一种挤压式磁电雷电流测量方法与传感器与流程

1.本发明涉及电子技术领域，特别是一种挤压式磁电雷电流测量方法与传感器。


背景技术：

2.电力系统是维持国民日常生活以及工业生产的重要载体，而冲击电流在工业、民用电力系统中普遍存在，冲击电流也被称为瞬态电流，其产生主要由于负载的频繁开断、负载变化等。瞬态电流持续时间很短，可达微秒级别，为非周期性电流，极大可能破坏处于电路中的相关电子设备，给电力系统的安全带来了极大的挑战性，因此对于电路系统中瞬态电流的监测十分重要。其中雷电流作为一种典型的瞬态电流，其持续时间同样在微秒级别，峰值可达几十甚至几百千安，为自然界中常见的极大脉冲电流。目前由雷电流引起的电路故障已经成为输配电线路中的主要故障。当发生雷击故障后，迅速发现并维护故障十分重要，而这些维护行为均要建立在准确测量雷电流幅值及波形的基础上。
3.输配电线路中雷电行波响应时间快、频带宽、幅值高，最常用的为罗氏线圈。罗氏线圈克服了磁性材料磁饱和的问题，利用被测导体中交流或脉冲电流产生的磁场与线圈的相互作用完成对电流的测量。但是在检测磁场时需要利用积分器，因此存在体积大、成本高、抗电磁干扰能力弱等缺点，实际使用时的便利性较差。


技术实现要素：

4.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。在本部分以及本技术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。
5.鉴于上述或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
6.因此，本发明的目的是提供一种挤压式磁电雷电流测量方法与传感器。
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种挤压式磁电雷电流测量传感器，其包括，上壳体，所述上壳体的内部设置有上磁芯，所述上壳体的一侧固定连接有固定组件一；下壳体，所述下壳体的内部设置有下磁芯，所述下壳体的一侧固定连接有与固定组件一配合连接的固定组件二；以及测量单元，所述测量单元固定设置在下壳体的内部，所述测量单元包括两个对称设置的夹板、连接在两个所述夹板一侧的永磁体、连接在两个所述夹板另一侧的磁致伸缩件、连接在两个磁致伸缩件之间的压电叠堆以及连接在两个夹板之间的弹簧伸缩柱。
8.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述上磁芯的一端与下磁芯的一端贴合接触，所述上磁芯和下磁芯的另一端分别与两个永磁体贴合接触，所述上壳体和下壳体配合连接构成有供载流电线穿过的测量通孔。
9.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述固定组件一包括固定盒、升降板、螺纹杆和固定杆，所述固定盒固定连接在上壳体的侧面，所述升降板与固定盒的内壁滑动连接，所述螺纹杆与固定盒转动连接，且螺纹杆与升降板螺纹
连接，所述固定杆固定连接在升降板的底端。
10.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述固定组件二包括固定块、自锁块和弹簧一，所述固定杆与固定块插接，所述固定块的内壁开设有自锁槽，所述自锁块与自锁槽滑动连接，所述弹簧一的两端分别与自锁块和自锁槽内壁固定连接，所述固定杆的侧面开设有与自锁块插接的固定孔。
11.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述固定组件一还包括连接在升降板底端的连接杆、设置在连接杆底端的连接板以及固定连接在连接板一侧的限位板，所述下壳体顶端连接有与限位板配合的限位槽板。
12.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述固定组件二还包括复位杆、弹簧二和按压块，所述固定块的底端开设有复位槽，所述弹簧二的两端分别与复位槽内壁和按压块固定连接，所述复位杆的底端与固定块固定连接，所述复位杆的顶端与自锁块的斜面抵触接触。
13.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量传感器的一种优选方案，其中：所述上壳体的一侧固定连接有插接块一，所述下壳体的一侧固定连接有与插接块一配合的插接块二。
14.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量方法的一种优选方案，其中：包括以下步骤，将待测量的载流导线放置在限位槽板上；
15.将上壳体与下壳体对齐，并将上壳体放置在下壳体的顶端，此时载流导线穿过测量通孔；
16.通过固定组件一和固定组件二固定上壳体和下壳体，并将载流导向固定在限位槽板和限位板之间。
17.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量方法的一种优选方案，其中：固定上壳体和下壳体时转动螺纹杆，升降板带着连接杆和固定杆向下移动，固定杆向下移动的同时向上推动按压块，待固定杆与固定块插接且固定杆移动至极限位置时松开按压块，使得自锁块与固定杆的固定孔插接，将固定块固定在当前位置并实现自锁，连接杆带着限位板同步向下移动，将载流导线固定在限位板和限位槽板之间。
18.作为本发明所述挤压式磁电雷电流测量方法的一种优选方案，其中：载流导线中流过雷电电流时，通过上磁芯、下磁芯和永磁体在其周围产生环形脉冲磁场，磁致伸缩件感应磁场，完成磁场-应力转换，磁致伸缩件挤压压电叠堆，完成应力-电场转换。
19.本发明的有益效果：
20.1、测量单元的磁致伸缩件和压电叠堆因自身特性的原因，在使用时无需外部供电，在电流产生磁场环境下，直接输出电压信号；且测量单元采用挤压工作模式，可增加其动态范围，压电叠堆相对于单片压电陶瓷而言，磁电转换效率高。
21.2、固定组件一和固定组件二的设置，在连接固定上壳体和下壳体的同时可将载流导线限位固定在限位板和限位槽板之间，方便使用，且固定组件一与固定组件二连接时，自锁块与固定杆插接，可实现自锁，有利于提升上壳体和下壳体连接时的稳定性。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用
的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
23.图1为本发明的结构示意图一。
24.图2为本发明的结构示意图二。
25.图3为本发明的剖视图。
26.图4为本发明的上壳体、下壳体和测量单元拆分状态下的结构示意图。
27.图5为本发明的测量单元的结构示意图。
28.图6为本发明的固定组件一和固定组件二的剖视图。
29.图7为本发明的固定组件一去除固定盒时的结构示意图。
30.图8为本发明的图6中a结构的放大图。
31.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
32.100、上壳体；101、上磁芯；102、固定组件一；102a、固定盒；102b、升降板；102c、螺纹杆；102d、固定杆；102d-1固定孔；102e、连接杆；102f、连接板；102g、限位板；103、插接块一；104、测量通孔；
33.200、下壳体；201、下磁芯；202、固定组件二；202a、固定块；202a-1、自锁槽；202a-2、复位槽；202b、自锁块；202c、弹簧一；202d、复位杆；202e、弹簧二；202f、按压块；203、限位槽板；204、插接块二；
34.300、测量单元；301、夹板；302、永磁体；303、磁致伸缩件；304、压电叠堆；305、弹簧伸缩柱。
具体实施方式
35.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
36.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
37.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
38.实施例1
39.参照图1～图5，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种挤压式磁电雷电流测量传感器，其包括，上壳体100、下壳体200以及测量单元300；
40.具体的，所述上壳体100的内部固定连接有上磁芯101，所述上壳体100的一侧固定连接有固定组件一102。
41.具体的，下壳体200，所述下壳体200的内部固定连接有下磁芯201，所述下壳体200的一侧固定连接有与固定组件一102配合连接的固定组件二202。
42.具体的，所述测量单元300固定安装在下壳体200的内部，所述测量单元300包括两个对称设置的夹板301、连接在两个所述夹板301一侧的永磁体302、连接在两个所述夹板
301另一侧的磁致伸缩件303、连接在两个磁致伸缩件303之间的压电叠堆304以及连接在两个夹板301之间的弹簧伸缩柱305，弹簧伸缩柱305的设置可为磁致伸缩件303和压电叠堆304提供一定的预应力，两个所述磁致伸缩件303均设置为磁致伸缩材料，磁致伸缩材料是一类具有电磁能-机械能相互转换功能的材料，压电叠堆304有若干片压电陶瓷片串并联组件，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。
43.在使用时，通过固定组件一102和固定组件二202固定连接上壳体100和下壳体200，将载流导线穿过上壳体100和下壳体200，并将载流导线的位置固定，载流导线中流过雷电电流时，载流导线的周围产生环形脉冲磁场，磁致伸缩件303感应磁场，并完成磁场-应力转换，磁致伸缩件303转换的应力作用于压电叠堆304，压电叠堆304受力，并完成应力-电场转换，使得传感器整体直接输出电压信号。
44.实施例2
45.参照图1、图2、图4、图6、图7和图8，为本发明第二个实施例，其在第一个实施例的基础上：所述上磁芯101的一端与下磁芯201的一端贴合接触，所述上磁芯101和下磁芯201的另一端分别与两个永磁体302贴合接触，所述上壳体100和下壳体200配合连接构成有供载流电线穿过的测量通孔104。
46.具体的，所述固定组件一102包括固定盒102a、升降板102b、螺纹杆102c和固定杆102d，所述固定盒102a固定连接在上壳体100的侧面，所述升降板102b与固定盒102a的内壁滑动连接，所述螺纹杆102c与固定盒102a转动连接，固定盒102a的内壁固定连接有轴承座，螺纹杆102c的底部于轴承座的内圈壁固定连接，即螺纹杆102c通过轴承座于固定盒102a转动连接，且螺纹杆102c与升降板102b螺纹连接，螺纹杆102c的顶端延伸至固定盒102a的上方，且固定盒102a开设有供螺纹杆102c穿过的通孔，所述固定杆102d固定连接在升降板102b的底端。
47.具体的，所述固定组件二202包括固定块202a、自锁块202b和弹簧一202c，所述固定杆102d与固定块202a插接，所述固定块202a的内壁开设有自锁槽202a-1，所述自锁块202b与自锁槽202a-1滑动连接，所述弹簧一202c的两端分别与自锁块202b和自锁槽202a-1内壁固定连接，所述固定杆102d的侧面开设有与自锁块202b插接的固定孔102d-1，自锁块202b的中间段设置有斜面。
48.所述固定组件一102还包括固定连接在升降板102b底端的连接杆102e、固定连接在连接杆102e底端的连接板102f以及固定连接在连接板102f一侧的限位板102g，所述下壳体200顶端固定连接有与限位板102g配合的限位槽板203，限位板102g位于限位槽板203的正上方，且限位板102g和限位槽板203均位于测量通孔104内。
49.所述固定组件二202还包括复位杆202d、弹簧二202e和按压块202f，所述固定块202a的底端开设有复位槽202a-2，所述弹簧二202e的两端分别与复位槽202a-2内壁和按压块202f固定连接，所述复位杆202d的底端与固定块202a固定连接，所述复位杆202d的顶端与自锁块202b的斜面抵触接触，按压块202f与复位槽202a-2滑动连接，弹簧二202e环绕设置在复位杆202d的外周。
50.所述上壳体100的一侧固定连接有插接块一103，所述下壳体200的一侧固定连接有与插接块一103配合的插接块二204，插接块一103和插接块二204的设置，可辅助定位连接上壳体100和下壳体200。
51.在使用时，将载流导线放置在下壳体200的限位槽板203上，将上壳体100与下壳体200对齐，并将上壳体100插接在下壳体200的顶端，此时插接块一103与插接块二204插接，然后转动螺纹杆102c，螺纹杆102c转动使得升降板102b向下移动，且升降板102b带着固定杆102d和连接杆102e同步向下移动，待固定杆102d开始移动至固定块202a内时，向上推动按压块202f，按压块202f带着复位杆202d向上移动并挤压自锁块202b，使得自锁块202b完全移动至自锁槽202a-1内，此时弹簧一202c和弹簧二202e均受力收缩，待固定杆102d移动至固定块202a内的极限位置时，松开推动按压块202f，弹簧一202c和弹簧二202e受力消失，在弹簧一202c和弹簧二202e的作用下，按压块202f恢复原位，自锁块202b与固定杆102d的固定孔102d-1插接，实现自锁，连接杆102e通过连接板102f带着限位板102g向下移动，使得限位板102g将载流导线限位固定在限位板102g和限位槽板203之间。
52.实施例3
53.参照图1～图8，为本发明第三个实施例，本实施例提供了一种挤压式磁电雷电流测量方法，其包括以下步骤，
54.s1、将待测量的载流导线放置在限位槽板203上；
55.s2、将上壳体100与下壳体200对齐，并将上壳体100放置在下壳体200的顶端，此时载流导线穿过测量通孔104；
56.s3、通过固定组件一102和固定组件二202固定上壳体100和下壳体200，并将载流导向固定在限位槽板203和限位板102g之间。
57.在s2步骤中，首先将固定上壳体100对其放置在下壳体200的顶端，然后转动螺纹杆102c，螺纹杆102c转动使得升降板102b带着连接杆102e和固定杆102d向下移动，固定杆102d向下移动的同时向上推动按压块202f，按压块202f带着复位杆202d向上移动并挤压自锁块202b，使得自锁块202b完全移动至自锁槽202a-1内，此时弹簧一202c和弹簧二202e均受力收缩，待固定杆102d与固定块202a插接且固定杆102d移动至极限位置时松开按压块202f，弹簧一202c和弹簧二202e受力消失，在弹簧一202c和弹簧二202e的作用下，按压块202f恢复原位，使得自锁块202b与固定杆102d的固定孔102d-1插接，将固定块202a固定在当前位置并实现自锁，连接杆102e带着限位板102g同步向下移动，将载流导线固定在限位板102g和限位槽板203之间。
58.优选的，载流导线中流过雷电电流时，通过上磁芯101、下磁芯201和永磁体302在其周围产生环形脉冲磁场，磁致伸缩件303感应磁场，完成磁场-应力转换，磁致伸缩件303产生的应力作用压电叠堆304上，即磁致伸缩件303挤压压电叠堆304，压电叠堆304受力并完成应力-电场转换，使得传感器整体直接输出电压信号。
59.综上所述，测量单元300的磁致伸缩件303和压电叠堆304因自身特性的原因，在使用时无需外部供电，在电流产生磁场环境下，直接输出电压信号，且压电叠堆304相对于单片压电陶瓷而言，磁电转换效率高；固定组件一102和固定组件二202的设置，在连接固定上壳体100和下壳体200的同时可将载流导线限位固定在限位板102g和限位槽板203之间，方便使用，且固定组件一102与固定组件二202连接时，自锁块202b与固定杆102d插接，可实现自锁，上壳体100和下壳体200连接时的稳定性强，且整体体积相对较小，成本较低，方便实际使用。
60.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅
是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
61.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或与实现本发明不相关的那些特征)。
62.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
63.应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。