【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线缆电流检测，具体涉及一种电流传感器，尤其适合用于地下管线电流的检测。
技术介绍
1、城市地下管线作为城市基础设施的重要组成部分，承载着供水、供气、供电及通信等关键功能。但由于管线隐藏于地下，其准确的位置及状态往往难以获得，这给地下管线检测带来了挑战。
2、在现有技术中，为了检测管线的电流状态，往往通过基于电磁感应原理的电流传感器实现，包括电流互感器、霍尔电流传感器和隧穿磁阻电流传感器等电流传感器实现。然而在实际的检测过程中，由于管线深埋地下，背景磁场噪声大，往往导致电流传感器获得的数值精确度不够。
3、此外，由于地下管线埋藏于地下，电源和通信成为地下管线检测传感器继续发展的掣肘。常规地下管线检测传感器使用电池供电，但寿命短，且更换电池复杂，需发展能长期工作的自供能模块。地下通信的障碍物较多，如岩石、墙壁、过道、隔离带等，常规的无线通信方式如wifi、蓝牙、卫星通信等的信号无法穿透到地下，需发展能穿透障碍物的通信技术。
4、因此，现有技术亟待改进。
技术实现思路
1、鉴于现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电流传感器，以至少提高电流传感器的测量准确性。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种电流传感器，用于检测载流导线的电流状态，包括：聚磁环，屏蔽模块，处理模块，结构相同的第一磁电复合材料和第二磁电复合材料；所述聚磁环可拆套设在载流导线上，内设有空腔用于至少容置所述第一磁电复合材料；所述第一磁电复合材料用于将所述
3、作为本专利技术的一种实施方式，所述处理模块包括依次电连接的调节单元，数模转换单元和计算单元；所述调节单元用于将所述第一电荷信号和第二电荷信号合成为电压信号；所述数模转换单元用于将所述电压信号转换为数字信号；所述计算单元基于所述数模转换单元输出的数字信号计算载流导线的电流。
4、作为本专利技术的一种实施方式，所述调节单元包括模拟前置电路，信号调理电路和反馈电路；所述第一磁电复合材料和所述第二磁电复合材料反向并联，用于将第一电荷信号和第二电荷信号合成为合成电荷信号；所述模拟前置电路的输入端分别与所述第一磁电复合材料和所述第二磁电复合材料电连接以对所述合成电荷信号放大，所述模拟前置电路的输出端与所述信号调理电路电连接；所述信号调理电路用于对放大后的合成电荷信号再次放大为第一电压信号，所述第一电压信号用于驱动所述反馈电路；所述反馈电路基于所述第一电压信号生成第二电压信号并输出至所述模拟前置电路的输入端负端，用于抵消零点飘移带来的测量误差；所述调节单元输出至所述数模转换单元的电压信号包括所述第一电压信号和所述第二电压信号。
5、作为本专利技术的一种实施方式，所述反馈电路包括取样电阻和反馈线圈，所述反馈线圈绕设在所述聚磁环上，输入端与所述信号调理电路电连接，输出端与所述取样电阻电连接；所述取样电阻的输出端电连接至所述模拟前置电路的输入端负端。
6、作为本专利技术的一种实施方式，所述数模转换单元包括多级同向放大电路和模数转化芯片，所述多级同向放大电路的各级放大电路的输出端分别与模数转化芯片电连接，所述模数转化芯片基于所述各级放大电路的输出信号确定同向放大倍数。
7、作为本专利技术的一种实施方式，所述屏蔽模块为多层屏蔽壳，至少包括第一屏蔽壳和第二屏蔽壳，所述第二屏蔽壳设置在所述第一屏蔽壳远离所述载流导线的一侧；其中，所述处理模块设置在所述第一屏蔽壳和第二屏蔽壳间。
8、作为本专利技术的一种实施方式，还包括能量收集模块，所述能量收集模块包括第三磁电复合材料和能量管理电路，所述第三磁电复合材料设置在所述聚磁环内用于将所述聚磁环聚集的磁信号转为第三电流信号；所述能量管理电路与所述第三磁电复合材料电连接，用于将所述第三电流信号转换为直流电并存储。
9、作为本专利技术的一种实施方式，所述能量管理电路包括单向桥式整流器，电感和存储电容，所述存储电容与所述单向桥式整流器的输出端电连接，所述第三磁电复合材料经所述电感与所述单向桥式整流器的输入端电连接。
10、作为本专利技术的一种实施方式，所述能量收集模块还包括质量块，所述质量块与所述第三磁电复合材料固定连接，用于调谐所述磁电复合材料的谐振频率。
11、作为本专利技术的一种实施方式，还包括通信模块，所述通信模块包括第四磁电复合材料和发射电路，所述发射电路设置在所述屏蔽模块远离所述载流导线的一侧并与所述处理模块的输出端连接，所述第四磁电复合材料的输入端与所述发射电路电连接；其中，所述发射电路用于对输入的电信号调制放大后输出至第四磁电复合材料，所述第四磁电复合材料用于基于逆压电效应产生低频长波段的电磁波。
12、作为本专利技术的一种实施方式，所述发射电路包括依次电连接的信号调制电路和放大电路，所述信号调制电路用于调制信号，所述放大电路用于进行功率放大。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过将处理模块设置在屏蔽模块内，能够很好地避免处理模块本身处理过程形成的回路中产生的磁场信号对于第一磁电复合材料和第二磁电复合材料的影响。同时将第二磁电复合材料设置在屏蔽模块外侧用于接收环境磁信号，即设置在屏蔽模块远离载流导线的一侧，并将第一磁电复合材料和第二磁电复合材料结构相同，能够通过第二磁电复合材料较好地确定环境磁信号，且基于第二电荷信号测得的环境磁信号，计算出第一电荷信号中较为准确的载流导线产生的磁信号。实现对于载流导线的精准测量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电流传感器，用于检测载流导线的电流状态，其特征在于，包括：聚磁环，屏蔽模块，处理模块，结构相同的第一磁电复合材料和第二磁电复合材料；
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述处理模块包括依次电连接的调节单元，数模转换单元和计算单元；
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述调节单元包括模拟前置电路，信号调理电路和反馈电路；
4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，所述反馈电路包括取样电阻和反馈线圈，所述反馈线圈绕设在所述聚磁环上，输入端与所述信号调理电路电连接，输出端与所述取样电阻电连接；
5.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述数模转换单元包括多级同向放大电路和模数转化芯片，所述多级同向放大电路的各级放大电路的输出端分别与模数转化芯片电连接，所述模数转化芯片基于所述各级放大电路的输出信号确定同向放大倍数。
6.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽模块为多层屏蔽壳，至少包括第一屏蔽壳和第二屏蔽壳，所述第二屏蔽壳设置在所述第一屏蔽壳远离所述载流导线的一侧；
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的电流传感器，其特征在于，还包括能量收集模块，所述能量收集模块包括第三磁电复合材料和能量管理电路，所述第三磁电复合材料设置在所述聚磁环内用于将所述聚磁环聚集的磁信号转为第三电流信号；
8.根据权利要求7所述的电流传感器，其特征在于，所述能量管理电路包括单向桥式整流器，电感和存储电容，所述存储电容与所述单向桥式整流器的输出端电连接，所述第三磁电复合材料经所述电感与所述单向桥式整流器的输入端电连接。
9.根据权利要求7所述的电流传感器，其特征在于，所述能量收集模块还包括质量块，所述质量块与所述第三磁电复合材料固定连接，用于调谐所述磁电复合材料的谐振频率。
10.根据权利要求1-6中任意一项所述的电流传感器，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块包括第四磁电复合材料和发射电路，所述发射电路设置在所述屏蔽模块远离所述载流导线的一侧并与所述处理模块的输出端连接，所述第四磁电复合材料的输入端与所述发射电路电连接；
11.根据权利要求10所述的电流传感器，其特征在于，所述发射电路包括依次电连接的信号调制电路和放大电路，所述信号调制电路用于调制信号，所述放大电路用于进行功率放大。
...【技术特征摘要】
1.一种电流传感器，用于检测载流导线的电流状态，其特征在于，包括：聚磁环，屏蔽模块，处理模块，结构相同的第一磁电复合材料和第二磁电复合材料；
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述处理模块包括依次电连接的调节单元，数模转换单元和计算单元；
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述调节单元包括模拟前置电路，信号调理电路和反馈电路；
4.根据权利要求3所述的电流传感器，其特征在于，所述反馈电路包括取样电阻和反馈线圈，所述反馈线圈绕设在所述聚磁环上，输入端与所述信号调理电路电连接，输出端与所述取样电阻电连接；
5.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，所述数模转换单元包括多级同向放大电路和模数转化芯片，所述多级同向放大电路的各级放大电路的输出端分别与模数转化芯片电连接，所述模数转化芯片基于所述各级放大电路的输出信号确定同向放大倍数。
6.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述屏蔽模块为多层屏蔽壳，至少包括第一屏蔽壳和第二屏蔽壳，所述第二屏蔽壳设置在所述第一屏蔽壳远离所述载流导线的一侧；
7.根据权利要求1-6中任意...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲁丽，焦杰，陈建伟，林迪，朱莉莉，姜鹏丽，白程，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。