测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置及方法与流程

本发明涉及磁场传感器，具体而言，涉及一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置及方法。

背景技术：

1、感应式磁场传感器作为一种非接触式宽频电流传感装置，需要对其动态特性进行校验，而阶跃响应试验是一种校验动态性能的有效途径。阶跃响应是指输入量发生阶跃变化时传感装置的输出响应。阶跃响应的性能指标为上升时间，上升时间体现了传感装置的响应速度，因此，通过测量阶跃响应的上升时间能够分析和比较传感装置的动态性能。

2、现有的电流传感装置的阶跃响应测量装置仅适用于接触式传感器，即：要使电流流经传感装置。其中，典型的接触式传感器为分流器。目前，非接触式电流传感器越来越多，其中，感应式磁场传感器为典型非接触式电流传感器。然而，接触式传感器的阶跃响应测量装置无法测试感应式磁场传感器的阶跃响应的上升时间，也就无法测试感应式磁场传感器的动态性能。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提出了一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，旨在解决现有技术中接触式传感器的阶跃响应测量装置无法测试感应式磁场传感器的动态性能的问题。本发明还提出了一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法。

2、一个方面，本发明提出了一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，该装置包括：金属材质的外壳、置于外壳外的直流电压源、充电电阻和同轴电缆、以及置于外壳内的继电器、导电杆和绝缘材质的承载装置；其中，直流电压源的正极通过充电电阻与同轴电缆的内芯的第一端电连接，同轴电缆的内芯的第二端通过继电器与导电杆的第一端电连接，导电杆的第二端与外壳相连接；同轴电缆的外皮的第一端与直流电压源的负极电连接且接地，同轴电缆的外皮的第二端与外壳电连接；继电器的触发控制端用于与置于外壳外的触发信号源电连接；承载装置设置于导电杆上，用于承载感应式磁场传感器，感应式磁场传感器用于与置于外壳外的数字示波器电连接。

3、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置中，导电杆、继电器与同轴电缆均处于同一直线且均对应于外壳的轴向中心线处。

4、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置还包括：连接头；其中，外壳的与导电杆相对的侧壁开设有通孔，连接头的母座设置于通孔处；同轴电缆的内芯的第二端与连接头的公头的内芯电连接，连接头的公头插设于连接头的母座，连接头的母座的内芯与继电器电连接；同轴电缆的外皮的第二端与连接头的公头的外壳电连接，连接头的母座的壳体与外壳电连接。

5、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置中，继电器朝向导电杆的端部设置有插接头，导电杆朝向继电器的端部开设有插接孔，插接头插设于插接孔内。

6、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置中，承载装置为绝缘材质的环状体，环状体套设于导电杆的外部，环状体设置有开口，感应式磁场传感器插设于开口内。

7、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置中，外壳包括：顶盖和顶部开口的壳体；其中，顶盖与壳体的顶部可拆卸地连接；导电杆的第二端与壳体的内底壁相连接；壳体的侧壁开设有两个通孔，其中一个通孔用于穿设继电器与触发信号源之间的电缆线，另一个通孔用于穿设感应式磁场传感器与数字示波器之间的电缆线。

8、本发明中，通过直流电压源向同轴电缆通入直流电，触发信号源产生的触发电压控制继电器动作，同轴电缆产生阶跃电流，进而产生磁场，感应式磁场传感器通过绝缘材质的承载装置设置于导电杆上，感应式磁场传感器产生感应信号，数字示波器根据感应信号计算感应式磁场传感器的阶跃响应上升时间，这样，能够对感应式磁场传感器进行阶跃响应测试，测量出感应式磁场传感器的阶跃响应的上升时间，进而能够更真实地测试感应式磁场传感器的动态性能，解决了现有技术中接触式传感器的阶跃响应测量装置无法测试感应式磁场传感器的动态性能的问题，提高了对感应式磁场传感器性能的甄别能力，确保了宽频电流信号测量的可靠度，更利于输电系统的安全稳定运行。

9、另一方面，本发明还提出了一种利用本发明的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法，该方法包括如下步骤：阶跃电流产生步骤，向同轴电缆通入直流电，触发信号源产生的触发电压控制继电器动作，同轴电缆产生阶跃电流；感应信号产生步骤，阶跃电流在外壳内产生磁场，感应式磁场传感器感应磁场并产生感应信号；确定步骤，数字示波器接收感应信号，并对感应信号进行处理确定感应式磁场传感器阶跃响应上升时间的初始计算值；计算步骤，根据感应式磁场传感器阶跃响应上升时间的初始计算值、阶跃电流的固有上升时间和数字示波器的固有上升时间计算感应式磁场传感器的阶跃响应上升时间。

10、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法中，确定步骤进一步包括：还原子步骤，数字示波器接收感应信号，并将感应信号还原为阶跃响应波形曲线；确定子步骤，根据阶跃响应波形曲线计算感应式磁场传感器阶跃响应上升时间的初始计算值。

11、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法中，计算步骤中，根据公式计算感应式磁场传感器的阶跃响应上升时间tr；式中，t为感应式磁场传感器阶跃响应上升时间的初始计算值、ts为阶跃电流的固有上升时间、to为数字示波器的固有上升时间。

12、进一步地，上述测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法中，阶跃电流产生步骤中，通过改变同轴电缆的长度可调节阶跃电流的脉宽。

13、本发明能够对感应式磁场传感器进行阶跃响应测试，测量出感应式磁场传感器的阶跃响应的上升时间，进而能够更真实地测试感应式磁场传感器的动态性能，提高了对感应式磁场传感器性能的甄别能力，确保了宽频电流信号测量的可靠度，更利于输电系统的安全稳定运行。

技术特征：

1.一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，包括：金属材质的外壳(1)、置于所述外壳(1)外的直流电压源(2)、充电电阻(3)和同轴电缆(4)、以及置于所述外壳(1)内的继电器(5)、导电杆(6)和绝缘材质的承载装置(7)；其中，

2.根据权利要求1所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，所述导电杆(6)、所述继电器(5)与所述同轴电缆(4)均处于同一直线且均对应于所述外壳(1)的轴向中心线处。

3.根据权利要求1所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，还包括：连接头(9)；其中，

4.根据权利要求1所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，所述继电器(5)朝向所述导电杆(6)的端部设置有插接头，所述导电杆(6)朝向所述继电器(5)的端部开设有插接孔，所述插接头插设于所述插接孔内。

5.根据权利要求1所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，所述承载装置(7)为绝缘材质的环状体，所述环状体套设于所述导电杆(6)的外部，所述环状体设置有开口，所述感应式磁场传感器(8)插设于所述开口内。

6.根据权利要求1所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置，其特征在于，所述外壳(1)包括：顶盖(11)和顶部开口的壳体(12)；其中，

7.一种利用权利要求1至6中任一项所述测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法，其特征在于，所述确定步骤进一步包括：

9.根据权利要求7所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法，其特征在于，所述计算步骤中，

10.根据权利要求7所述的测量感应式磁场传感器阶跃响应的方法，其特征在于，所述阶跃电流产生步骤中，

技术总结
本发明提供了一种测量感应式磁场传感器阶跃响应的装置及方法，装置包括：外壳、置于外壳外的直流电压源、充电电阻和同轴电缆、置于外壳内的继电器、导电杆和绝缘材质的承载装置；直流电压源的正极通过充电电阻与同轴电缆内芯的第一端电连接，同轴电缆内芯的第二端通过继电器与导电杆的第一端电连接，导电杆的第二端与外壳连接；同轴电缆外皮的第一端与直流电压源的负极电连接且接地，同轴电缆外皮的第二端与外壳电连接；继电器的触发控制端与触发信号源电连接；承载装置设置于导电杆上以承载感应式磁场传感器，感应式磁场传感器与数字示波器电连接。本发明能对感应式磁场传感器进行阶跃响应测试，进而能更真实地测试感应式磁场传感器的动态性能。

技术研发人员：范佳威,龙兆芝,李文婷,胡康敏,刘少波,彭文鑫,周峰,殷小东,雷民
受保护的技术使用者：中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12