[发明专利]用于电力设备磁场检测的传感器放大电路的研究

权利要求书

1.用于电力设备磁场检测的传感器放大电路的研究，其特征在于，具体步骤为：

1)对磁通负反馈放大电路的原理进行了分析，磁反馈改善幅频特性曲线的基本原理如下：感应线圈在交变磁场中产生感应电压后先通过放大器放大，放大后的感应电压经过反馈电阻转换成电流信号，电流信号在反馈线圈中产生与被测磁场方向相反的磁场，从而形成磁通负反馈。当磁场处于谐振频率附近，输出较大的电压幅值时，磁通负反馈对穿过感应线圈的磁场进行削弱，减小感应电压，从而达到平缓幅频特性曲线的目的。对磁通负反馈的放大电路的传递函数、幅频特性和相频特性的数学表达式进行了描述。

2)由于感应线圈输出的电压信号十分微小，所以需要通过足够倍数的放大器将电压信号进行放大，方便采集。在设定好了放大倍数后，为了提高放大电路的性能，在设计放大电路结构时要对电路的噪声进行考虑，提高放大电路的信噪比和测量的精度。

为了筛选输出信号，减小高低频的噪声干扰，需要设计一个高通滤波器和一个低通滤波器，从而使输出信号的频率在范围10Hz～500Hz内。为了得到足够大的放大倍数同时是电路拥有较高的信噪比，在电路的放大环节可以采用以下的方式实现：运用集成运放来实现多级放大，每一级的放大倍数应该较为均衡；多级放大的主要放大倍数应该设计在前置放大环节中，这是由于共模抑制比，输入阻抗和噪声都取决于前置放大。

2.用于电力设备磁场检测的传感器放大电路的研究，其主要特征为：

1)整个放大电路中一共使用了三个电压跟随器。第一个是在高通滤波器和二级放大之间的电压跟随器，第三个电压跟随器在低通滤波器之后，两个电压跟随器的主要作用都是作为缓冲级，减小后级输入阻抗较低时，信号在前一级输出阻抗上的消耗，提高电路对信号的输出能力。第二个电压跟随器在第一个电压跟随器输出端的节点引出负反馈支路中，设置在反馈电压传输到反馈电阻之前，目的是防止反馈线圈产生的噪声进入二级放大，提高传感器的分辨率。

2)从示波器中读取得到的输出电压峰值为8.435V，放大倍数为32.44，基本满足设计要求。改变电压源的频率，在10Hz和500Hz时得到的输出电压分别为8.681V和8.453V，放大倍数分别为33.39和32.51。通过上述的测试数据以及输出电压波形的平滑度可以验证放大电路设计的可靠性。