一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了属于仪器校准技术领域的一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置，标定装置包括由标准电压信号源，标定装置，同轴衰减器，50Ω的示波器和50Ω同轴电缆组成；具体步骤为：安装待标定脉冲电流传感器至标定装置内，连接系统，标定装置谐振补偿，待标定传感器灵敏度和线性工作范围标定，待标定传感器工作频带标定。本发明能够显著提高标定系统的工作带宽，改善脉冲响应特性，在较宽频带范围内对局部放电脉冲电流传感器进行精密标定，给出工作频带宽度、灵敏度，线性工作范围等。提高局部放电测量用脉冲电流传感器的准确性和一致性。该装置同样适用于其他应用场合下的脉冲电流传感器的精密标定。
【专利说明】
-种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置
技术领域
[0001] 本发明属于仪器校准技术领域，特别设及一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定 方法和装置，特别是用于电气设备局部放电的在线监测领域的脉冲电流传感器精密标定。
【背景技术】
[0002] 脉冲电流测量法是电气设备局部放电在线监测和带电检测的重要方法之一。目 前，脉冲电流法主要依靠基于磁场禪合原理的脉冲电流传感器来实现测量。局部放电脉冲 电流信号呈现信号幅值小，脉冲上升时间极短，脉冲宽度较短等特点。
[0003] -般应用中，需要通过特定的标定方法获取脉冲电流传感器工作带宽、灵敏度和 线性工作范围等参数。脉冲电流传感器标定回路的杂散电容和杂散电感会显著影响标定装 置的频带宽度，造成标定源信号谐振失真，脉冲响应特性下降，给出不准确的标定结果。现 有技术中尚没有专口用于精密标定脉冲电流传感器的方法和装置，特别是能够适用于不同 规格电流传感器的一致化精密标定方法和装置。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置，其特征 在于，所述宽频带精密标定装置由标准电压信号源1，标定装置2,同轴衰减器3,入口阻抗为 50 Q的示波器4组成，各部分之间用50 Q同轴电缆5串联;其中，标定装置为中屯、电流导杆 2.3的两头各穿过固定盘2.1的中屯、孔，并用紧固螺母2.5固定，BNC接头2.4紧固在中屯吨流 导杆2.3两端;在固定盘2.1上，W中屯、孔为中屯、，呈福射状开有8个调节滑道2.6，导电连杆 2.2两头分别插入两个固定盘2.1上的调节滑道2.6内，两头分别用紧固螺母2.5固定组成。
[0005] 所述导电连杆呈45°圆周角在固定盘2.1上均匀等间隔分布，即8个调节滑道2.6均 匀等间隔分布，且导电连杆2.2距离中屯、电流导杆2.3的距离通过调节滑道2.6进行调节。
[0006] 所述两个固定盘保持平行，其间距由导电连杆2.2和中屯、电流导杆2.3长度确定。
[0007] 所述固定盘的间距通过选用不同长度的导电连杆2.2和中屯、电流导杆2.3进行调 节，W控制系统的杂散电容和杂散电感，保证装置的脉冲响应特性和宽频带特性。
[000引所述中屯、电流导杆一端的BNC接头用于连接同轴电缆5输入信号，另一端的BNC接 头用于连接同轴衰减器3。
[0009] 所述固定盘、中屯、电流导杆、导电连杆和紧固螺母均由纯铜材料制成;BNC接头使 用军规高性能产品。
[0010] -种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0011] 步骤1，首先将待标定脉冲电流传感器安装在标定装置2内部；
[0012] 步骤2,将标准电压信号源1输出的电压信号经50 Q同轴电缆5注入标定装置2的一 端，信号经标定装置2另一端BNC接头传输至同轴衰减器3,再经50 Q同轴电缆5传输至入口 阻抗为50 Q的示波器4,观察信号的幅值;并入地形成校正电流信号，最终W电压信号的形 式被示波器观测和记录；
[0013] 步骤3,用入口阻抗为50 Q的示波器4同时测量待标定脉冲电流传感器的输出电压 信号，根据待标定传感器的频带范围，固定标准电压信号源1的正弦电压信号输出幅值不 变，通过调节电压源信号的大小和频率，能够获取被标定传感器的频带宽度、灵敏度和线性 工作范围；
[0014] 步骤4,根据待标定传感器的工作频带，固定标准电压信号源1的输出幅值，连续调 节标准电压信号的频率，观察示波器测得的信号在该频段范围内是否存在信号谐振现象； 如果发生谐振，放松紧固螺母2.5,同时调整导电连杆2.2距离中屯、电流导杆2.3的位置，直 至信号谐振现象减弱或消失；
[0015] 步骤5,待标定传感器灵敏度和线性工作范围标定，选取合适频率的正弦信号输出 Vs,逐渐增大Vs的幅值，利用示波器同时测量标定源信号Vs的幅值和待标定传感器的输出信 号Vo的幅值；
[0016] 步骤6,待标定传感器工作频带标定，在待标定传感器的线性工作范围内选取幅值 为Vs的正弦信号输出，逐渐增大Vs的频率，利用示波器同时测量待标定传感器的输出信号Vo 的幅值和频率;逐点描绘待标定脉冲电流传感器的幅频响应曲线，按照3地带宽准则确定待 标定传感器的工作频带。
[0017] 本发明的有益效果是利用示波器入口 50 Q精密无感电阻将电压信号源转化为精 密标定电流，减小了系统回路的电磁谐振对标定电流的影响，提高了宽频带范围内的标定 准确性和可靠性。应用所述发明标定方法和装置，可W实现不同结构传感器的一致化精密 标定，考核脉冲电流传感器在电气设备局部放电检测中的灵敏度和准确性。该方法和装置 同样适用于其他应用场合下的磁场禪合式脉冲电流传感器的精密标定。
【附图说明】
[0018] 图1为脉冲电流传感器的宽频带精密标定的流程图。
[0019] 图2为标定装置结构框图。
[0020] 图3为标定装置前视半剖结构图。
[0021 ]图4为所述标定装置顶视图。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置，下面结合附图和 实例进一步说明。
[0023] 如图2、图3、图4所示标定装置的结构图。所述宽频带精密标定装置由标准电压信 号源1，标定装置2，同轴衰减器3，入口阻抗为50 Q的示波器4等组成，各部分之间用50 Q同 轴电缆5串联;其中，标定装置由在两个固定盘2.1中屯、孔内用紧固螺母2.5固定中屯、电流导 杆2.3，BNC接头2.4紧固在中屯、电流导杆2.3两端；中屯、电流导杆一端的BNC接头用于连接同 轴电缆5输入信号，另一端的BNC接头用于连接同轴衰减器3。在固定盘2.1上，W中屯、孔为中 屯、，呈福射状布置开有8个调节滑道2.6，导电连杆2.2两头分别插入两个固定盘2.1上的调 节滑道2.6内，两头分别用紧固螺母2.5固定组成。其中，导电连杆2.2呈45°圆周角在固定盘 2.1上均匀等间隔分布，即8个调节滑道2.6均匀等间隔分布，且导电连杆2.2距离中屯、电流 导杆2.3的距离通过调节滑道2.6进行调节。
[0024] 所述两个固定盘保持平行，其间距由导电连杆2.2和中屯、电流导杆2.3长度确定。 固定盘的间距通过选用不同长度的导电连杆2.2和中屯、电流导杆2.3进行调节，W控制系统 的杂散电容和杂散电感，保证装置的脉冲响应特性和宽频带特性。
[0025] 所述固定盘、中屯、电流导杆、导电连杆和紧固螺母均由纯铜材料制成;BNC接头使 用军规高性能产品。
[0026] 如图1所示脉冲电流传感器的宽频带精密标定的流程图，包括如下步骤：
[0027] 步骤SlO，首先将待标定脉冲电流传感器安装在标定装置2内部；
[0028] 步骤S20,将标准电压信号源1输出的电压信号经50 Q同轴电缆5注入标定装置2的 一端，信号经标定装置2另一端BNC接头传输至同轴衰减器3,再经50 Q同轴电缆5传输至入 口处的阻抗(50 Q精密无感电阻）为50 Q的示波器4,电流信号经标准电压信号源1、标定装 置2、同轴衰减器3、示波器4和50 Q同轴电缆5形成闭合回路;从示波器4观察信号的幅值幅 值化并入地形成校正电流信号，最终W电压信号的形式被示波器观测和记录。
[0029] 步骤S30,用入口阻抗为50 Q的示波器4同时测量待标定脉冲电流传感器的输出电 压信号，根据待标定传感器的频带范围，固定标准电压信号源1的正弦电压信号输出幅值不 变，通过调节电压源信号的大小和频率，能够获取被标定传感器的频带宽度、灵敏度和线性 工作范围；
[0030] 步骤S40,根据待标定传感器的工作频带，固定标准电压信号源1的输出幅值，连续 调节标准电压信号的频率，观察示波器测得的信号在该频段范围内是否存在信号谐振现 象。如果发生谐振，放松紧固螺母2.5,同时调整导电连杆2.2距离中屯、电流导杆2.3的位置， 直至信号谐振现象减弱或消失；
[0031] 步骤S50,待标定传感器灵敏度和线性工作范围标定，选取合适频率的正弦信号输 出Vs,逐渐增大Vs的幅值，利用示波器同时测量标定源信号Vs的幅值和待标定传感器的输出 信号Vo的幅值;本发明中，系统阻性负载为示波器入口精密无感电阻，因此正弦信号Vs激励 下对应的回路电流Is可W视为
通过示波器记录的待标定传感器的最小响应和 线性工作范围均用回路电流进行表征，即灵敏度(mV/mA)，线性工作范围(mA);
[0032] 步骤S60,待标定传感器工作频带标定，在待标定传感器的线性工作范围内选取幅 值为Vs的正弦信号输出，逐渐增大Vs的频率，利用示波器同时测量待标定传感器的输出信号 Vo的幅值和频率;逐点描绘待标定脉冲电流传感器的幅频响应曲线，按照3地带宽准则确定 待标定传感器的工作频带。
[0033] 上述局部放电脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法和装置，利用标准电压信号 源（1)产生标定源电压信号，通过同轴结构的标定装置(2)固定待标定传感器，利用同轴衰 减器(3)限制信号强度保护示波器，利用入口阻抗为50 Q的示波器(4)进行标定回路和传感 器输出的同步测量。其中，巧妙利用示波器入口处的精密无感电阻将标定源电压信号转化 为回路电流信号。
[0034] 该方法和装置中，通过调节标定装置(2)消除谐振，且电气回路均为同轴电缆连 接，有效保证了标定系统的脉冲响应特性和宽频带特性，能够在较宽频带范围内对脉冲电 流传感器进行标定，考核不同规格传感器的标定一致性和准确性。
【主权项】
1. 一种脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述宽频带精密标定装 置由装置由标准电压信号源（1)，标定装置(2)，同轴衰减器(3)，入口阻抗为50 Ω的示波器 (4)组成，各部分之间用50 Ω同轴电缆(5)串联;其中，标定装置由中心电流导杆(2.3)的两 头穿过固定盘(2.1)中心孔后用紧固螺母(2.5)固定;BNC接头（2.4)紧固在中心电流导杆 (2.3)两端;在固定盘(2.1)上，以中心孔为中心，呈辐射状布置开有8个调节滑道(2.6)，导 电连杆(2.2)两头分别插入两个固定盘(2.1)上的调节滑道(2.6)内，两头分别用紧固螺母 (2.5)固定组成。2. 根据权利要求1所述脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述导电 连杆呈45°圆周角在固定盘（2.1)上均匀等间隔分布，即8个调节滑道（2.6)均匀等间隔分 布，且导电连杆(2.2)距离中心电流导杆(2.3)的距离通过调节滑道(2.6)进行调节。3. 根据权利要求1所述脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述两个 固定盘保持平行，其间距由导电连杆(2.2)和中心电流导杆(2.3)长度确定。4. 根据权利要求1所述脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述固定 盘的间距通过选用不同长度的导电连杆(2.2)和中心电流导杆(2.3)进行调节，以控制系统 的杂散电容和杂散电感，保证装置的脉冲响应特性和宽频带特性。5. 根据权利要求1所述脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述中心 电流导杆一端的BNC接头用于连接同轴电缆(5)输入信号，另一端的BNC接头用于连接同轴 衰减器(3)。6. 根据权利要求1所述脉冲电流传感器的宽频带精密标定装置，其特征在于，所述固定 盘、中心电流导杆、导电连杆和紧固螺母均由纯铜材料制成;BNC接头使用军规高性能产品。7. -种脉冲电流传感器的宽频带精密标定方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，首先将待标定脉冲电流传感器安装在标定装置(2)内部； 步骤2,将标准电压信号源（1)输出的电压信号经50 Ω同轴电缆(5)注入标定装置(2)的 一端，信号经标定装置(2)另一端BNC接头传输至同轴衰减器(3)，再经50 Ω同轴电缆(5)传 输至入口阻抗为50 Ω的示波器(4)，观察信号的幅值;并入地形成校正电流信号，最终以电 压信号的形式被示波器观测和记录； 步骤3,用入口阻抗为50 Ω的示波器4同时测量待标定脉冲电流传感器的输出电压信 号，根据待标定传感器的频带范围，固定标准电压信号源（1)的正弦电压信号输出幅值不 变，通过调节电压源信号的大小和频率，能够获取被标定传感器的频带宽度、灵敏度和线性 工作范围； 步骤4,根据待标定传感器的工作频带，固定标准电压信号源1的输出幅值，连续调节标 准电压信号的频率，观察示波器测得的信号在该频段范围内是否存在信号谐振现象，如果 发生谐振，放松紧固螺母(2.5)，同时调整导电连杆(2.2)距离中心电流导杆(2.3)的位置， 直至信号谐振现象减弱或消失； 步骤5,待标定传感器灵敏度和线性工作范围标定，选取合适频率的正弦信号输出Vs，逐 渐增大Vs的幅值，利用示波器同时测量标定源信号Vs的幅值和待标定传感器的输出信号V0 的幅值； 步骤6,待标定传感器工作频带标定，在待标定传感器的线性工作范围内选取幅值为Vs 的正弦信号输出，逐渐增大Vs的频率，利用示波器同时测量待标定传感器的输出信号Vo的幅 值和频率;逐点描绘待标定脉冲电流传感器的幅频响应曲线，按照3dB带宽准则确定待标定 传感器的工作频带。
【文档编号】G01R35/00GK105954697SQ201610394047
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】张强, 郑书生, 李成榕, 程阳春, 唐志国
【申请人】华北电力大学