一种基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器，涉及基于PCB的Rogowski线圈的雷电流传感器的结构。本发明专利技术雷电流传感器主要由基板、积分电路、屏蔽层等构成。本发明专利技术具有结构简单，制作方便，成本低；测量频带宽，响应速度快，抗干扰能力强，测量精度高；能在户外恶劣环境下可靠工作和稳定运行；便于推广应用等特点。本发明专利技术雷电流传感器可广泛应用于测量架空输电线路的雷电流，为防雷设备的选择、雷电流电磁辐射的研究等提供可靠的原始数据。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷电流测量
，具体涉及基于印制电路板(PCB)的罗戈夫斯基(Rogowski)线圈的雷电流传感器的结构。
技术介绍
雷电流的幅值大、上升时间短，由此引发的电力系统过电压严重威胁电网的安全、稳定运行。对雷电流各项参数进行有效的测量为防雷设备的选择、雷电电磁辐射的研究等提供最原始的数据，这对雷电流的基础研究工作具有重要意义。常用的雷电流测量方法有磁钢棒法、阴极示波器、磁带法、罗戈夫斯基(Rogowski)线圈,其中Rogowski线圈以其无磁饱和，线性度高，绝缘性能好的优点在雷电流测量领域得到了广泛的应用。近年来又发展出了 PCB型Rogowski线圈电流互感器，它是一种可以精确测量电流的电流传感器，已经成为研究的热门课题。现有用PCB型Rogowski线圈测量电流的电流传感器，如专利号为ZL201120300261. 7的“一种PCB型Rogowski线圈电流互感器”专利，公开的电流互感器主要包括PCB型Rogowski线圈、数据采集系统、光电转化装置、混合电源等，该电流传感器主要有如下缺点I、频带范围较窄，仅为工频50Hz。因此该电流传感器只能测量对频带要求不高的周期波形的工频电流(即只能用作配电网的电流互感器)，不能测量对频带范围要求很宽的幅值大、上升时间短的非周期波形的雷电流，不能用作雷电流传感器。2、仅用滤波电路抑制干扰，抗干扰性能差。因此，该电流传感器只适用于测量以工频电流为基准的配电网电流，不能在架空输电线路周围电磁干扰很强的情况下测量幅值大、上升时间短的非周期波形的雷电流。3、该传感器采用有源电子式互感器，且供电环境复杂，从而导致电流传感器结构复杂，工作可靠性降低，适应户外恶劣环境的能力差。传感器的测量精度和使用寿命均受到影响，并且安装复杂，使用不方便，不便于推广应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有PCB型Rogowski线圈电流传感器的不足之处，提供了一种基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器。能够测量雷电流并且具有测量频带宽，测量精度高，工作可靠且稳定性好，便于安装和推广应用等特点。本专利技术的原理本专利技术雷电流传感器基于安培环路定理和法拉第电磁感应定律，其原理与传统矩形截面的Rogowski线圈相同。当雷电流通过载流导体时会在其周围产生一个暂态磁场，变化的磁场在印制导线构成的小线匝产生了感应电动势，最终通过多个小线匝感应电势的叠加得到了线圈最终的输出电压。权利要求1. 一种基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器，其特征在于所述雷电流传感器主要由基板(3)、积分电路(2)、屏蔽层(4)构成；所述基板(3)的材料为厚度为2 4mm的FR-4或CEM-3或Hydrocarbon板材，所述基板(3)的形状为边缘有一凸台的圆环形，所述基板(3)的圆环的外径为20(T300mm、内径为10(Tl80mm，所述基板(3)的边缘凸台的长度为l(T25mm、宽度为5 20mm，在所述基板(3)的圆环的内外圆周上距边缘T6mm处，分别均匀并对称地设置250 350个通孔，即过孔(3-3)，所述过孔(3-3)的孔径与PCB型Rogowski线圈的印制导线的宽度相匹配，所述的印制导线为宽度为I. OmnTl. 6_、厚度为5(Tl00的扁形铜线,通过所述的过孔(3_3)均勻绕制在所述基板(3)的圆环的两面,形成双面印制电路板的罗戈夫斯基线圈，即双面PCB型Rogowski线圈，在距离所述基板(3)的外圆周边缘f 5mm处均匀设置:Γ5个孔径为f 4mm的通孔，即安装孔(5),在每个安装孔(5)中装设一根长度为5 15mm、外径为2 4mm的铜柱，串联连接的双面PCB型Rogowski线圈采用2 6个双面PCB型Rogowski线圈构成；所述的积分电路⑵由取样电阻Ra、积分电阻R、积分电容C组成，所述的取样电阻Ra并联在所述双面PCB型Rogowski线圈的两端，即与线圈的杂散电容Ctl并联，所述的取样电阻Ra为O. 2^2的金属膜电阻或无感电阻，所述的积分电阻R为KTlOOkQ的金属膜电阻或无感电阻，所述的积分电容C为电气性能稳定的独石电容，所述积分电容C的电容值与所述积分电阻R的电阻值之乘积值为O. 5X 10_，5X 10_3，所述积分电阻R与积分电容C串联而形成RC积分电路，与所述的取样电阻Ra并联，从所述积分电容C的两端输出电压信号U(l，所述积分电路(2)输出的电压信号Utl通过装设于所述基板(3)边缘凸台处的信号输出接口(I)，即同轴电缆BNC母头输出；所述的屏蔽层(4)由生料带和铜箔胶带及绝缘胶带缠绕而成，即在所述基板(3)的表面先用生料带均匀而紧密地缠绕，形成一层厚度为O. 5^1. 5mm的绝缘层，即屏蔽层的第一层，然后在所述屏蔽层的第一层的外面用铜箔胶带均匀而紧密地缠绕一层厚度为O. 5^2mm的金属层，即屏蔽层的第二层，最后用绝缘胶带在所述屏蔽层的第二层的外面均匀而紧密地缠绕，形成一层厚度为f 3mm的绝缘外壳，即屏蔽层的第三层。全文摘要一种基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器，涉及基于PCB的Rogowski线圈的雷电流传感器的结构。本专利技术雷电流传感器主要由基板、积分电路、屏蔽层等构成。本专利技术具有结构简单，制作方便，成本低；测量频带宽，响应速度快，抗干扰能力强，测量精度高；能在户外恶劣环境下可靠工作和稳定运行；便于推广应用等特点。本专利技术雷电流传感器可广泛应用于测量架空输电线路的雷电流，为防雷设备的选择、雷电流电磁辐射的研究等提供可靠的原始数据。文档编号G01R19/00GK102944716SQ20121045303公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日专利技术者李成祥, 吴俊锋, 姚陈果, 米彦, 王有元, 司马文霞, 杨庆, 袁涛 申请人:重庆大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于印制电路板的罗戈夫斯基线圈的雷电流传感器，其特征在于所述雷电流传感器主要由基板(3)、积分电路(2)、屏蔽层(4)构成；所述基板(3)的材料为厚度为2~4mm的FR?4或CEM?3或Hydrocarbon板材，所述基板(3)的形状为边缘有一凸台的圆环形，所述基板(3)的圆环的外径为200~300mm、内径为100~180mm，所述基板(3)的边缘凸台的长度为10~25mm、宽度为5~20mm，在所述基板(3)的圆环的内外圆周上距边缘3~6mm处，分别均匀并对称地设置250~350个通孔，即过孔(3?3)，所述过孔(3?3)的孔径与PCB型Rogowski线圈的印制导线的宽度相匹配，所述的印制导线为宽度为1.0mm~1.6mm、厚度为50~100的扁形铜线，通过所述的过孔(3?3)均匀绕制在所述基板(3)的圆环的两面，形成双面印制电路板的罗戈夫斯基线圈，即双面PCB型Rogowski线圈，在距离所述基板(3)的外圆周边缘1~5mm处均匀设置3~5个孔径为1~4mm的通孔，即安装孔(5)，在每个安装孔(5)中装设一根长度为5~15mm、外径为2~4mm的铜柱，串联连接的双面PCB型Rogowski线圈采用2~6个双面PCB型Rogowski线圈构成；所述的积分电路(2)由取样电阻Ra、积分电阻R、积分电容C组成，所述的取样电阻Ra并联在所述双面PCB型Rogowski线圈的两端，即与线圈的杂散电容C0并联，所述的取样电阻Ra为0.2~2的金属膜电阻或无感电阻，所述的积分电阻R为10~100kΩ的金属膜电阻或无感电阻，所述的积分电容C为电气性能稳定的独石电容，所述积分电容C的电容值与所述积分电阻R的电阻值之乘积值为0.5×10?3~5×10?3，所述积分电阻R与积分电容C串联而形成RC积分电路，与所述的取样电阻Ra并联，从所述积分电容C的两端输出电压信号u0，所述积分电路(2)输出的电压信号u0通过装设于所述基板(3)边缘凸台处的信号输出接口(1)，即同轴电缆BNC母头输出；所述的屏蔽层(4)由生料带和铜箔胶带及绝缘胶带缠绕而成，即在所述基板(3)的表面先用生料带均匀而紧密地缠绕，形成一层厚度为0.5~1.5mm的绝缘层，即屏蔽层的第一层，然后在所述屏蔽层的第一层的外面用铜箔胶带均匀而紧密地缠绕一层厚度为0.5~2mm的金属层，即屏蔽层的第二层，最后用绝缘胶带在所述屏蔽层的第二层的外面均匀而紧密地缠绕，形成一层厚度为1~3mm的绝缘外壳，即屏蔽层的第三层。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李成祥，吴俊锋，姚陈果，米彦，王有元，司马文霞，杨庆，袁涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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