[发明专利]一种杂散参数精细化可调的高频电流传感器

说明书

本发明公开了一种杂散参数精细化可调的高频电流传感器，属于电流传感器领域。传感器采用铁芯‑印刷电路板组合式结构，在此结构基础上提出了二次绕组均等错落式绕线方式，有效减小了杂散电容；除此之外，负载电阻采用离散化分布方式，有效降低或消除了传感器的阶跃响应振荡，缩短了稳定时间。相比于传统的手工绕线线圈传感器，本发明提供的高频电流传感器，其二次绕组位置可以灵活调整、精细控制，采取的二次绕组错落式均等绕线方式、负载电阻离散化分布等技术方案显著提高了传感器的高频截止频率，同时大大提升了传感器的响应速度，减小了高频电流测量对传感器的冲击，可以满足大多数高频电流应用场合的测量需要。

技术领域

本发明属于电流传感器领域，更具体地，涉及一种杂散参数精细化可调的高频电流传感器。

背景技术

在工业生产和科学研究中，对周期性高频电流和快速脉冲电流信号的测量和计量有着广泛需求。在军工领域，特殊部件电镀工艺控制、军用电力电子器件的测试均需要准确计量脉冲电流，保证优秀的生产制造工艺和军工级别的产品可靠性；在冲击电流、雷电监测领域，高频电流传感器可以准确测量脉冲电流波形，为冲击电流发生器的研制与试验、雷电防护有效性的评估提供依据；在工业电子领域，高频电流传感器可用于电子设备电磁干扰(EMI)、电磁兼容(EMC)测试中测试信号的校准。

常用的高频电流传感器包括分流器、空心线圈和电磁式电流传感器等。分流器需要串接在测量回路中，无法实现电气隔离；空芯线圈受传感原理限制，测量灵敏度低且受漏磁影响较大。基于电磁感应原理的电磁式电流传感器，又称铁芯线圈，具有隔离度高、频响范围宽、准确可靠等优点，在工业生产中已经获得广泛应用。以Pearson线圈为代表的铁芯线圈通过改良磁芯材料和合理设计参数结构来兼顾线圈的灵敏度和带宽，在高频电流测量场景具有优秀的适用性，但由于非线性磁化特性、分布杂散电容影响等固有因素，铁芯线圈的高频性能不佳，高频截止频率有待提升，在Pearson线圈的产品手册上，1％准确度给定频率也只达到100kHz；而且，测量高频电流时，传感器易受到冲击产生振荡，稳定时间较长。

因此，迫切需要设计一种电磁式电流传感器，其可以提高铁芯线圈的高频截止频率，提升响应速度，改善其高频性能，以满足大多数高频电流应用场合的测量需要。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种杂散参数精细化可调的高频电流传感器，旨在解决现有电磁式电流传感器高频截止频率受限于杂散参数难以提升和响应速度较慢的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种杂散参数精细化可调的高频电流传感器，其特征在于，包括铁芯、上板、下板、内垫板、外垫板、导电铜线和负载电阻；

所述上板和下板均为印刷电路板，分别位于铁芯的上下两面，表面均印刷有导电布线；

所述导电铜线用于连接上板和下板相对位置上的导电布线，导电铜线与导电布线串联构成传感器的二次绕组；

所述内垫板和外垫板分别位于所述铁芯的内侧和外侧，用于固定铁芯与上板、下板的相对位置。

优选地，所述二次绕组采用均等绕线方式，所述导电布线以相等的弧度间隔轮流印刷于所在印刷电路板的正反两面。

优选地，相邻两匝二次绕组错落排布。

优选地，所述负载电阻包括多个串联连接的离散负载电阻。

优选地，所述二次绕组分为多段线圈，每段线圈与所述离散负载电阻并联。

优选地，所述每段线圈包含的匝数相等，所述离散负载电阻的阻值相等。

优选地，所述内垫板和外垫板均由多块印刷电路板叠加形成。

通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：