一种高电位脉冲微小电流信号测量装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电工高压测量技术领域，特别是涉及一种高电位脉冲微小电流信号测量装置。
【背景技术】
[0002]高电位脉冲电流信号测量技术在高电压技术的发展中起着极其重要的作用，如开发紧凑型脉冲功率设备需确定快脉冲电流下绝缘介质的击穿特性，研究绝缘材料电晕特性也需确定电晕和电流的关系等。
[0003]这些高电位电流信号通常具有频率含量丰富、电磁干扰大等特点。在测量这类信号时，传统电流测量技术如电磁电流互感器、分流器以及电缆作传输线的罗氏线圈测量系统等，通常存在高频响应不够或是抗干扰及绝缘性能不足的问题。
[0004]宽频带光电检测系统采用光纤作为传输线，可实现高低压系统间的电气隔离，并具有良好的抗干扰性能。因此，将光电检测技术应用于脉冲电流信号测量，具有明显的优势。
[0005]随着光电技术发展，人们提出研究混合式光电电流互感器。该系统由罗氏线圈和光纤传输装置组成，若将混合式光电电流互感器应用于测量高电位脉冲微小电流信号，则罗氏线圈需实现宽频带及高灵敏度性能，光纤传输装置需实现宽频带及低噪声性能。而开发宽带光纤传输模块主要问题在于高频响应不够或是功耗过大。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型实施例中提供了一种高电位脉冲微小电流信号测量装置，解决了现有技术中，在低功耗的状态下，无法对脉冲微小电流信号进行测量的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例公开了如下技术方案:
[0008]本实用新型实施例提供了一种高电位脉冲微小电流信号测量装置，所述装置包括依次电连接的罗氏线圈、光纤传输装置和信号还原显示装置，其中，
[0009]所述光纤传输装置包括光纤、高压侧电路和低压侧电路，所述光纤的两端分别连接高压侧电路和低压侧电路，所述高压侧电路和所述罗氏线圈电连接，所述低压侧电路和所述信号还原显示装置电连接。
[0010]优选地，所述罗氏线圈包括自积分线圈、积分电阻和骨架，所述自积分线圈与所述积分电阻电连接，所述骨架上均匀密绕偶数层所述自积分线圈，所述骨架内还埋有一圈所述自积分线圈。
[0011]优选地，所述高压侧电路包括前置运放电路、高压侧驱动电路和电光转换器，所述高压侧驱动电路包括稳压芯片，所述前置运放电路一端与所述自积分线圈电连接、另一端与所述稳压芯片的一端电连接，所述稳压芯片的另一端和所述电光转换器的输入端电连接，所述电光转换器的输出端与所述光纤连接。
[0012]优选地，所述低压侧电路包括光电转换器和隔直电路，所述光电转换器的输出端与所述隔直电路电连接，所述光电转换器的输入端与所述光纤连接。
[0013]优选地，所述罗氏线圈还包括金属外壳，所述骨架、积分电阻和自积分线圈位于所述金属外壳内。
[0014]优选地，所述光纤传输装置还包括金属盒，所述高压侧电路和所述低压侧电路分别位于所述金属盒内。
[0015]优选地，所述信号还原显示装置包括阴极射线示波器。
[0016]优选地，所述骨架为磁性骨架。
[0017]优选地，所述高压侧电路还包括供电电源。
[0018]由以上技术方案可见，本实用新型实施例提供的高电位脉冲电流微小信号测量装置，包括依次电连接的罗氏线圈、光纤传输装置和信号还原显示装置，其中，所述光纤传输装置包括光纤、高压侧电路和低压侧电路，所述光纤的两端分别连接高压侧电路和低压侧电路，所述高压侧电路和所述罗氏线圈电连接，所述低压侧电路和所述信号还原显示装置电连接。该装置中的罗氏线圈具有宽频带和高灵敏度性能，光纤传输装置实现了宽频带和低噪声，实现了整个装置测量精度高，工作稳定，可用于复杂电磁环境下高电位脉冲电流信号的测量。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例提供的一种罗氏线圈的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型实施例提供的一种高压侧电路的结构示意图；
[0023]图4为本实用新型实施例提供的一种低压侧电路的结构示意图；
[0024]图5(a)为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置的幅频特性图；
[0025]图5(b)为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置的相频特性图；
[0026]图6为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置方波响应图；
[0027]图7为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置脉冲响应图；
[0028]图1-图7，符号表示:
[0029]1-罗氏线圈，2-高压侧电路，3-光纤，4-低压侧电路，5-信号还原显示装置，11-积分电阻，12-自积分线圈，13-骨架，21-前置运放电路，22-高压侧驱动电路，23-电光转换器，41-光电转换器，42-隔直电路。
【具体实施方式】
[0030]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0031]参见图1，为本实用新型实施例提供的一种高电位脉冲微小电流信号测量装置的结构示意图，所述装置包括依次电连接的罗氏线圈1、光纤传输装置和信号还原显示装置5，其中，所述光纤传输装置包括光纤3、高压侧电路2和低压侧电路4，所述光纤3的两端分别连接高压侧电路2和低压侧电路4，所述高压侧电路2和所述罗氏线圈I电连接，所述低压侧电路4和所述信号还原显示装置5电连接。
[0032]图2为本实用新型实施例提供的一种罗氏线圈的结构示意图，所述罗氏线圈I包括自积分线圈12、积分电阻11和骨架13，所述自积分线圈12与所述积分电阻11电连接，所述骨架13上均匀密绕偶数层所述自积分线圈12，所述骨架13内埋有一圈所述自积分线圈12。
[0033]如图2，所述罗氏线圈I是基于电磁感应原理工作，通过测量自积分线圈12中的感应电动势就可以测量一次侧的电流信号，并实现了一次侧和二次侧间电气隔离。在满足一定条件下，罗氏线圈I相当于一个比例器，在这种参数情况下，罗氏线圈I中的线圈称作自积分线圈，适合测量高频电流信号。
[0034]要拓展自积分线圈12的频带，可使自积分线圈12杂散电容和积分电阻11尽可能小，而自积分线圈12自身电感尽可能大，如增加自积分线圈12匝数。但是，自积分线圈12灵敏度大小与频带宽度之间是矛盾的。对于确定的骨架13来讲，积分电阻11跟自积分线圈12匝数的选取实际存在一个最优搭配。
[0035]对于用于测量高频信号的罗氏线圈I来说，由于自积分线圈12杂散参数对线圈频带的影响，利用公式计算所得的频带往往存在较大的误差，所以必须考虑自积分线圈12的分布参数效应，并把自积分线圈12视为一根传输导线。影响自积分线圈12高频性能的决定性因素是积分电阻11与自积分线圈12波阻抗的比值，只有当积分电阻11远小于自积分线圈12波阻抗时，自积分线圈12才具有良好的高频性能，并且可以极大减小阻抗不匹配对测量带来的影响。通过改变自积分线圈12的结构可以达到改变自积分线圈12波阻抗的目的。例如，增加绕线匝数以增大自积分线圈12电感;减小绕线直径及增大选择匝间距离以减小杂散电容。但是，改变自积分线圈12结构时也必须考虑到灵敏度的变化，保证罗氏线圈I的性能可满足测量要求。
[0036]选择磁性材料作为线圈的骨架13，可以增大自积分线圈12的自感。这样就使得自积分条件更容易满足，所述罗氏线圈I的灵敏度在设计时有更大的裕度，同时减小了罗氏线圈I测量陡脉冲信号的平顶降，即拓宽了罗氏线圈I的低频响应段。因此，本实用新型实施例选用了适用于测量高频信号的N1-Zn铁氧体磁芯作为自积分线圈12的骨架13。
[0037]匝数的选择与积分电阻11的选择是相互矛盾。积分电阻11不变时，当匝数增加，自积分线圈12自身电感增加，自积分线圈12下限截止频率降低，自积分线圈12频带变宽，但是灵敏度下降。这时，如果增大积分电阻11，灵敏度增大，但是自积分线圈12频带变窄。为了使罗氏线圈I具有较宽的频带和合适的灵敏度，综合考虑各种因素后，最终选择罗氏线圈I的积分电阻11为50Ω，自积分线圈12的匝数为10，并合理选择绕线芯径。这样，可得罗氏线圈I的理论灵敏度为5V/A。
[0038]图3为本实用新型实施例提供的一种高压侧电路的结构示意图，所述高压侧电路2包括前置运放电路21、高压侧驱动电路22和电光转换器23，所述高压侧驱动电路22包括稳压芯片，所述前置运放电路21 —端与所述自积分线圈12电连接、另一端与所述稳压芯片的一端电连接，所述稳压芯片的