【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种探头及其测试方法，尤其是涉及一种基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头及其测试方法。属于电气工程电流测量领域。
技术介绍
1、监测电气工程中各种设备的交变电流对于评估设备工作状态具有重要意义。基于电磁感应原理的罗氏线圈、霍尔传感器无须与被测设备有直接电气连接，能够灵活应对不同电流测试条件，因而具有广泛的应用场景，例如交流电缆、变压器、电抗器、功率半导体器件等等。上述方法主要存在的问题在于：容易受到周围电磁场干扰，特别是对于紧凑空间中电气设备的电流测量，容易将空间中不同方向的电磁干扰耦合到测量探头中，从而造成较大的测量误差。
2、现有电磁感应型的罗氏线圈就是采用多匝单线圈与被测电流磁场耦合的原理，但是这种测量方式容易耦合空间电磁场使得测量误差较大。
3、文献[1](朱金炜.双d正交型水下无线电能传输系统的设计与优化[d].华中科技大学,2021：44-65.doi:10.27157/d.cnki.ghzku.2021.003589.)中以双d正交型无线电能传输系统为研究对象,提出了一种效率优化控制方法,通过调整谐振网络输入电压幅值比,控制输出功率的同时一定程度提高效率。实验表明在耦合系数变化范围较大的情况下,系统仍然能够保持稳定高效的功率传输,验证了控制方法的有效性。文献[2](孙凯东.电动汽车无线充电dd型线圈设计参数优化[j].科技创新导报,2019,16(28):113-116+118.doi:10.16660/j.cnki.1674-098x.2019.28.11.
5、上述文献中提到的dd矩形线圈全部是用于传能，并非用于测试，所以为了解决现有技术中存在的电流测量难题，亟需一种用于测量的双矩形线圈探头模型。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的缺陷，本专利技术公开一种基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其技术方案如下：
2、基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于，所述探头由两组线圈簇构成，两组线圈簇前后重叠放置以使两组线圈簇之间没有磁场耦合、无互感，按照十字交叉方式进行布置以实现两个正交电流方向上的解耦测量；每一组线圈簇由两个反绕的矩形线圈组成，两个反绕的矩形线圈并排平行放置，处于串联关系，且存在磁场耦合；所述单组线圈簇中两个反绕的矩形线圈的每个线圈的输入端子和输出端子从两个线圈中间分界线位置引出。
3、优选为：单组线圈簇在测试过程中，线圈分界线方向与被测导体内电流方向保持一致。
4、优选为：两组线圈簇在测试过程中，可以实现两个正交方向的电流测量。
5、优选为：每个反绕的矩形线圈由多匝单线圈组成；两个反绕的矩形线圈磁链的相对方向相反。
6、优选为：两组相互解耦的线圈组之间的互感为0。两个反绕的矩形线圈在磁链方向参考下的耦合系数为正。
7、本专利技术还公开一种基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头的测试方法，其测试步骤为：
8、步骤1：首先进行测量探头的校准，利用仿真或者阻抗分析仪测量获得被测导体a和线圈簇a之间的互感ma，被测导体b和线圈簇b之间的互感mb。由于两个线圈簇成正交关系，互感为零。
9、步骤2：进行线圈簇输出电压的测量并计算出线圈中的电流。利用电压互感器测得输出电压va和vb，利用如下公式计算得到被测导体内电流ia和ib：
10、
11、
12、其中，ia表示被测导体a的电流，ib表示被测导体b的电流。
13、有益效果
14、本专利技术提供的技术方案由两组十字交叉布置的线圈簇构成，其中每组线圈簇又由两个反绕的矩形感应线圈串联组成。合理布置与被测导体的相对空间位置使被测导体中电流与线圈整体产生同方向的磁链耦合，而使外部磁场干扰耦合进入两个反绕的感应线圈的磁链方向基本相反，整体无磁链耦合，从而所提测量探头感应电压仅与被测电流有关，并且极大程度上避免了周围磁场的干扰。
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1.基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：所述探头由两组线圈簇构成，两组线圈簇前后重叠放置以使两组线圈簇之间没有磁场耦合、无互感，按照十字交叉方式进行布置以实现两个正交电流方向上的解耦测量；每一组线圈簇由两个反绕的矩形线圈组成，两个反绕的矩形线圈并排平行放置，处于串联关系，且存在磁场耦合；所述单组线圈簇中两个反绕的矩形线圈的每个线圈的输入端子和输出端子从两个线圈中间分界线位置引出。
2.根据权利要求1所述的基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：单组线圈簇在测试过程中，线圈分界线方向与被测导体内电流方向保持一致。
3.根据权利要求1所述的基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：两组线圈簇在测试过程中，实现两个正交方向的电流测量。
4.根据权利要求1所述的基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：每个反绕的矩形线圈由多匝单线圈组成；两个反绕的矩形线圈磁链的相对方向相反。
5.根据权利要求1所述的基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：两组相互解耦的线圈簇之间的互感为
6.一种基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头的测试方法，该方法基于权利要求1所述的测试探头，其特征为：
...【技术特征摘要】
1.基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：所述探头由两组线圈簇构成，两组线圈簇前后重叠放置以使两组线圈簇之间没有磁场耦合、无互感，按照十字交叉方式进行布置以实现两个正交电流方向上的解耦测量；每一组线圈簇由两个反绕的矩形线圈组成，两个反绕的矩形线圈并排平行放置，处于串联关系，且存在磁场耦合；所述单组线圈簇中两个反绕的矩形线圈的每个线圈的输入端子和输出端子从两个线圈中间分界线位置引出。
2.根据权利要求1所述的基于反绕双线圈的正交式磁耦合电流测量探头，其特征在于：单组线圈簇在测试过程中，线圈分界线方向与被测导体内电流方向保持一致。
3.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐磊，东野忠昊，张翔宇，沈弘，牛欢，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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