线圈两端的电压负峰值。
【文档编号】G01R33/12GK103728576SQ201310746052
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】张志高, 林安利, 范雯, 侯瑞芬, 贺建, 王京平, 戴璐 申请人:中国计量科学研究院