可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法，属于测量领域。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，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。本发明专利技术可实现无线、无源、非接触、多线测量，具有体积小、结构简单、应用范围广等特点。

Device and method for measuring direct current by wireless, passive, non-contact and multi wire

The invention relates to a device for wireless, passive, non-contact and multi line measuring direct current, which belongs to the measuring field. V type fixed clamp block and lower light guide bar is fixedly connected with the movable clamping block, V installed a pair of linear bearings, linear bearings are fixed on the movable type V clamp block through circlip for shaft, linear bearings along the light guide bar of low friction movement, the tension spring is sheathed in the guide. And sandwiched between the adjusting nut and the movable type V clamp block, the adjusting nut and guide rod is threaded through the linear motor, linear motor supporting seat and the fixed V type clamping block is fixedly connected with the sensor module placed on sensor adjustment in Taichung, Taiwan at the bottom of a sensor adjustment screw through hole, screw and screw adjustment of linear motor Taiwan internal hole rotating connection. The invention can realize wireless, passive, non-contact and multi line measurement. The utility model has the advantages of small size, simple structure and wide application range.

【技术实现步骤摘要】
可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法
本专利技术属于测量领域，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术提供一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置及方法。本专利技术采取的技术方案是：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。本专利技术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：zm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、Br为磁铁剩余磁通量、rx、rz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、Iy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。本专利技术的有益效果：1、本专利技术不与导线直接连接，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；2、霍尔型式等传感器由于原理限制，只能测量单根电芯的导线，因此需要剪开导线外护层，破坏了导线结构，增加了传感器的测量复杂程度，本专利技术在不破坏导线外护层的前提下，通过定位夹紧模块将传感器固定在外护层表面，实现包含两根到多根导线电流的测量；3、本专利技术以无线方式进行传输，无需布置信号线降低成本，提高系统可靠性，可应用于多个节点监测；4、本专利技术不需要内部植入电源，无需拆卸被测电器设备为其更换电池。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的主视图；图3是本专利技术传感器模块的不带封装结构的轴测图；图4是本专利技术传感器模块的轴测图；图5是本专利技术传感器模块与传感器调整台的剖视图；图6是本专利技术两根导线磁场梯度分布图；图7是本专利技术传感器模块位置关系图；图8是本专利技术阶跃电流下传感器输出响应曲线图；图9是本专利技术斜率电流下传感器输出响应曲线图；其中：可动V型夹块1、固定V型夹块2、传感器模块3、磁铁301、压电悬臂梁302、支撑基座303、寻址天线304、回波天线305、叉指电极306、反射栅307、无线收发模块308、传感器调整台4、直线电机支撑座5、直线电机6、导向光杆7、直线轴承8、轴用弹性挡圈9、涨紧弹簧10、调整螺母11、两线制电导线12、被测电导线外护层1201；被测电导线电芯一1202、被测电导线电芯二1203。具体实施方式固定V型夹块2下部与导向光杠7一端固定连接，可动V型夹块1内部安装有一对直线轴承8，通过轴用弹性挡圈9将直线轴承8固定在可动V型夹块1内，直线轴承8沿着导向光杠7进行低摩擦移动，涨紧弹簧10套入导向光杠7并夹在调整螺母11与可动V型夹块1之间，调整螺母11与导向光杆7一端螺纹连接，涨紧弹簧10推动可动V型夹块1与固定V型夹块2对包含两根电芯的电导线12实现夹紧，直线电机6通过直线电机支撑座5与固定V型夹块2固定连接，传感器模块3放置于传感器调整台4中，固定V型夹块2包含有可使传感器调整台4通过的通孔，传感器调整台4底部有螺纹通孔，直线电机6的丝杆与调整台4内部的螺纹通孔转动连接，来实现传感器模块3与电导线12位置的调整定位。本专利技术所述的传感器模块3包括磁铁301、压电悬臂梁302、支撑基底303、寻址天线304、回波天线305、叉指电极306、反射栅307、无线收发模块308，其中：压电悬臂梁302一端与支撑基底303固联、另一端表面粘结磁感应单元301，在压电悬臂梁302表面固定端一侧沉积一层叉指电极306，悬臂梁中部光刻一层反射栅307，寻址天线304、回波天线305分别与叉指电极306汇流条相连，无线收发模块308向寻址天线304发射传感器设计频率的无线信号，并接收回波天线305反馈电流变化引起频率变化的无线信号，回寻址天线304、回波天线305分别与支撑基底303粘接，支撑基底303与下层支撑结构310粘接，下层支撑结构310与上层玻璃薄板309粘接，防止内部测量元件受到外界环境影响。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12放置于固定V型夹块2、可动V型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的装置，其特征在于：所述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。3.一种可无线、无源、非接触、多线测量直流电流的测量方法，其特征在于包括下列步骤：步骤(1)将可动V型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东方，刘欢，李晓东，干伟灿，冼伟康，尙雪松，韩鸿翔，刘欣，杨旭，王昕，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22