[发明专利]可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于测量领域，涉及可实现无线、无源、非接触、多线测量直流电流监的测装置及方法。

背景技术

伴随着科学技术快速发展，电子设备、装备在人类社会各个环节扮演者不可替代的作用，如：当前电动汽车朝着电驱动方向快速发展，对电动汽车最主要的部分驱动电机、动力电池的闭环控制均通过电流检测实现。又如以风能、太阳能为代表的新一代清洁能源技术的发展，通过对电流的检测将产生的电能准确的、快速的并入智能电网中，因此对电流的监测成为保障产品安全、正常运行的重要保证。当前可用于监测电流的传感器主要包括以下几类：霍尔式传感器是根据霍尔效应的一种磁场传感器。霍尔电流传感器是由半导体材料制成的，由于元件材料、寄生直流电动势、不等位电动势、外界电磁波干扰等情况均会影响到霍尔式传感器的测量精确度，同时在测量过程中由于原理限制只能测量一根导线需要将封装好的导线拆开测量，极大的影响了系统安全，增大了测量复杂程度。互感式电流传感器依据变压器原理，通过铁芯和绕组串联进测量电路中实现对电流的测量，但该类传感器因其磁通饱和容易使测量发生畸变导致测量不准，同时磁通饱和，使铁心损耗增高，产生高热量损坏绝缘导致安全问题。分流式传感器主要根据欧姆原理通过串联进电路一小电阻测两端电压实现电流测量，但只能测量直流参量，严重限制其应用范围。基于以上原理，若实现无线测量，需添加无线发射模块、电源模块，大大增加了电流传感器的复杂程度、成本。

发明内容

本发明提供一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法。

本发明采取的技术方案是：固定V型夹块下部与导向光杠一端固定连接，可动V型夹块内部安装有一对直线轴承，通过轴用弹性挡圈将直线轴承固定在可动V型夹块内，直线轴承沿着导向光杠进行低摩擦移动，涨紧弹簧套入导向光杠并夹在调整螺母与可动V型夹块之间，调整螺母与导向光杆一端螺纹连接，直线电机通过直线电机支撑座与固定V型夹块固定连接，传感器模块放置于传感器调整台中，固定V型夹块包含有可使传感器调整台通过的通孔，传感器调整台底部有螺纹通孔，直线电机的丝杆与调整台内部的螺纹通孔转动连接。

本发明所述的传感器模块的结构是：压电悬臂梁一端与支撑基底固联、另一端表面粘结磁感应单元，在压电悬臂梁表面固定端一侧沉积一层叉指电极，悬臂梁中部光刻一层反射栅，寻址天线、回波天线分别与叉指电极汇流条相连，无线收发模块向寻址天线发射传感器设计频率的无线信号，并接收回波天线反馈电流变化引起频率变化的无线信号，回寻址天线、回波天线分别与支撑基底粘接，支撑基底与下层支撑结构粘接，下层支撑结构与上层玻璃薄板粘接。

一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的测量方法，包括下列步骤：

步骤(1)将可动V型夹块1向着固定V型夹块2相反的方向推开并预留出夹持距离，夹持距离要大于电导线直径；

步骤(2)将被测电导线放置于固定V型夹块2、可动V型夹块1的V型孔处，释放可动V型夹块1，处于压缩状态的涨紧弹簧10推动可动V型夹块1沿着导向光杠移动，同固定V型夹块将导线夹紧；

步骤(3)将被测电导线接入标准直流电流I₀；

步骤(4)通过直线电机6带动传感器调整台移动，当传感器获得最大输出频率时，由导线双电芯磁场梯度中心处最大可确定，当传感器模块由导线一侧经过另一侧时必然存在一波峰，即为定位点并固定传感器模块；

步骤(5)将被测电导线通入被测电流I进行实际测量，被测电流值I可通过传感器模块输出频率变化Δf与传感器参数值K获得，公式如下：

其中：z_m为磁铁与电导线中心处坐标、x₁,x₂为声表面波叉指电极306在坐标系下的坐标，a为被测电导线单根电芯一、单根电芯二半径、B_r为磁铁剩余磁通量、r_x、r_z为压电材料应变系数、μ为泊松比、f₀为叉指电极的中心频率、h为压电悬臂梁厚度、I_y为压电悬臂梁惯性矩，E为压电悬臂梁弹性模量、V为磁铁体积。

本发明的有益效果：

1、本发明不与导线直接连接，通过磁铁感应导线磁场，进而实现非接触式测量，降低安装拆卸操作复杂程度；