[发明专利]一种用于多种频率的压电式电流检测装置及其检测方法

说明书

本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种用于多种频率的压电式电流检测装置及其检测方法；包括悬臂梁、永磁体、微换能器、质量块、封装、端盖、锁紧机构和电路部分；对电流检测装置的各阶模态频率进行标定，确定被测电缆的芯数，被测电缆接入电流检测装置，旋转锁紧机构手柄，完成被测电缆的固定；当被测电缆中有电流通过时，经过电路部分的输出电压与被测电缆中通过的被测电流幅值呈线性关系，并按给定公式计算被测电流：本发明可用于测量多种交流频率电流，且适用于各种内部结构的线缆，具有结构简单，无需单独配备电源，无需导线拆分，检测范围大，安装方便等特点。

技术领域

本发明属于电流测量技术领域，具体涉及一种用于多种频率的压电式电流检测装置及其检测方法。

背景技术

在多种电学参量的测量中，电流是最基础也是最重要的参量之一，针对电流的不同特征进行实时动态监控，在电网建设、用电安全、设备保护等方面具有重要的意义。

频率是电流的重要指标，电网频率的波动不仅会降低电能质量，影响用电器的正常运行，严重时甚至会危害发电机的正常工作，造成“频率崩溃”现象；在新能源领域高速发展的今天，电力系统复杂性不断提高，诸如风电、光电等新能源并网对电网的稳定性提出了更高要求。对电流频率波动的实时监控，及时预警，在保护人身财产安全方面具有重要作用。

电流检测装置需要电源供电，如果单独配备电源，不仅会提高制造成本，设计结构复杂，且难以维护保养，无法长期用于诸如高空或地下等极端环境的电流测量。因此，开发一种无需外界电源驱动的电流检测装置，在拓宽应用场景方面具有重要意义。

现有的电流检测装置，主要有霍尔电流传感器、磁通门电流传感器、罗氏线圈电流传感器、电容式电流传感器、巨磁阻式电流传感器、谐振式电流传感器等，存在加工难度大、结构复杂、体积较大、应用范围小、能耗较高等问题。基于压电悬臂梁结构开发的谐振式电流传感器，无需借助外界电源驱动，无需导线拆分，但只能在谐振频率处获得最大输出，因而检测范围受限，只能在检测某个固定频率的电流信号时有高灵敏度。

因此，在保证无需单独配备电源、不破坏电缆整体结构等特点的情况下，开发一种可用于实时检测多种频率的电流检测装置是本领域亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提出一种用于多种频率的压电式电流检测装置及其检测方法，用于测量多种交流频率电流，且适用于各种内部结构的线缆，具有结构简单，无需单独配备电源，无需导线拆分，检测范围大，安装方便等特点。

一种用于多种交流频率的电流检测装置，包括悬臂梁1、永磁体2、微换能器3、质量块4、封装5、端盖6、锁紧机构7、电路部分9；其中端盖6前侧壁的底部设有第一半圆孔601，端盖6顶端两侧分别设有螺纹孔，封装5前侧壁的顶部设有第二半圆孔501，端盖6固定在封装5上，将封装5盖合，且使得第一半圆孔601和第二半圆孔501扣合在一起形成圆形通孔；封装5左侧壁内设有通孔502，封装5左侧壁内侧设有方形凹槽503，且通孔502与方形凹槽503连通，方形凹槽503下方的封装5左侧壁内侧设有长条形凹槽504，悬臂梁1一端固定在封装5内部的长条形凹槽504内，且悬臂梁1的上表面固定有微换能器3、永磁体2和质量块4，电路部分9固定在封装5的内表面；

所述锁紧机构7包括手柄701、压线板702、限位柱703、锁紧螺帽704，其中限位柱703位于通孔502和方形凹槽503内，压线板702位于封装5内，且压线板702的一端穿入方形凹槽503并贴合在限位柱703上方，手柄701依次旋入端盖6顶端左侧的螺纹孔、封装5上的通孔502、压线板702和限位柱703，再穿出限位柱703并通过通孔502从封装5底部伸出，在封装5底部通过锁紧螺帽704实现手柄701的紧固。

所述的悬臂梁1为直线型、弯折型、一维变截面型、U型或T型。