專利名稱：電流檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電流檢測裝置，它用于測量導(dǎo)體中通過的較大電流，并/或產(chǎn)生相應(yīng)的圖象。特別，本發(fā)明涉及這樣一種電流檢測裝置，它至少包含一個磁路以便使其能夠與流著被測電流的主導(dǎo)體相耦合，此磁路具有至少一個空氣隙和至少一個與該磁路相耦合的測量線圈。在這個裝置中，磁場探測器裝置置于所述空氣隙中，與電流源相連接的控制電路具有與所述磁場探測器裝置相耦接的輸入端子，并具有連接到串聯(lián)的所述測量線圈、電流測量和/或顯示裝置的輸出端子。
上述這種電流檢測裝置用于測量主電流，“測量”應(yīng)理解為包括產(chǎn)生一個體現(xiàn)電流測量的量值的所有形式，例如產(chǎn)生跟隨主電流瞬時值的電壓或電流。進一步說，主電流圖象的產(chǎn)生意味著包括顯示、記錄或存貯主電流值(如瞬時值、最大值、平均值或?qū)崟r變化特性)的所有形式。很顯然，根據(jù)本裝置的應(yīng)用情況所測得的量值可以用來控制或驅(qū)動其它裝置，例如用于調(diào)節(jié)或控制電路中。
這種形式的檢測裝置的工作原理在于，在上述磁場探測器裝置控制下，用測量線圈產(chǎn)生的磁通量來補償主電所產(chǎn)生的磁通量，測量線圈中實現(xiàn)補償所需的電流是主電流的度量。
這種檢測裝置似乎對作用于放在空氣隙內(nèi)的磁場探測器裝置上的外部磁場的影響相當(dāng)靈敏。這使檢測裝置的工作遭受到干擾風(fēng)險并導(dǎo)致在某些應(yīng)用中非常重要的主電流測量產(chǎn)生誤差。
長時間以來，為了克服這個問題人們已嘗試過各種屏蔽方式，例如把檢測裝置放在導(dǎo)磁材料制作的殼內(nèi)，或在測量線圈附近放置屏蔽。但是這些屏蔽的存在導(dǎo)致了磁場，主要是空氣隙處的磁場的失真，由此在很大程度上影響了測量。應(yīng)該注意，由于在大多數(shù)應(yīng)用中有限的可用空間和經(jīng)濟方面的原因，屏蔽物與檢測裝置的距離受到限制。
另一種嘗試是使用具有兩個空氣隙和兩個磁場探測器的磁路，以便補償外部磁場在兩個探測器上的影響。但是，由于外部磁場在大多數(shù)應(yīng)用中是不對稱的，所以這種解決辦法也不能使問題得到充分改善。
本發(fā)明的目的是提供一種本文開始時所敘述的檢測裝置，該裝置明顯降低了外部磁場的影響，并在頻率從直流到100KHz以上的寬頻率范圍提供高精度的電流測量。
根據(jù)本發(fā)明，本檢測裝置包含一個安置在空氣隙附近的測量線圈內(nèi)的磁屏蔽部件，以便基本上包圍形成空氣隙的磁路部件的整個橫截面。人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，這樣一個處于測量線圈內(nèi)部的屏蔽部件雖然如上文所述那樣是為了充分保護磁場探測器裝置不受外部磁場的影響，但是它并不影響檢測裝置的正常工作，甚至使測量精度得到顯著改善。
根據(jù)本發(fā)明的一個較佳實施例，屏蔽部件通過一層無磁性材料至少與形成空氣隙的一個磁路部件相隔離，該層材料位于所述屏蔽部件和所述磁路部件之間，因此該屏蔽部件形成空氣隙的磁分路器而不使其短路。該屏蔽部件可以是一片相對于形成空氣隙的磁路部件的橫截面尺寸而言非常薄的薄片，它在其所處的線圈內(nèi)部最好延伸一段與該線圈長度基本相等的長度。
通過下文對一個較佳實施例的敘述并結(jié)合附圖，我們將更清楚地看到本發(fā)明裝置的進一步特點和優(yōu)點。


圖1是從主導(dǎo)體方向上看的本發(fā)明的檢測裝置的部分剖面圖，此圖未畫出電路和檢測裝置的外殼。
圖2給出沿圖1的Ⅱ-Ⅱ線剖切的剖面圖。
圖3給出與本發(fā)明有關(guān)的檢測裝置基本電路的簡圖。
圖1和圖2中的檢測裝置具有通常為矩形的磁路1，該磁路具有兩個相對于主導(dǎo)體4來說處于相反位置的空氣隙2和3。以橫截面形式顯示在圖1中的主導(dǎo)體通過磁路的內(nèi)部空間延伸，因此當(dāng)主電流流經(jīng)該導(dǎo)體時，就要在該處產(chǎn)生磁場。
在每個空氣隙2、3處，在磁路的相應(yīng)部件上安裝了電測量線圈5和6，這兩個線圈都與連接到電流源的控制電路相連接，它們將在下文結(jié)合圖3來敘述。如圖1所示在空氣隙2和3中分別放置了磁場探測器7和8，例如霍爾效應(yīng)探測器。
參閱電路圖3，與磁路(圖3中未畫出)相耦合的主導(dǎo)體4產(chǎn)生磁場H1。對應(yīng)于圖3的檢測裝置只有一個測量線圈，從而也只有一個空氣隙和一個位于空氣隙內(nèi)的磁場探測器。向圖3中所示的測量線圈5提供電流，從而產(chǎn)生方向與磁場H1相反的磁場H2。磁場探測器，例如霍爾效應(yīng)探測器7，產(chǎn)生施加到控制電路端子17、18上的輸出信號?？刂齐娐酚煞糯笃?9和測量電流的供給電路20組成，它具有一對串接在電流源端子23和24之間的三極管21和22。放大器19的輸出端連接至三極管21、22的控制極，三極管21和22的發(fā)射極相互連在一起并與測量線圈5的第一端E相連接。線圈5的第二端M通過電流測量裝置25和/或低阻值測量電阻26與本裝置的地端(用端子O表示)相連接。
當(dāng)主電流流過導(dǎo)體4時，霍爾效應(yīng)探測器7探測到磁場H1和H2之間的差值并提供用于控制線圈5中測量電流的控制信號，以便使該差值為零。由端子M和O之間測量出的電流在每一瞬間都顯示了主電流值，因此為產(chǎn)生圖象創(chuàng)造了條件或者說能夠產(chǎn)生圖象。
圖1和圖2給出了一個屏蔽部件9、10的較佳結(jié)構(gòu)和形狀，在本例中它們是由一片高導(dǎo)磁材料(例如鎳鐵高導(dǎo)磁合金)制作的，它被折彎圍繞著形成空氣隙之一的兩個磁路部件，例如11和12。如圖2所示，在這個彎片部件的兩個邊之間有一條縱向縫13，以防止在磁路部件11和12的橫向上形成閉合電路從而防止可能產(chǎn)生的渦流損耗。另外，在形成空氣隙的上述磁路部件的橫表面和屏蔽片之間有一個磁隔離，以防空氣隙的磁短路，同時在磁路1和屏蔽部件9、10之間提供一定的磁耦合。這種隔離，可以通過骨架或測量線圈的框體14和15來實現(xiàn)，此框體由無磁性材料制造，例如可用合適的塑料材料。另外，在屏蔽部件和線圈繞組之間放置了起絕緣和機械保護作用的板16。
屏蔽部件9和10的厚度相對于磁路1的橫向尺寸而言可以是非常小的，它們最好在放置它們的線圈內(nèi)延伸一段與該線圈長度基本相等的長度，它們保護空氣隙中的磁場探測器免受外部磁場的影響。應(yīng)該注意，同樣的屏蔽片如果安置在測量線圈的外部，則引起磁路空氣隙中磁場的失真，從而使檢測裝置產(chǎn)生相當(dāng)大的測量誤差。似乎沒有預(yù)料到在測量線圈內(nèi)部安置這種屏蔽部件導(dǎo)致測量精度的顯著改善。這個結(jié)果看來是屏蔽部件與測量線圈之間相耦合的結(jié)果，由此在本裝置中部件9和10參與了補償過程，這是因為磁通量中某一確定比例的部分將通過這些屏蔽部件，這些磁通量一方面由主電流產(chǎn)生，另一方面由測量線圈中的測量電流產(chǎn)生。特別，由主電流強度與測量電流強度之間的差值乘以測量線圈所繞圈數(shù)所體現(xiàn)的誤差不僅在直流和低頻時是非常小的，在直至100KHz的高頻時，此誤差也被顯著降低。由此而提供一個檢測裝置，其通頻帶范圍從0到100KHz以上。這個特性對主電流在極短時間內(nèi)發(fā)生變化因而其頻譜具有非常豐富諧波的所有應(yīng)用是很重要的。例如在主電流作為測量電流的函數(shù)而被控制或調(diào)節(jié)的情況下，測量電流隨主電流變化(直到最快變化)的精度是基本的要求。
權(quán)利要求
1.一種用于測量導(dǎo)體中通過較大的電流，并/或產(chǎn)生相應(yīng)圖象的電流檢測裝置，包括至少一個能與上述主導(dǎo)體磁耦合并至少具有一個空氣隙的磁路；至少一個與上述磁路相耦合的測量線圈；置于上述空氣隙內(nèi)的磁場探測器裝置；一個控制電路和一個相應(yīng)的電流源，控制電路具有與上述磁場探測器裝置相耦接的輸入端并具有連接到串聯(lián)的上述測量線圈、電流測量和/或顯示裝置的輸出端；上述檢測裝置進一步包含至少一個放在上述空氣隙附近的測量線圈內(nèi)的磁屏蔽部件，它基本上包圍形成上述空氣隙的磁路部件的整個橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述的屏蔽部件通過一層無磁性材料至少與形成空氣隙的磁路部件之一相隔離，該層材料位于屏蔽部件和所述磁路部件之間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述的屏蔽部件至少由一片相對于形成空氣隙的磁路部件的橫截面尺寸而言非常薄的薄片組成，并被折彎圍繞著這些磁路部件。
4.權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述的屏蔽部件在其所處的測量線圈內(nèi)部延伸一段與該線圈長度基本相等的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其中，所述的屏蔽部件在其所處的測量線圈內(nèi)部延伸一段與該線圈長度基本相等的長度。
全文摘要
一種電流檢測裝置，包括至少一個與主導(dǎo)體耦合并具有至少一個空氣隙的磁路；至少一個與該磁路耦合的測量線圈；置于該空氣隙內(nèi)的磁場探測器裝置；一個控制電路和一個相應(yīng)的電流源；放在該空氣隙附近的測量線圈內(nèi)的磁屏蔽部件。
文檔編號G01R19/00GK1035561SQ88107089
公開日1989年9月13日 申請日期1988年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月16日
發(fā)明者股德科勞德 申請人:機電聯(lián)合有限公司