高抗干扰信号传输电缆及高速高幅值脉冲电流传感器制造技术

一种高抗干扰信号传输电缆，包括绝缘层（２）、屏蔽层（３）和保护外套（４），其特征在于还包括由两条漆包线形成的漆包双绞线（１），绝缘层（２）、屏蔽层（３）和保护外套（４）依次覆盖在漆包双绞线上。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利说明 一、
本技术涉及一种在高速变化的非均匀强磁场中具有高抗干扰能力的信号传输电缆及用于测量高速高幅值脉冲电流的电流传感器。二
技术介绍
对高速高幅值脉冲电流的测量，目前普遍采用Rogowski线圈制作的电流传感器(见“雷电流自动监测系统”，林云志等，清华大学电机系，《电工电能新技术》P59-62，2000年第4期)。由于此种电流传感器的输出电压正比于被测电流随时间的变化率而不是直接正比于被测电流的幅值，因此在实际使用时需对输出电压进行积分变换，这样不仅增加了信号处理的难度，而且会降低测量精度。此外，这种传感器的制作工艺也比较复杂。作为电流传感器的另一公知技术，是以霍尔器件为核心构件组成的霍尔电流传感器。为提高此类传感器的测量精度，减小体积，使其能适应微小电流的测量，人们做了大量的工作并推出了多项专利，但遗憾的是，霍尔电流传感器迄今尚未能在高速(上升沿为微秒级)高幅值(电流幅值在数十千安以上)的脉冲电流测量中获得应用，其主要原因是1.常规霍尔电流传感器采用铁磁磁路，受铁磁材料饱和磁密的限制，此种霍尔电流传感器所能测量的上限电流受其功耗和体积的限制，目前尚未见容量达数十千安的霍尔电流传感器的报道；2.不采用铁磁磁路，直接将霍尔芯片放置在被测电流的载流导体的近旁虽然可测量的电流幅值几乎不受限制，但却要求与霍尔芯片连接的传输线在高速变化的非均匀强磁场中具有优良的抗干扰性能，而目前连接霍尔芯片的传输电缆通常采用多芯屏蔽电缆，此种电缆的每条芯线均为由塑料外皮包裹的单条或多条铜线，当这类电缆(即便是其芯线为双绞线)和霍尔芯片的电极或引线连接时，在连接处将形成很大的引线回路面积，大面积的引线回路与被测高速高幅值电流所产生的磁力线的交联将会产生很大的正比于被测电流随时间的变化率的附加感应信号，该附加感应信号与正比于被测电流的霍尔信号叠加会使测量精度大大降低，甚至于根本得不到正确的测量结果。此外，普通多芯屏蔽电缆只能实现电屏蔽而不能实现磁屏蔽，当此种电缆处于高速变化的强脉冲磁场中时，电缆的芯线上也会被感应出严重影响测量结果的附加感应信号。由塑料外皮导线构成的双绞线(为方便起见，以下将其称之为“常规双绞线”)，在均匀磁场中具有较好的抗干扰能力，但在非均匀强脉冲磁场中，用它传输(毫伏级)弱模拟信号时，磁感应信号在传输电缆中引入的干扰常常会将有用信号“淹没”。三
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的不足，提供一种可以在高速变化的非均匀强磁场中不受干扰地传输弱信号的高抗干扰信号传输电缆，及以此种传输电缆与霍尔器件组合构成的一种用以测量高速高幅值脉冲电流的电流传感器。本技术的技术方案如下用两条漆包线经绞扭后构成一种漆包双绞线，由绝缘层、屏蔽层和保护外套依次覆盖上述漆包双绞线即构成一种在非均匀强脉冲磁场中具有很高抗干扰能力的信号传输电缆；上述信号传输电缆中的漆包双绞线的组数根据需要确定，可以为一组，也可以为一组以上，若漆包双绞线为一组以上，各组漆包双绞线既可以相互独立地位于绝缘层内，也可以相互绞扭地位于绝缘层内。和常规双绞线相比，由两条漆包线绞扭后形成的漆包双绞线的节距长度可以做得非常小，在单位长度内所包含的节距数目因此大大增加。当其处于非均匀脉冲磁场中时，因相邻节距所感应的反极性信号相互抵消而产生的抑制附加感应信号的综合效果被大大加强。此外、由于漆包线外皮厚度很小，使得每个节距之间能够与磁力线发生交联的回路面积变得非常小，所以，在强脉冲磁场中，每个节距间所感应的信号强度也被大大降低。实验表明，由漆包线绞扭后形成的漆包双绞线构成的信号传输电缆，即使将其用在高速变化的非均匀强磁场中传输毫伏级以下的微弱模拟信号，也不会在传输电缆中感应出足以影响测量精度的附加信号。此种信号传输电缆可广泛用于在高速变化的非均匀强磁场中传输微弱的模拟信号。本技术提供的高速高幅值脉冲电流传感器包括高抗干扰信号传输电缆、霍尔芯片、屏蔽罩、导体段，高抗干扰信号传输电缆由绝缘层、屏蔽层、保护外套和两组漆包双绞线组成，绝缘层、屏蔽层和保护外套依次覆盖在漆包双绞线上，一组漆包双绞线为信号传输线，其分叉后形成的两条信号引线分别与霍尔芯片的两信号电极或两信号电极的引脚连接，另一组漆包双绞线为电源传输线，其分叉后形成的两条电源引线分别与霍尔芯片的两电源电极或两电源电极的引脚连接，霍尔芯片装于屏蔽罩内，该屏蔽罩与高抗干扰信号传输电缆的屏蔽层相连接构成测量高速高幅值脉冲电流的电流传感元件，电流传感元件与导体段固连成一体。在采用漆包双绞线构成的传输电缆后，确定传输线分叉后所形成的“引线”的合理布局方式是本技术所提供的电流传感器的又一重要技术特征。为了便于准确地描述信号引线和电源引线的合理布局，作如下定义1.如图4所示，在传输线开始分叉但尚未分叉之处作一个与传输线长度方向相垂直的平面8；如图5所示，传输线与该平面相交后形成两个截面9，每个截面的中心10被简称为引线的“截面中心”，“截面”9和“截面中心”10在以下的叙述中将被直接引用，11为两“截面中心”10的连线，该连线的中点12定义为“传输线的分叉点”并简称“分叉点”。信号引线和电源引线的截面、截面中心，信号传输线和电源传输线的分叉点均按上述方式定义。2.“截面”到与之对应的霍尔芯片电极或其引脚连接点处的那段漆包线为影响测量精度的“引线”，以下所说的“引线”即为该段漆包线，与信号电极相连的“引线”被称为“信号引线”，与电源电极相连的“引线”被称为“电源引线”。3.如图6所示，将霍尔芯片两信号电极中心的连线和信号传输线分叉点所确定的平面13定义为“信号引线布局参考平面”，如图7所示，将霍尔芯片两电源电极中心的连线和电源传输线分叉点所确定的平面16定义为“电源引线布局参考平面”，在讨论与磁力线相交联的问题时，将上述参考平面的一侧定义为“正”，另一侧定义为“负”。4.将两条“引线”的两“截面中心”的连线、两条“引线”、两电极中心的连线所围成的回路称为“引线回路”，与电源相关的称为“电源引线回路”，与信号相关的称为“信号引线回路”。根据电磁学原理可知，欲使“引线回路”中不产生影响测量结果的附加感应信号，就应保证没有磁力线穿过“引线回路”或使穿过“引线回路”的磁力线的代数和为零。根据霍尔器件的原理可知，其“信号引线回路”所感应的附加信号将直接与有效信号叠加，而“电源引线回路”所感应的附加信号以电源波动的形式出现。所以，对于相同幅度的附加感应信号，前者对测量结果的影响远远大于后者。基于以上理由，信号引线和电源引线的合理布局方式是使信号引线回路和电源引线回路均位于使穿过两回路的被测电流所产生的磁力线的代数和为零的位置或均位于使穿过两回路的被测电流所产生的磁力线的代数和虽不为零但其所引起的附加测量误差与霍尔芯片固有误差之和不大于电流传感器应满足的精度指标的位置。例如如果忽略信号处理电路引起的测量误差，要求电流传感器的测量误差不大于5％，所采用的霍尔器件的精度为1％，则引线布局所引起的附加测量误差应不大于4％。电流传感器应满足的精度指标可以是国家标准、行业标准、企业标准中规定的精度指标，也可以是当事人要求的精度指标。为了保证信号引线和电源引线的布局能满足上述要求，两条“信号引线”的“截面中心”应对称地分布在“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗干扰信号传输电缆，包括绝缘层(2)、屏蔽层(3)和保护外套(4)，其特征在于还包括由两条漆包线形成的漆包双绞线(1)，绝缘层(2)、屏蔽层(3)和保护外套(4)依次覆盖在漆包双绞线上。2.根据权利要求1所述的高抗干扰信号传输电缆，其特征在于漆包双绞线(1)为一组或一组以上，若漆包双绞线(1)为一组以上，漆包双绞线之间可以相互独立地或相互绞扭地位于绝缘层(2)内。3.一种高速高幅值脉冲电流传感器，其特征在于包括高抗干扰信号传输电缆、霍尔芯片(7)、屏蔽罩(19)、导体段(26)，高抗干扰信号传输电缆由绝缘层(2)、屏蔽层(3)、保护外套(4)和两组漆包双绞线组成，绝缘层(2)、屏蔽层(3)和保护外套(4)依次覆盖在两组漆包双绞线上，一组漆包双绞线为信号传输线(5)，其分叉后形成的两条信号引线分别与霍尔芯片(7)的两信号电极或两信号电极的引脚连接，另一组漆包双绞线为电源传输线(6)，其分叉后形成的两条电源引线分别与霍尔芯片(7)的两电源电极或两电源电极的引脚连接，霍尔芯片(7)装于屏蔽罩(19)内，该屏蔽罩与高抗干扰信号传输电缆的屏蔽层(3)相连接构成测量高速高幅值脉冲电流的电流传感元件，电流传感元件与导体段(26)固连成一体，信号引线和电源引线的布局方式如下由信号传输线分叉点处的两条信号引线的截面中心的连线、两条信号引线、霍尔芯片两信号电极中心的连线构成的信号引线回路位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富元，王德言，
申请(专利权)人：王德言，王富元，
类型：实用新型
国别省市：