专利名称:数字式线圈匝数测量装置的制作方法
本发明属于电量的计量装置。
已有的线圈匝数测量装置一般可分为两类，一类是“磁压比较法”，包括“磁压——相位比较法”；另一类是“法拉第电磁感应原理”，根据被测绕组产生的感应电压测得其匝数。对后一类通常采用非闭合磁路变压器法，单线圈激励磁场，励磁源用外加的稳幅振荡源。其缺点是测量范围小，测量误差大，需要复杂的修正补偿措施和电路，一般只适应于线圈内径大于5mm，小于100mm的普通线圈，对于小口径，大口径，厚度大以及异形的线圈，适应性差。
本发明的目的是提供一种测量精度高，测量范围大，适应性强，可以测量内径不小于1mm的各种形状的线圈的匝数，同时可探测线圈内部短路，电路简单的数字式线圈匝数测量装置。
本发明由测试环路、衰减器、AC／DC转换器、滤波器、双积分A／D转换器、显示器和补偿电路等部分组成。测试环路中有一个由高导磁率的软磁材料组成的闭合磁回路作为测试框架，其上套有三个线圈励磁线圈Tm、参考线圈Tr和被测线圈Tx。市电u～作为励磁源通过Tm对整个闭合磁回路进行励磁，这时在Tr和Tx上分别产生感应电压ur和ux，根据电磁感应定律，在一个闭合磁回路中两个线圈的感应电动势与它们的匝数成比例，由此可推得Tx的匝数Nx为Nx＝ (ux)/(ur) ·Nr其中Nr为参考线圈Tr的匝数。
ux与ur分别通过两路高精度AC／DC转换器，变换成直流电压Ux和Ur，送到双积分A／D转换器，作为其输入电压和参考电压。在双积分A／D转换器中，实际上是把Ux和Ur进行比较(相除)，其输出即为Ux与Ur的比值再乘上一个系数(1000)。如果把Nr设定为某一固定值，则可以从显示器直接读得被测线圈的匝数。
显而易见，在ux输入到AC／DC转换器之前加一衰减器，即可扩大测量范围。
探测线圈短路时，将上述的测试框架的上部横杆掀开，成为U形铁芯，其下横杆绕有励磁线圈T′m和参考线圈T′r，另有两个输入取样线圈T′x1、T′x2，绕在U形铁芯两端竖杆上的T′x1、T′x2按反向串接，其输出的电压互相抵消后送到匝数测量的u′x端。当T′x2一侧的铁芯上所探测的被测线圈有短路现象时，T′x1、T′x2两路输出电压失去平衡，差动输出电压u′x上升。短路越严重，u′x上升越明显，则在显示器上可以明显见到读数明显上升。
励磁线圈可采用单线圈，也可以采用双线圈。当采用双线圈励磁方式时，把励磁线圈分为Tm1与Tm2，调整Tm1与Tm2在测试框架上的位置，可以使它们产生的漏磁通在测试区(即测试杆中部)互相抵消，保证测试区形成较均匀的磁场。比起单线圈励磁效果更好。
由附图所提供的实施例将对本发明作进一步的说明。
图1(a)、(b)为线圈匝数测量装置电原理图。
在图1(a)中，测试框架做成矩形铁芯闭合磁回路，采用高导磁率的软磁材料，以便提高主磁通与漏磁通的相对比值。测试框架上装有励磁线圈Tm、T′m，参考线圈Tr、T′r和输入取样线圈T′x1、T′x2。其中Tm、Tr作为测试线圈匝数用，T′m、T′r与T′x1、T′x2作为探测线圈是否短路时用。测试框架的上部横杆(2)可以朝上掀开，以便将被测线圈Tx套入测试杆(1)。被测线圈Tx的输出经由W1、W2、W3、W4和R1、R2、R3、R4组成的衰减器送至一路AC／DC转换器，“÷4”按键用于扩展读数四倍，以减少量化误差的影响，把衰减器衰减倍数降低四倍即可实现此目的。“S”键为探测线圈短路的切换键。u～键为市电输入作为励磁源，一般经降压后使用，最好降至安全电压，例如36V左右。参考线圈Tr的输出送至另一路AC／DC转换器。M为测试框架固定板。
在图1(b)中，两路AC／DC转换器、有源低通滤波器、大口径线圈修正和稳定度补偿电路均由一只四运放集成电路IC1完成，脚1、2、3；5、6、7；8、9、10和12、13、14各组成一只运算放大器电路。R15、R16、R17、W5和与之相连的波段开关组成大口径线圈修正电路，当“0”号键按下时，由IC1的脚5、6、7组成的运算放大器其输出电压u。为u0＝－ (R12+W5+R15+R16+R17)/(R4+R11) ui其中ui是R9输入端电压。当“4”号键按下时，u0为u0＝－ (R12+W5+R15+R16)/(R9+R11) ui逐次按下各键，u0将逐步下降。
当“W”键按下时，C7与C8并联，使ui一路的有源滤波时间常数增大，使稳定度得到提高。
IC1的脚4(Pin4)与脚11(Pin11)分别和＋12V与－12V电源连接。IC1可选用LM324等四运放集成电路。
IC2为单片大规模双积分集成电路，同时完成比例运算、A／D转换和数字显示等功能，电路简单，不需调整零点。IC2可选用ICL7107。
本发明适应性强，测量范围大，线圈内径可小到1mm，例如钟表线圈之类的微型线圈，大到电力变压器的大型线包。线圈形状任意，尤其在测量各种异形线圈方面，有突出的优越性，测量精度高，匝数的测量精度优于千分之三。可在同一个测试框架上探测线圈内部是否短路，只要短路一匝即有明显指示。因为利用市电降压直接作为励磁源，采用双线圈励磁方式，使用单片大规模集成电路直接完成比例运算、A／D转换和数字显示等功能，电路简单、可靠，不需调整零点。
权利要求
1.一种数字式线圈匝数测量装置，由测试环路、AC/DC转换器、A/D转换器、显示器和励磁源组成，其特征是测试框架采用闭合磁回路，在闭合磁回路上有励磁线圈，参考线圈，采用市电激励磁场作为励磁源。
2.根据权利要求
1所述的测量装置，其特征是测试环路的励磁线圈可用单线圈或双线圈，最好采用双线圈。
3.根据权利要求
1所述的测量装置，其特征是比例运算、A／D转换器和数字显示采用单片双积分集成电路。
4.根据权利要求
1所述的测量装置，其特征是作为励磁源的市电一般降压使用，最好降压至36V左右。
5.根据权利要求
1所述的测量装置，其特征是两路AC／DC转换器、有源滤波、大口径线圈和稳定度补偿电路采用一块四运放集成电路。
6.根据权利要求
1和2所述的测量装置，其特征是放置被测线圈的测试杆区不放置其它绕组。
7.根据权利要求
1所述的测量装置，其特征是设置÷4量程扩展键。
专利摘要
本实用新型采用闭合磁回路，双线圈激励磁场的测试环路，利用市电作为励磁源，使用单片大规模集成电路直接完成比例运算，A/D转换和数字显示等功能。它是一种测量精度高，测量范围大，适应性强的数字式线圈匝数和线圈短路测试装置。
文档编号G01R31/02GK86201209SQ86201209
公开日1987年3月18日 申请日期1986年3月8日
发明者徐先, 张翼腾 申请人:福建省龙溪无线电厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan