一种环形磁通门传感器的制作方法

本发明涉及的磁通门传感器，尤其涉及一种环形磁通门传感器。

背景技术：

1、磁通门传感器是利用被测磁场中高导磁铁芯在交变磁场的饱和激励下，其磁感应强度与磁场强度的非线性关系来测量弱磁场的一种传感器。

2、磁通门传感器具有被励磁线圈围绕的可饱和磁芯，该励磁线圈施加交变磁场，所述交变磁场使磁芯交替饱和。在存在外部磁场的情况下，对可饱和磁芯的饱和性施加偏压，这会影响激励信号的对称性。这种不对称与外部磁场的振幅相关，因此可以用来读取外部磁场的振幅。在磁力计中，励磁电流由电子电路处理，该电子电路向围绕磁通门传感器缠绕的次级线圈(也称为补偿线圈)或向耦合到磁通门传感器的磁路生成反馈信号，补偿电流试图抵消外部磁场的影响，因此次级(或补偿)电流代表了磁场的振幅，在电流传感器中，由在初级导体中流动的初级电流(待测量的电流)产生磁场，通常将初级导体定位成穿过由磁场传感器形成的磁路或穿过耦合到磁场传感器的磁路，某些已知的磁通门传感器具有环形形状，该环形形状围绕初级导体穿过的中心孔，磁通门传感器具有高灵敏度并且因此非常适合测量小电流或小振幅的差动电流。

3、现有技术中，现有的磁通门传感器基于霍尔效应磁场检测器的开环电流传感器或闭环电流传感器相比，它们的制造和实施成本相对较高，影响基于磁通门原理的电流传感器的成本的因素包括提供励磁线圈和次级线圈、提供可饱和磁芯以及线圈到电子电路的互连，然而，存在需要进一步降低制造成本而同时不降低传感器的可靠性和准确性的进一步的需求。

4、在现有技术中，高灵敏度的磁通门传感器制造成本较高，制造成本低的磁通门传感器准确性较低，且线路连接不便捷，为此，我们提出一种环形磁通门传感器。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有环形磁通门传感器存在的准确性较低，线路连接不便捷等问题，提出了本发明。

3、因此，本发明目的是提供一种环形磁通门传感器，其目的在于：准确性较高，且制造成本底，线路连接更加便捷。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种环形磁通门传感器，包括，支撑组件，其包括壳体、设置在所述壳体内部的绕线筒、设置于所述绕线筒内部的骨架，所述骨架整体呈环状结构；

5、感应组件，其包括设置于所述骨架一侧的磁芯、设置于所述骨架外侧的激励线圈，所述激励线圈上相邻的线间距相等，设置于所述绕线筒外侧的感应线圈；

6、连接组件，其包括设置于所述壳体一侧的接线部件，所述接线部件具有若干组；以及，

7、电路模块，其包括连接于所述接线部件的驱动电路。

8、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述绕线筒一侧设置有封闭盖，所述绕线筒内部设置有若干夹持块，若干所述夹持块，若干所述夹持块围绕所述绕线筒中轴线等间距阵列分布，所述夹持块内部设置的所述骨架。

9、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述壳体内部设置有第一连接块和第二连接块，所述第一连接块一侧连接于所述绕线筒，所述第二连接块一侧连接于所述封闭盖。

10、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述接线部件包括外壳、弧形压杆、限位杆、固定块和驱动杆，所述外壳一端开设有第一进线口，所述外壳另一端开设有第二进线口，所述外壳内部设置的所述弧形压杆，所述弧形压杆中部设置有第一轴承，所述弧形压杆一侧设置有齿条，所述第一轴承两端连接于所述外壳，所述齿条一侧设置有所述限位杆，所述限位杆一侧设置有第一弹簧，所述弧形压杆一端顶部设置有所述固定块，所述弧形压杆另一端底部设置有所述固定块，所述固定块设置在所述进线口一侧所述弧形压杆一侧设置有所述驱动杆。

11、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述弧形压杆一端顶部设置有所述固定块，所述弧形压杆另一端底部设置有所述固定块。

12、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述驱动杆一端设置有第二轴承，所述第二轴承两端连接于所述外壳，所述驱动杆另一端设置有第二弹簧，所述第二弹簧一端连接的推动块。

13、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述激励线圈一端依次穿过所述夹持块、所述绕线筒以及所述壳体连接于所述第一进线口，所述感应线圈一端穿过所述壳体连接于另一组所述接线部件的所述第一进线口。

14、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述驱动电路包括激励电路和信号检测电路，所述激励电路一端通过第二进线口与所述激励线圈电性连接，所述信号检测电路通过另一组第二进线口与感应线圈电性连接。

15、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述激励电路包括激励信号发生电路、分频电路、隔离电路、整形电路与放大电路，所述激励电路通过激励信号发生电路产生频率稳定的第一信号，所述激励电路通过分频电路将第一信号转化成倍频方波信号作为参考信号ux，然后在隔离电路中使用隔离元器件，把第一信号中噪声干扰的路径切断，所述第一信号再经过整形电路与放大电路完成波形修复以及信号功率放大，最终向激励线圈输入稳定的激励信号。

16、作为本发明所述环形磁通门传感器的一种优选方案，其中：所述信号检测电路包括差动前置放大电路、相敏解调电路和低通滤波输出电路，所述前置放大电路接收所述感应线圈的检测结果信号，所述前置放大电路选用对称差分放大电路，完成对检测结果信号的共模抑制得到放大信号uy，处理完成后的放大信号uy首先经过低通滤波电路除去基波以及三次谐波得到二次谐波信号，二次谐波信号在经过所述相敏检波电路使用相敏解调器于完成信号频率的检测，得到二次谐波信号的频率，二次谐波信号的频率使用16位a/d对这些信号进行4倍频采样，将采样数据分别送入单片机，单片机在读够两个周期的采样数据后，经过电平转换通过串口发送的方式将数据送到计算机，由计算机完成最终的数据处理和分析实现获取环形磁通门传感器检测结果。

17、本发明的有益效果：骨架设计和制造保证了环形磁通门传感器的探头性能，作为磁芯的腔体，骨架保证磁芯获得尽可能大的支撑面积；其次使磁芯准确定位，但又不能让磁芯受力，骨架材质热膨胀系数与磁芯材质热膨胀系数一致，进一步提高磁通门传感器在高温环境下依旧能够完成稳定测量；

18、绕线筒通过感应线圈，对感应线圈的磁场进行感应，当增大线间距能减小感应线圈上的寄生电感，实现提高磁通门传感器的测量精度，本发明的环形磁通门设备制造成本低，测量精度高；

19、通过接线部件使得线路连接更加的便捷和省力；

20、通过保证激励频率的稳定性以及激励波形的非失真性，最终保证检测效果的准确性。

技术特征：

1.一种环形磁通门传感器，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述绕线筒(102)一侧设置有封闭盖(102a)，所述绕线筒(102)内部设置有若干夹持块(102b)，若干所述夹持块(102b)，若干所述夹持块(102b)围绕所述绕线筒(102)中轴线等间距阵列分布，所述夹持块(102b)内部设置的所述骨架(103)。

3.根据权利要求2所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述壳体(101)内部设置有第一连接块(101a)和第二连接块(101b)，所述第一连接块(101a)一侧连接于所述绕线筒(102)，所述第二连接块(101b)一侧连接于所述封闭盖(102a)。

4.根据权利要求3所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述接线部件(301)包括外壳(301a)、弧形压杆(301b)、限位杆(301c)、固定块(301d)和驱动杆(301e)，所述外壳(301a)一端开设有第一进线口(301a-1)，所述外壳(301a)另一端开设有第二进线口(301a-2)，所述外壳(301a)内部设置的所述弧形压杆(301b)，所述弧形压杆(301b)中部设置有第一轴承(301b-1)，所述弧形压杆(301b)一侧设置有齿条(301b-2)，所述第一轴承(301b-1)两端连接于所述外壳(301a)，所述齿条(301b-2)一侧设置有所述限位杆(301c)，所述限位杆(301c)一侧设置有第一弹簧(301c-1)，所述弧形压杆(301b)一端顶部设置有所述固定块(301d)，所述弧形压杆(301b)另一端底部设置有所述固定块(301d)，所述固定块(301d)设置在所述进线口(301a-1)一侧所述弧形压杆(301b)一侧设置有所述驱动杆(301e)。

5.根据权利要求4所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述弧形压杆(301b)一端顶部设置有所述固定块(301d)，所述弧形压杆(301b)另一端底部设置有所述固定块(301d)。

6.根据权利要求5所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述驱动杆(301e)一端设置有第二轴承(301e-1)，所述第二轴承(301e-1)两端连接于所述外壳(301a)，所述驱动杆(301e)另一端设置有第二弹簧(301e-2)，所述第二弹簧(301e-2)一端连接的推动块(301e-3)。

7.根据权利要求4～6任一所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述激励线圈(202)一端依次穿过所述夹持块(102b)、所述绕线筒(102)以及所述壳体(101)连接于所述第一进线口(301a-1)，所述感应线圈(203)一端穿过所述壳体(101)连接于另一组所述接线部件(301)的所述第一进线口(301a-1)。

8.根据权利要求7所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述驱动电路(401)包括激励电路(401a)和信号检测电路(401b)，所述激励电路(401a)一端通过第二进线口(301a-2)与所述激励线圈(202)电性连接，所述信号检测电路(401b)通过另一组第二进线口(301a-2)与感应线圈(203)电性连接。

9.根据权利要求8所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述激励电路(401a)包括激励信号发生电路(401a-1)、分频电路(401a-2)、隔离电路(401a-3)、整形电路(401a-4)与放大电路(401a-5)，所述激励电路(401a)通过激励信号发生电路(401a-1)产生频率稳定的第一信号，所述激励电路(401a)通过分频电路(401a-2)将第一信号转化成倍频方波信号作为参考信号ux，然后在隔离电路(401a-3)中使用隔离元器件，把第一信号中噪声干扰的路径切断，所述第一信号再经过整形电路(401a-4)与放大电路(401a-5)完成波形修复以及信号功率放大，最终向激励线圈(202)输入稳定的激励信号。

10.根据权利要求8或9所述的环形磁通门传感器，其特征在于：所述信号检测电路(401b)包括差动前置放大电路(401b-1)、相敏解调电路(401b-2)和低通滤波输出电路(401b-3)，所述前置放大电路(401b-1)接收所述感应线圈(203)的检测结果信号，所述前置放大电路(401b-1)选用对称差分放大电路，完成对检测结果信号的共模抑制得到放大信号uy，处理完成后的放大信号uy首先经过低通滤波电路(401b-3)除去基波以及三次谐波得到二次谐波信号，二次谐波信号在经过所述相敏检波电路(401b-2)使用相敏解调器于完成信号频率的检测，得到二次谐波信号的频率，二次谐波信号的频率使用16位a/d对这些信号进行4倍频采样，将采样数据分别送入单片机，单片机在读够两个周期的采样数据后，经过电平转换通过串口发送的方式将数据送到计算机，由计算机完成最终的数据处理和分析实现获取环形磁通门传感器检测结果。

技术总结
本发明公开了一种环形磁通门传感器，包括，支撑组件，其包括壳体、设置在壳体内部的绕线筒、设置于绕线筒内部的骨架，骨架整体呈环状结构；感应组件，其包括设置于骨架一侧的磁芯、设置于骨架外侧的激励线圈，激励线圈上相邻的线间距相等，设置于绕线筒外侧的感应线圈；连接组件，其包括设置于壳体一侧的接线部件，接线部件具有若干组；电路模块，其包括连接于接线部件的驱动电路。该环形磁通门传感器，提高磁通门传感器在高温环境下依旧能够完成稳定测量，通门设备制造成本低，测量精度高；通过接线部件使得线路连接更加的便捷和省力；通过保证激励频率的稳定性以及激励波形的非失真性，最终保证检测效果的准确性。

技术研发人员：辛明勇,徐长宝,高吉普,王宇,冯起辉,林呈辉,徐玉韬,祝健杨,何雨旻,张历,刘斌,陈敦辉,张缘圆,古庭赟,李博文,张后谊,唐赛秋
受保护的技术使用者：贵州电网有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13