具有可调尺寸罗戈夫斯基线圈的非接触式电压测量制造技术

本发明专利技术题为“具有可调尺寸罗戈夫斯基线圈的非接触式电压测量”。传感器探头包括主体，该主体具有第一通道和第二通道，该第一通道和该第二通道间隔开并且大致彼此平行地延伸穿过主体。罗戈夫斯基线圈的第一端固定在第一通道内。罗戈夫斯基线圈穿过第二通道并环回到第一通道，其中罗戈夫斯基线圈的第二端能够选择性地插入与罗戈夫斯基线圈的第一端相对的第一通道中。耦合到主体的非接触式传感器定位在第一通道和第二通道之间，以测量位于由罗戈夫斯基线圈形成的环路内的绝缘导体的参数。环路内的内部区域的尺寸能够通过罗戈夫斯基线圈在第二通道内的滑动运动来选择性地调节。

【技术实现步骤摘要】
具有可调尺寸罗戈夫斯基线圈的非接触式电压测量
本公开整体涉及电参数测量设备，并且更具体地讲，涉及用于电参数测量设备的传感器探头。
技术介绍
电压表是用于测量电路中的电压的仪器。测量多于一种电特性的仪器称为万用表，并且操作以测量故障排除、服务和维护应用通常需要的许多参数。此类参数通常包括交流（AC）电压和电流、直流（DC）电压和电流以及电阻或通断性。还可以测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。对于测量AC电压的常规电压表或万用表而言，需要使至少两个测量电极或探头与导体电流接触，这通常需要切除绝缘电线的一部分绝缘体或提前提供测量端子。除了需要暴露的线材或端子进行电流接触之外，将电压表探头接触到剥离的线材或端子的步骤可能相当危险，由于存在被电击或触电的风险。可使用“非接触式”电压测量设备来检测交流（AC）电压的存在，而不需要与电路进行电流接触。当检测到电压时，通过指示（诸如灯光、蜂鸣器，或振动电机）提醒用户。然而，此类非接触式电压检测器仅提供AC电压存在或不存在的指示，并且不提供AC电压的实际幅值（例如，RMS值）的指示。例如，由于万用表测试引线和电路承载电流的容量，所以采用内部分流器的通用万用表可限制为最大十安培。此外，万用表通常必须使用内部保险丝进行保护，以防止过大的电流电平流过万用表，这既是出于安全原因，也是为了防止损坏万用表。移除熔断保险丝存在困难，外加购买替换保险丝需要一定的时间和成本，这使得期望获得不需要内部保险丝的非接触式电流测量仪器。钳式万用表通过采用一体式电流钳来提高用于测量通用万用表上的电流的能力，该电流钳感测载流导体内的电流，而不必切断载流导体或断开包括载流导体的电路。电流钳通常与万用表在同一外壳中提供，该万用表使用单独的测试探头以常规方式测量其他参数，诸如电压和电阻。电流钳围绕载流导体闭合以感测由电流产生的磁场。电流钳为万用表的测量提供电压信号，该万用表计算并显示测量的电流电平。因为没有电流从载流导体通过钳式万用表分流，所以已在很大程度上消除了对可测量的最大电流的限制。同样地，钳式万用表中的内部保险丝已被消除。为了获得有效的电流测量，电流钳中的磁芯必须环绕载流导体，以便闭合电流钳。必须机械地致动电流钳以打开钳口，插入载流导体，然后钳口围绕载流导体闭合。在诸如电气柜之类的紧密物理空间中，插入钳式万用表并使用该技术进行电流测量可能不方便且存在困难。此外，钳口必须对齐以完成磁芯，以获得有效的电流测量。因此，钳式万用表难以在狭窄空间中使用，而是需要较大的物理空间来打开电流钳的钳口。由于磁芯上使用了大量的铁，所以钳式万用表在物理上也会很重。此外，高电平的电流可使得磁芯饱和。因此，钳式万用表的电流测量容量限于不使磁芯饱和的电流电平。罗戈夫斯基线圈能够感测流过罗戈夫斯基线圈包围的导体的交流电流。罗戈夫斯基线圈和夹钳之间存在许多差异。例如，罗戈夫斯基线圈比万用表的基本刚性的夹钳更柔韧且具有更小的横截面。因此，罗戈夫斯基线圈可用于对于钳式万用表来说太紧和/或太小的狭窄空间。此外，罗戈夫斯基线圈的环路可重新成形为环绕导体，该导体具有夹钳不能围绕其闭合的横截面。另一个差异是，与夹钳相比，罗戈夫斯基线圈的电流测量能力更强。具体地讲，在使夹钳的芯的磁性材料饱和的电流电平下，罗戈夫斯基线圈的空气芯不会饱和。授权给本公开的受让人的美国授权前公布号2019/0346492公开了具有非接触式电压测量能力的可调长度罗戈夫斯基线圈测量设备。在常规罗戈夫斯基线圈出现之后建模，测量设备包括Y形主体，该Y形主体具有在一端彼此间隔开并且在另一端彼此相邻的通道。通道中的一个通道包括在两端之间延伸的侧向开口，该侧向开口允许一定长度的罗戈夫斯基线圈插入通道中以及从通道移除。用户可抓握罗戈夫斯基线圈的端部并向下拉动它们，以围绕位于环路内的绝缘导体“系紧”罗戈夫斯基线圈的环路。然而，对于弯曲的Y形通道组而言，用户可能难以将罗戈夫斯基线圈牵拉穿过通道，并且在通道的发散的间隔开的端部将罗戈夫斯基线圈沿稍微相反的方向引导的情况下，环路中用于围绕绝缘导体系紧环路所需的弯曲可能阻止环路围绕导体紧密配合。
技术实现思路
本文公开了一种传感器探头，该传感器探头操作以感测绝缘导体中的电参数。在各种实施方案中，传感器探头可概括为包括主体、罗戈夫斯基线圈和非接触式传感器。主体具有限定于其中的第一通道和第二通道。第一通道和第二通道各自具有彼此间隔开的相应的第一开口端和第二开口端。另外，第一通道和第二通道大致彼此平行地延伸穿过主体。罗戈夫斯基线圈具有第一端和第二端，其中罗戈夫斯基线圈的第一端固定在主体的第一通道内。罗戈夫斯基线圈延伸出第一通道的第一端，穿过第二通道的第一端和第二端，并且环回到第一通道的第二端，其中罗戈夫斯基线圈的第二端能够选择性地插入与罗戈夫斯基线圈的第一端相对的第一通道中。非接触式传感器耦合到主体并且定位在第一通道和第二通道的相应第二端之间。主体的第二通道的尺寸和大小被设计成在其中可滑动地容纳一定长度的罗戈夫斯基线圈，使得罗戈夫斯基线圈的第一环路形成在第一通道和第二通道的相应第一开口端之间。当罗戈夫斯基线圈的第二端插入第一通道的第二端中时，罗戈夫斯基线圈的第二环路形成在第一通道和第二通道的相应第二开口端之间。第一环路和第二环路内的内部区域的尺寸能够通过罗戈夫斯基线圈在第二通道内的滑动运动来选择性地调节。当绝缘导体位于由罗戈夫斯基线圈形成的第二环路内时，非接触式传感器操作以感测绝缘导体的至少一个电参数，而不需要与绝缘导体电流接触。传感器探头的实施方案可包括以下特征或方面：其中主体的第一通道的第二端包括紧固件，当罗戈夫斯基线圈的第二端选择性地插入第一通道中时，该紧固件操作以将罗戈夫斯基线圈的第二端可释放地固定在第一通道内；其中当罗戈夫斯基线圈的第二端选择性地插入第一通道的第二端中时，第一通道的侧壁邻接罗戈夫斯基线圈并且通过过盈配合将罗戈夫斯基线圈的第二端可释放地固定在第一通道内；其中在传感器探头的正常使用期间，罗戈夫斯基线圈不能够从第二通道移除；第二非接触式传感器，该第二非接触式传感器耦合到罗戈夫斯基线圈，其中当绝缘导体位于由罗戈夫斯基线圈形成的第二环路内时，第二非接触式传感器操作以感测绝缘导体中的电参数；接口连接器，该接口连接器操作地耦合到非接触式传感器和罗戈夫斯基线圈，其中接口连接器可拆卸地耦合到测量设备的主要部分的对应接口连接器；其中非接触式传感器包括非接触式电压传感器、非接触式电流传感器、霍尔效应传感器、磁通门传感器、各向异性磁阻（AMR）传感器或巨磁阻（GMR）传感器中的至少一者；锁定机构，该锁定机构在开口位置操作以允许罗戈夫斯基线圈在第二通道内自由滑动，并且在闭合位置操作以可释放地固定罗戈夫斯基线圈并防止罗戈夫斯基线圈在第二通道内的滑动运动；并且其中主体包括内部腔体，该内部腔体的尺寸被设定成包围罗戈夫斯基线圈的第一环路。本文还公开了一种用于测量绝缘导体中的电参数的设备。在各种实施方案中，该设备可概括为包括如上所述的传感器探头以及控制电路，该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器探头，所述传感器探头操作以感测绝缘导体中的电参数，所述传感器探头包括：/n主体，所述主体具有限定于其中的第一通道和第二通道，其中所述第一通道和所述第二通道各自具有彼此间隔开的相应的第一开口端和第二开口端，所述第一通道和所述第二通道大致彼此平行地延伸穿过所述主体；/n罗戈夫斯基线圈，所述罗戈夫斯基线圈具有第一端和第二端，其中所述罗戈夫斯基线圈的所述第一端固定在所述主体的所述第一通道内，并且其中所述罗戈夫斯基线圈延伸出所述第一通道的所述第一端，穿过所述第二通道的所述第一端和所述第二端，并且环回到所述第一通道的所述第二端，其中所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端能够选择性地插入与所述罗戈夫斯基线圈的所述第一端相对的所述第一通道中；和/n非接触式传感器，所述非接触式传感器耦合到所述主体并且定位在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第二端之间，/n其中所述主体的所述第二通道的尺寸和大小被设计成在其中可滑动地容纳一定长度的所述罗戈夫斯基线圈，使得所述罗戈夫斯基线圈的第一环路形成在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第一开口端之间，并且当所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端插入所述第一通道的所述第二端中时，所述罗戈夫斯基线圈的第二环路形成在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第二开口端之间，/n其中所述第一环路和所述第二环路内的内部区域的尺寸能够通过所述罗戈夫斯基线圈在所述第二通道内的滑动运动来选择性地调节；并且/n其中当所述绝缘导体位于由所述罗戈夫斯基线圈形成的所述第二环路内时，所述非接触式传感器操作以感测所述绝缘导体的至少一个电参数，而不需要与所述绝缘导体电流接触。/n...

【技术特征摘要】
20200205 US 62/9706921.一种传感器探头，所述传感器探头操作以感测绝缘导体中的电参数，所述传感器探头包括：
主体，所述主体具有限定于其中的第一通道和第二通道，其中所述第一通道和所述第二通道各自具有彼此间隔开的相应的第一开口端和第二开口端，所述第一通道和所述第二通道大致彼此平行地延伸穿过所述主体；
罗戈夫斯基线圈，所述罗戈夫斯基线圈具有第一端和第二端，其中所述罗戈夫斯基线圈的所述第一端固定在所述主体的所述第一通道内，并且其中所述罗戈夫斯基线圈延伸出所述第一通道的所述第一端，穿过所述第二通道的所述第一端和所述第二端，并且环回到所述第一通道的所述第二端，其中所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端能够选择性地插入与所述罗戈夫斯基线圈的所述第一端相对的所述第一通道中；和
非接触式传感器，所述非接触式传感器耦合到所述主体并且定位在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第二端之间，
其中所述主体的所述第二通道的尺寸和大小被设计成在其中可滑动地容纳一定长度的所述罗戈夫斯基线圈，使得所述罗戈夫斯基线圈的第一环路形成在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第一开口端之间，并且当所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端插入所述第一通道的所述第二端中时，所述罗戈夫斯基线圈的第二环路形成在所述第一通道和所述第二通道的所述相应第二开口端之间，
其中所述第一环路和所述第二环路内的内部区域的尺寸能够通过所述罗戈夫斯基线圈在所述第二通道内的滑动运动来选择性地调节；并且
其中当所述绝缘导体位于由所述罗戈夫斯基线圈形成的所述第二环路内时，所述非接触式传感器操作以感测所述绝缘导体的至少一个电参数，而不需要与所述绝缘导体电流接触。


2.根据权利要求1所述的传感器探头，其中所述主体的所述第一通道的所述第二端包括紧固件，当所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端选择性地插入所述第一通道中时，所述紧固件操作以将所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端可释放地固定在所述第一通道内。


3.根据权利要求1所述的传感器探头，其中当所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端选择性地插入所述第一通道的所述第二端中时，所述第一通道的侧壁邻接所述罗戈夫斯基线圈并且通过过盈配合将所述罗戈夫斯基线圈的所述第二端可释放地固定在所述第一通道内。


4.根据权利要求1所述的传感器探头，其中在所述传感器探头的正常使用期间，所述罗戈夫斯基线圈不能够从所述第二通道移除。


5.根据权利要求1所述的传感器探头，所述传感器探头还包括第二非接触式传感器，所述第二非接触式传感器耦合到所述罗戈夫斯基线圈，其中当所述绝缘导体位于由所述罗戈夫斯基线圈形成的所述第二环路内时，所述第二非接触式传感器操作以感测所述绝缘导体中的电参数。


6.根据权利要求1所述的传感器探头，所述传感器探头还包括接口连接器，所述接口连接器操作地耦合到所述非接触式传感器和所述罗戈夫斯基线圈，其中所述接口连接器可拆卸地耦合到测量设备的主要部分的对应接口连接器。


7.根据权利要求1所述的传感器探头，其中所述非接触式传感器包括非接触式电压传感器、非接触式电流传感器、霍尔效应传感器、磁通门传感器、各向异性磁阻（AMR）传感器或巨磁阻（GMR）传感器中的至少一者。


8.根据权利要求1所述的传感器探头，所述传感器探头还包括锁定机构，所述锁定机构在开口位置操作以允许所述罗戈夫斯基线圈在所述第二通道内自由滑动，并且在闭合位置操作以可释放地固定所述罗戈夫斯基线圈并防止所述罗戈夫斯基线圈在所述第二通道内的滑动运动。


9.根据权利要求1所述的传感器探头，其中所述主体包括内部腔体，所述内部腔体的尺寸被设定成包围所述罗戈夫斯基线圈的所述第一环路。


10.一种用于测量绝缘导体中的电参数的设备，所述设备包括：
传感器探头，所述传感器探头包括：
主体，所述主体具有限定于其中的第一通道和第二通道，其中所述第一通道和所述第二通道各自具有彼此间隔开的相应的第一开口端和第二开口端，所述第一通道和所述第二通道大致彼此平行地延伸穿过所述主体；
罗戈夫斯基线圈，所述罗戈夫斯基线圈具有第一端和第二端，其中所述罗...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡美明，全明炫，R·罗德里格斯，R·施托伊尔，
申请(专利权)人：弗兰克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US