一種交直流混疊磁場的分離式監測電路的製作方法
2023-05-12 03:34:41
一種交直流混疊磁場的分離式監測電路的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，包括供電電源(4)、霍爾探頭(1)、儀用放大器(2)和交直流信號分離模塊(3)；所述供電電源(4)、所述霍爾探頭(1)、所述儀用放大器(2)、所述交直流信號分離模塊(3)依次連接；本發明結構簡單、成本低，可以對交直流混疊的磁場環境進行監測，同時得到直流磁場和交流磁場的分量值，從而完成對交直流混疊磁場的分離式監測。
【專利說明】一種交直流混疊磁場的分離式監測電路
【技術領域】
:
[0001]本發明涉及一種監測電路，具體講涉及一種交直流混疊磁場的分離式監測電路。【背景技術】:
[0002]現有的磁場測量儀同一時刻只能測量一種類型的磁場，即交流磁場或直流磁場。因此，測量前要用霍爾傳感器或感應線圈將磁信號轉換成電信號，再經過信號處理模塊，最終形成對磁場量值如最大值、平均值、均方根值等的標定來確認被測磁場是直流還是交流性質的。
[0003]有些特殊場合，不知道被測的磁場是直流性質的還是交流性質的，有時甚至直流磁場與交流磁場混疊在一起。例如，在大功率整流器或開關電源內部，同時存在直流電流和交流電流。由於電流能夠激發磁場，所以在它們周圍必然同時存在直流磁場和交流磁場。
[0004]根據電磁感應現象,交流磁場能夠產生感應電動勢和感應電流,甚至產生對人體、設備以及電子通訊都會構成不利影響的電磁輻射，而直流磁場的存在，會導致變壓器、電壓互感器、電流互感器等靠鐵芯工作的電工設備或測量儀器的鐵芯發生偏磁，從而影響對電能的計量精度或對信號的正確傳輸。
[0005]由於交流磁場和直流磁場引起的其他效應和電磁危害不一樣，需要一次能測出混疊磁場中的直流分量和交流分量，以便對其分別進行監測與分析，而不是對它們的合成磁場進行監測與分析。
【發明內容】
:
[0006]為了克服現有技術中所存在的上述不足，本發明提供一種混疊磁場的交直流分離式監測電路。
[0007]本發明提供的技術方案是:一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，包括供電電源⑷、霍爾探頭⑴、儀用放大器⑵和交直流信號分離模塊⑶；所述供電電源⑷、所述霍爾探頭(I)、所述儀用放大器(2)、所述交直流信號分離模塊(3)依次連接。
[0008]優選的，所述霍爾探頭根據磁場的強度產生相應的電壓，並將電壓信號傳輸給儀用放大器。
[0009]優選的，大器包括運算放大器Al、A2、A3、A4，滑動變阻器R、Rl ;電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 ；
[0010]所述運算放大器Al的同相輸入端與所述霍爾探頭的輸出端連接，反相輸入端分別與所述電阻R2的一端和所述滑動變阻器Rl的一端連接，輸出端分別與所述電阻R2的另一端和所述電阻R3的一端連接；
[0011]所述運算放大器A2的同相輸入端與所述霍爾探頭的另一輸出端連接，反相輸入端分別與所述滑動變阻器Rl的另一端、所述滑動變阻器Rl的調節端和所述電阻R5的一端連接，輸出端分別與所述電阻R5的另一端和所述電阻R6的一端連接；
[0012]所述運算放大器A3的同相輸入端分別與所述電阻R6的另一端和所述電阻R7的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R3的另一端和所述電阻R4的一端連接，輸出端與所述電阻R4的另一端連接；
[0013]所述運算放大器A4的同相輸入端分別與所述電阻R8的一端和所述電阻R9的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R7的另一端和所述運算放大器A4的輸出端連接；
[0014]所述電阻R8的另一端接地，所述電阻R9的另一端與所述滑動變阻器R的調節端連接，所述滑動變阻器R的另外兩端分別接+5V和-5V的恆流電源。
[0015]進一步，所述儀用放大器將接收到的微弱電壓信號進行放大，然後將放大的信號傳遞給交直流信號分離模塊。
[0016]進一步，所述交直流信號分離模塊包括直流信號分離電路和交流信號分離電路；
[0017]所述直流信號分離電路包括電阻Rll、R12、R13、R14，電容Cl和C2，運算放大器A5 ；
[0018]所述運算放大器A5的同相輸入端分別與所述電容C2的一端和所述電阻R12的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R13的一端和所述電阻R14的一端連接，輸出端分別與所述電阻R14的另一端和所述電容Cl的一端連接；
[0019]所述電容Cl的另一端分別與所述電阻Rll的一端和所述電阻R12的另一端連接；所述電容C2的另一端和所述電阻R13的另一端均接地；所述電阻Rll的另一端與運算放大器A3的輸出端連接。
[0020]進一步，所述運算放大器A5的輸出端與直流磁場檢測單元連接，所述直流信號分離電路濾除混合信號中的交流電壓信號部分得到直流電壓信號，並將此直流電壓信號傳輸給直流磁場檢測單元，所述直流磁場檢測單元將接收到的直流電壓信號轉化為對應的直流磁場分量。
[0021]進一步，所述交流信號分離電路包括電阻R21、R22、R23、R24、R25，電容C3、C4，運算放大器A6;
[0022]所述運算放大器A6的同相輸入端分別與所述電阻R23的一端和所述電容C4的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R24的一端和所述電阻R25的一端連接，輸出端分別與所述電阻R25的另一端和所述電阻R22的一端連接；
[0023]所述電阻R22的另一端分別與所述電容C3的一端、所述電容C4的另一端和所述電阻R21的一端連接；所述電阻C3的另一端、所述電阻R23的另一端和所述電阻R24的另一端均接地；所述電阻R21的另一端與運算放大器A3的輸出端連接。
[0024]進一步，所述運算放大器A6的輸出端與交流磁場檢測單元連接，所述交流信號分離電路濾除混合信號中的直流電壓信號部分得到交流電壓信號，並將此交流電壓信號傳輸給交流磁場檢測單元，所述交流磁場檢測單元將接收到的交流電壓信號轉化為對應的交流磁場分量。
[0025]本發明具有如下有益效果:
[0026]本發明結構簡單、成本低，用同一種探頭實現了對交直流混疊磁場的分離式監測，通過霍爾傳感器將交直流混疊磁場信號轉變為交直流混疊的電壓信號，再通過本發明設置的交直流信號分離模塊和微處理器，將混疊的電壓，按照與磁場成比例的規律，分解成直流電壓和交流電壓，從而完成對交直流混疊磁場的分離式監測。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的整體結構原理圖；
[0028]圖2是儀用放大器的電路原理圖；
[0029]圖3是直流信號分離電路的原理圖；
[0030]圖4是交流信號分離電路的原理圖；
[0031]其中1-霍爾探頭，2-儀用放大器，3-交直流信號分離模塊。
【具體實施方式】
:
[0032]為了更好地理解本發明，下面結合說明書附圖對本發明的內容做進一步的說明:
[0033]本發明所採用的技術方案如圖1所示:
[0034]包括供電電源(4)、霍爾探頭⑴、儀用放大器(2)、交直流信號分離模塊⑶；其中霍爾探頭(I)與儀用放大器(2)的一端連接，儀用放大器(2)的另一端與交直流信號分離模塊(3)連接，交直流信號分離模塊(3)分別連接交流磁場檢測單元和直流磁場檢測單元；供電電源(4)為霍爾探頭(I)、儀用放大器(2)、交直流信號分離模塊(3)提供電源。
[0035]測量時，將霍爾探頭(I)設置在需要對交直流混疊磁場進行監測的地方，根據霍爾效應，通上電的霍爾傳感器會根據磁場的強度產生相應的電壓，並將電壓傳輸給儀用放大器⑵。
[0036]圖1中的儀用放大器(2)的電路圖如圖2所示:儀用放大器(2)將接收到的微弱電壓信號進行放大，得到放大後的電壓信號並將此信號傳輸給交直流信號分離模塊；
[0037]圖1中的交直流分離模塊(3)包括直流分離模塊和交流分離模塊；
[0038]其中直流分離模塊的電路原理圖如圖3所示:直流信號分離電路濾除混合信號中的交流成分，得到直流信號，並將分離得到的直流信號分量送入微處理器，通過相應的數據處理得出相應的直流磁場分量值；
[0039]交流分離模塊的電路原理圖如圖4所示:交流信號分離電路濾除混合信號中的直流成分，得到交流信號，並將分離得到的交流信號分量送入微處理器，通過相應的數據處理得出相應的交流磁場分量值；此外，本發明還設置有對得到的數據進行存儲和通訊的裝置。
[0040]以上僅為本發明的實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均在申請待批的本發明的權利要求範圍之內。
【權利要求】
1.一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，包括供電電源(4)、霍爾探頭(I)、儀用放大器(2)和交直流信號分離模塊(3);其特徵在於:所述供電電源(4)、所述霍爾探頭(I)、所述儀用放大器(2)、所述交直流信號分離模塊(3)依次連接。
2.如權利要求1所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述霍爾探頭根據磁場的強度產生相應的電壓，並將電壓信號傳輸給儀用放大器。
3.如權利要求1所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述儀用放大器包括運算放大器Al、A2、A3、A4，滑動變阻器R、Rl ;電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 ； 所述運算放大器Al的同相輸入端與所述霍爾探頭的輸出端連接，反相輸入端分別與所述電阻R2的一端和所述滑動變阻器Rl的一端連接，輸出端分別與所述電阻R2的另一端和所述電阻R3的一端連接； 所述運算放大器A2的同相輸入端與所述霍爾探頭的另一輸出端連接，反相輸入端分別與所述滑動變阻器Rl的另一端、所述滑動變阻器Rl的調節端和所述電阻R5的一端連接，輸出端分別與所述電阻R5的另一端和所述電阻R6的一端連接； 所述運算放大器A3的同相輸入端分別與所述電阻R6的另一端和所述電阻R7的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R3的另一端和所述電阻R4的一端連接，輸出端與所述電阻R4的另一端連接； 所述運算放大器A4的同相輸入端分別與所述電阻R8的一端和所述電阻R9的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R7的另一端和所述運算放大器A4的輸出端連接； 所述電阻R8的另一端接地，所述電阻R9的另一端與所述滑動變阻器R的調節端連接，所述滑動變阻器R的另外兩端分別接+5V和-5V的恆流電源。
4.如權利要求3所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述儀用放大器將接收到的微弱電壓信號進行放大，然後將放大的信號傳遞給交直流信號分離模塊。
5.如權利要求4所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述交直流信號分離模塊包括直流信號分離電路和交流信號分離電路； 所述直流信號分離電路包括電阻R11、R12、R13、R14，電容Cl和C2，運算放大器A5 ； 所述運算放大器A5的同相輸入端分別與所述電容C2的一端和所述電阻R12的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R13的一端和所述電阻R14的一端連接，輸出端分別與所述電阻R14的另一端和所述電容Cl的一端連接； 所述電容Cl的另一端分別與所述電阻Rll的一端和所述電阻R12的另一端連接；所述電容C2的另一端和所述電阻R13的另一端均接地；所述電阻Rll的另一端與運算放大器A3的輸出端連接。
6.如權利要求5所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述運算放大器A5的輸出端與直流磁場檢測單元連接，所述直流信號分離電路濾除混合信號中的交流電壓信號部分得到直流電壓信號，並將此直流電壓信號傳輸給直流磁場檢測單元，所述直流磁場檢測單元將接收到的直流電壓信號轉化為對應的直流磁場分量。
7.如權利要求5所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述交流信號分離電路包括電阻R21、R22、R23、R24、R25，電容C3、C4，運算放大器A6 ；所述運算放大器A6的同相輸入端分別與所述電阻R23的一端和所述電容C4的一端連接，反相輸入端分別與所述電阻R24的一端和所述電阻R25的一端連接，輸出端分別與所述電阻R25的另一端和所述電阻R22的一端連接； 所述電阻R22的另一端分別與所述電容C3的一端、所述電容C4的另一端和所述電阻R21的一端連接；所述電阻C3的另一端、所述電阻R23的另一端和所述電阻R24的另一端均接地；所述電阻R21的另一端與運算放大器A3的輸出端連接。
8.如權利要求7所述的一種交直流混疊磁場的分離式監測電路，其特徵在於: 所述運算放大器A6的輸出端與交流磁場檢測單元連接，所述交流信號分離電路濾除混合信號中的直流電壓信號部分得到交流電壓信號，並將此交流電壓信號傳輸給交流磁場檢測單元，所述交流磁場檢測單元將接收到的交流電壓信號轉化為對應的交流磁場分量。
【文檔編號】G01R33/07GK104076301SQ201410286242
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】郜波, 姜洪浪, 李金華, 李成林, 劉昌書, 王曉東, 郭清營, 段小萌, 羅冉冉, 江小強 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 南京日新科技有限公司