[发明专利]一种采用磁电复合材料的手持式电流传感器

说明书

本发明提出一种采用磁电复合材料的手持式电流传感器。包括磁环、敏感元件、永磁体以及信号处理电路；所述磁环由若干磁芯组装形成，所述敏感元件由磁致伸缩材料层和压电陶瓷材料层组成，其中，磁致伸缩材料层两侧均设置有压电陶瓷材料层；在某两个相邻的磁芯的端部设置有凹槽，敏感元件置于凹槽内，永磁体设置在敏感元件两侧；压电陶瓷材料层端部的电极通过导线与信号处理电路连接；信号处理电路对压电陶瓷材料层输出的电压信号处理后送外部设备显示。本发明具有良好的稳定性和高分辨率；操作简单，适用范围广。

技术领域

本发明属于电子检测设备制造技术领域，特别涉及一种电流传感器。

背景技术

传统的电流传感器主要有分流器、电流互感器、霍尔电流传感器等器件。分流器是专门用于电流测量的电阻元件，它可以测量直流以及MHz级的交变电流。但是分流器在使用时需要串联接入电路中，属于接触式测量，这使得一部分功率会因电阻的发热以热能的形式白白消耗，并且对人身安全难以保障。

电流互感器一般由闭合的软磁磁芯和外围绕组线圈构成，可以把数值较大的一次电流通过线圈匝数变比转换为数值较小的二次电流传送给二次设备进行测量。但是电流互感器只能测量交变电流，并且在较低的磁场下就会饱和，测量范围小；另外，由于线圈的存在，长时间工作会由于线圈发热而引起测量失真。

霍尔式电流传感器是将霍尔元件放入开口的软磁磁芯以达到电流探测的目的。霍尔元件在聚集磁路中检测到与原边电流成比例关系的磁通量后输出霍尔电压信号，经放大电路放大后输送到仪表显示或计算机采集。但是霍尔元件是一个有源器件，在使用过程中必须要外加偏置电压以保证它的正常工作，极大地限制了它的适用范围。

众所周知，磁致伸缩材料具有较大的磁致伸缩应变，而压电陶瓷会在受到应力作用时在两个相对表面产生电压信号。将磁致伸缩材料置于磁场中，可以得到远大于压电陶瓷及其他材料的伸缩量，与压电材料结合可以得到较高的磁电转化效率，所以人们将磁致伸缩材料和压电材料粘结在一起构成层合材料，并将这种层合材料作为敏感元件构成一种较为灵敏的磁传感器。

发明内容

本发明提供一种电流传感器，采用磁致伸缩材料和压电陶瓷层合而成的复合材料作为敏感元件，具有良好的稳定性和高分辨率；传感器外壳采用开合式手持结构，操作简单，适用范围广。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种采用磁电复合材料的手持式电流传感器，其特征在于，包括磁环、敏感元件、永磁体以及信号处理电路；

所述磁环由若干磁芯组装形成，所述敏感元件由磁致伸缩材料层和压电陶瓷材料层组成，其中，磁致伸缩材料层两侧均设置有压电陶瓷材料层；

在某两个相邻的磁芯的端部设置有凹槽，敏感元件置于凹槽内，永磁体设置在敏感元件两侧；压电陶瓷材料层端部的电极通过导线与信号处理电路连接；信号处理电路对压电陶瓷材料层输出的电压信号处理后送外部设备显示。

进一步，敏感元件工作在L-T模式：磁致伸缩材料层沿长度方向振动，压电陶瓷材料层沿厚度方向振动。

进一步，磁环包括高磁导率磁芯一、高磁导率磁芯二以及高磁导率磁芯三；其中，高磁导率磁芯二以及高磁导率磁芯三安装在L形壳体一内，高磁导率磁芯一安装在壳体二内，壳体二可沿壳体一长边滑动，从而使高磁导率磁芯一与高磁导率磁芯二和高磁导率磁芯三闭合形成磁环。

进一步，L形外壳一的长边上设置有平行导轨，外壳二上设置有与平行导轨相配合的卡口，使外壳一套装在外壳二的长边上，壳二可以沿平行导轨滑动。

进一步，外壳二上设置有紧固螺钉，旋紧紧固螺钉可以使其抵紧外壳一，从而限制外壳二与外壳一相对运动。

进一步，在测量前或者测量后，旋松紧固螺钉，滑动外壳二使高磁导率磁芯一远离高磁导率磁芯二和高磁导率磁芯三，从而从磁环缺口中放入或者取出被测导线。