[发明专利]一种基于电动感应技术的电流冲击测量仪表

说明书

技术领域

本发明涉及电网安全的监测和计量技术，主要是针对大负荷冲击的用电设备开启状态以及瞬间过电流冲击的波形记录及测量。

背景技术

 目前，我们国家由于非线性电源的应用，以及大型冶炼企业造成的负荷冲击对电网安全造成很大影响，电机启动的一瞬间，相当与短路，电流是相当大的，这个电流一般是额定电流的4-7倍，因为电机本身绕组的电阻和电感都很小，在电机关断的时候也会产生一个反向的冲击电流。

冲击电流会使电器设备过热或受电动力作用而遭到损坏，同时使网络内的电压大大降低，因而破坏了网络内用电设备的正常工作，将大大减少电气的使用寿命。

电流忽然增大时，其瞬间放热量很大，大大超过线路正常工作时的发热量，不仅能使绝缘烧毁，而且能使金属熔化，引起可燃物燃烧发生火灾。

对冲击电流的测量由于时间短，幅值高，一直不能准确测量，用高速交流采样由于成本很高，即使如此对尖峰的测量由于采样点数的限制也是困难。

本发明提供了一种通过固定线圈的磁场使可动电流流线圈受力而偏转的电磁感应原理，可以连续显示脉冲电流的峰值和形态，通过固体成像技术进行数字记录，将模拟采样和数字处理结合，能够完整的还原冲击电流，对于分析监测电流冲击有着重大的实践意义。

发明内容

本发明为了克服数据采样技术测量的诸多不足，由于采样时间间隔（采样频率）对脉冲电流测量不准确；由于脉冲电流作用时间过短，数字采样和处理技术可能会将脉冲电流转化的数据当成杂波而处理掉。

本发明通过电磁感应记录完整连续的脉冲电流，并在CCD上形成投影成像，CCD器件将图像输出到数据处理单元进行图像处理和识别，形成完整的脉冲电流图和各项数值在显示屏上，弥补了数字采样的缺点。

本发明采用纯电阻分压电路进行信号取样，但脉冲电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转，由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来确定脉冲电流的大小；采用高感光度的半导体材料电荷耦合元件CCD连续采集电流指针移动的路径，将不可见的电流信号图形化，产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号；数字信号通过MCU进行数据处理，采用基于时间、行程、角速度、幅值参量的算法，实现惯性加速度和磁力阻尼实现还原真值的数据处理；数据处理过的信号通过液晶屏进行显示，并通过数据口进行传输。

本发明的CCD图像处理单元的电路设计：CCD 在 FPGA 的驱动下产生模拟电压信号，对 CCD 输出的模拟电压进行预处理，然后由 A/D 转换器件转换为数字信号，进入 FPGA 进行采集、处理，处理后的数据传给单片机，最后通过液晶显示屏显示。 

附图说明

图1是本发明的结构框图；图2是本发明的电磁感应测试机理图。

具体实施方式

 一种基于电动感应技术的电流冲击测量仪表具体实施方式。

1、信号采样电路：通过电阻分压实现对大冲击电流的取样，为适应不同冲击幅值，通过档位变化保证取样范围。

如附图2所示，电磁感应记录单元是对电流进行测试，工作原理：单元内部有一永磁体，在极间产生磁场，在磁场中有一个线圈，线圈两端各有一个螺旋弹簧，弹簧各连接仪表的一个接线柱，在弹簧与线圈间由一个转轴连接，在转轴相对于仪表的前端，有一个指针。 当有电流通过时，电流沿弹簧、转轴通过磁场，电流切磁感线，所以受磁场力的作用，使线圈发生偏转，带动转轴、指针偏转。由于磁场力的大小随电流增大而增大，所以就可以通过指针的偏转程度来观察脉冲电流的大小。

3.CCD图像处理单元：CCD图像处理单元是使用一种高感光度的半导体材料，它能够根据照射在其面上的电流指针影像产生相应的电荷信号，在通过模数转换器芯片转换成“0”或“1”的数字信号，数字信号经过压缩和程序排列后，可由闪速存储器或硬盘卡保存即收光信号转换成计算机能识别的电子图像信号。

CCD图像处理单元电路实现：主要由 CCD、FPGA、A/D、FIFO 芯片组成。整个系统由FPGA协调控制，其主要工作是产生 CCD 驱动脉冲、配置A/D 寄存器、产生 FIFO 写信号。A/D 转换模块的作用是将CCD 视频信号进行转换，然后输入到 FPGA的数据处理模块，FPGA 数据采集与处理的作用是采集 A/D 转换后的数据，在 FPGA 内部集成控制电路、运算电路以及与单片机通信的接口等。