專利名稱：一種監測雷電流波形的線圈裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種監測雷電流波形的線圈裝置，屬于雷電科學與技術領域。
背景技術：
雷電是發生在大氣層中的聲、光、電物理現象，它給人類的生活帶來很大影響，雷 電造成的災害自古代一直威脅著人類和地球上的一切生物。隨著科學技術的發展，雷電除 對生命造成危害外，更嚴重的是對電力系統、航空航天、郵電通訊、石油化工、電子工業等許 多行業都造成危害。在自然界中產生的雷電流存在測量和監測的問題，為了更好的研究雷電流的特 性參數，根據IEC6164-1和IEC61051-1等國際標準規定沖擊電流的波形有1/20 μ s， 4/10 μ s，8/20 μ s，30/80 μ s，2ms 方波，10/350 μ s 以及 10/1000 μ s 等波形，沖擊電流的幅 值可達幾十到數百kA以上。自然界中實際發生雷擊時，產生的雷電流波形及雷電流幅值的測量采集是個難 題。因為雷電波頻帶很寬，低至幾十Hz，高至上MHz，而且幅值很大，可高達IOOkA以上。大 部分線圈傳感器難以同時滿足寬頻帶大幅值兩個要求。一種測量方法為采用低阻值和極低 電感值的電阻器，它的阻值一般在0. ImQ ΙΟπιΩ，能測量的沖擊電流范圍為幾千安至上 百千安，在實際的應用中，會在它上面形成一個很高的電壓，導致波形的采集存在一定的問 題，因而對采集設備應提出耐壓較高的要求。如果處理不當，會造成采集設備的損壞。另一 種測量方法是利用空芯Rogowski線圈原理。Rogowski線圈被廣泛地應用于穩態交流和瞬 態電流的測量領域。由于空芯Rogowski線圈沒有鐵芯，互感不可能很大，這就決定了空芯 線圈感應信號不可能很大，信噪比不高，往往需要有源積分器就近對信號積分放大，而積分 電路又存在著溫度漂移的問題，因此給Rogowski線圈長期穩定性帶來了不確定因素，在使 用中受到了很多限制。發明內容為了解決上述問題，本實用新型提出一種監測雷電流波形的線圈裝置，在 Rogowski空芯線圈原理的基礎上加入磁性材料，來改善空芯線圈的不足，優化線圈參數，提 高抗飽和能力以及線圈的測量精度。本實用新型為解決其技術問題采用如下技術方案一種監測雷電流波形的線圈裝置，包括羅氏線圈、電流母線、電流監測電路，羅氏 線圈兩端連接在電流監測電路的采樣電阻兩端，電流母線穿過羅氏線圈中心，還包括環形 磁性材料骨架、羅氏線圈均勻地繞制在環形磁性材料骨架上，且線圈的終點必須回繞到線 圈的起點，構成閉環線圈。本實用新型的有益效果如下1、監測雷電流波形線圈與被測電流是通過磁場耦合的，沒有直接的電氣連接，有 良好的電氣絕緣，工作安全可靠，無高壓危險。2、測量范圍寬，雷電流測量范圍可以從幾A到幾十kA，滿足雷電流的幅值范圍，抗 磁飽和能力強。[0014]3、頻率響應范圍寬，可從0. IHz 100MHz，工作頻率范圍在雷電流的頻譜范圍以 內。4、測量精度高，為0.5%。5、輸出以電壓形式輸出，將其電壓轉換為數字電壓的形式，便于存儲。6、該線圈裝置體積小，重量輕，便于安裝使用。
圖1本實用新型的裝置結構圖。其中，1、羅氏線圈；2、電流母線；3、電流監測電 路。圖2本實用新型的等效電路圖。圖3線圈橫截面。
具體實施方式
下面對本發明創造做進一步詳細說明監測雷電流波形的線圈裝置結構如圖1所示，在一個界面均勻的環形軟磁材料骨 架上，均勻密繞N (N=200 400)匝線圈后，再將線圈兩端接上采樣電阻來測量電流。在繞 制線圈時，要求必須“回繞”一周，即沿著任意閉曲面環繞線圈，當繞到終點后再稀疏回繞到 起點，這樣垂直于線圈平面變化的外磁場在回線及大線匝中產生的感應電壓方向相反而相 互抵消，可以較好的補償外磁場垂直分量的干擾。監測雷電流波形線圈裝置的工作原理假設載流導體中流過的電流為ijt)，根據
安培環路定理
權利要求1. 一種監測雷電流波形的線圈裝置，包括羅氏線圈、電流母線、電流監測電路，羅氏線 圈兩端連接在電流監測電路的采樣電阻兩端，電流母線穿過羅氏線圈中心，其特征在于還 包括環形磁性材料骨架、羅氏線圈均勻地繞制在環形磁性材料骨架上，且線圈的終點必須 回繞到線圈的起點，構成閉環線圈。
專利摘要本實用新型涉及一種監測雷電流波形的線圈裝置，屬于雷電科學與技術領域。該線圈裝置，包括羅氏線圈、電流母線、電流監測電路，羅氏線圈兩端連接在電流監測電路的采樣電阻兩端，電流母線穿過羅氏線圈中心，還包括環形磁性材料骨架、羅氏線圈均勻地繞制在環形磁性材料骨架上，且線圈的終點必須回繞到線圈的起點，構成閉環線圈。該線圈裝置體積小、重量輕、測量精度高、工作安全可靠。
文檔編號G01R15/18GK201917603SQ20112000046
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月4日 優先權日2011年1月4日
發明者唐宏科, 李祥超, 柴健, 王金虎 申請人:南京信息工程大學