一種三色光差槓桿微電流測量裝置的製作方法

2023-05-24 02:24:56 1

本實用新型涉及電氣工程領域，尤其涉及一種用於高壓電氣試驗和科學試驗中的微電流測量裝置。

背景技術：

目前電氣工程中測量小電流使用的電流計，大都採用的是機械式的測量裝置，通過電磁感應使機械式的指針旋轉擺動並指示讀數，再由彈簧遊絲回位。這種裝置機械摩擦大，能量損耗也大，具有靈敏度不夠高、測量微小電流不準確的缺點。在高壓電氣試驗中也有採用數字式微安表測量微小電流的，但這類儀表採用集成電路晶片和元件作為電流的檢測裝置，對電子元件和測量晶片的參數要求較高，若元器件參數發生變化或環境溫度變化，造成零點漂移和溫度漂移，則測量將產生較大誤差，對微安級以下的電流不能測量。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型基於磁放大和光放大設計原理，設計了一種不含機械傳動裝置和集成電路元器件的三色光差槓桿微電流測量裝置，測量裝置不易受環境因素影響，為工程上精確測量微安級以下的小電流提供了一個良好的解決方案。

本實用新型的提供的技術方案為：

一種三色光差槓桿微電流測量裝置，包括外殼體，所述外殼體的前側面安裝有讀數窗，所述讀數窗上設有刻度，其特徵在於，所述外殼體的殼腔內設有發光設備和光路調節設備：

所述光路調節設備包括電感線圈和反光機構，所述電感線圈通過支架固定 安裝在殼腔的後側，與外部測量引線電連接；所述反光機構包括磁光槓桿板和二次反光板，所述磁光槓桿板由磁性材料製成，表面設有反光層，懸掛在電感線圈的前側，可以其豎向中軸線為中心轉動，其左右兩側具有相異的磁極，所述二次反光板則固定安裝在殼腔中；

所述發光設備包括三個單色發光器，所述發光器射出的光線均經由磁光槓桿板及二次反光板反射到所述讀數窗上，且其一單色發光器入射到磁光槓桿板的豎向中軸線上，其反射光通過二次反光板再反射到讀數窗的中心點或基準點上，其餘兩個單色發光器入射到磁光槓桿板上的位置分別位於磁光槓桿板豎向中軸線的左右兩側。

在上述方案的基礎上，進一步改進或優選的方案還包括：

所述讀數窗的內側設有增透膜，使二次反射光呈豎條紋狀投影到讀數窗上。

所述外殼體的內壁設有磁場屏蔽層，用於屏蔽外界的電磁幹擾。

所述外殼體優選採用工程塑料或玻璃鋼材料製成。

本實用新型裝置設有抽真空排氣系統，所述抽真空排氣系統包括排氣管路、控制閥及監視殼腔內氣體壓力的微壓壓力表。

所述外殼體的表面安裝有氣泡水平儀，外殼體底部設有可調節高度的支腳。

所述磁光槓桿板通過板軸線懸掛在殼腔中，所述板軸線由一根第一連接線和兩根第二連接線構成，所述第一連接線與磁光槓桿板豎向中軸線同軸，一端連接磁光槓桿板，一端與殼腔頂部連接；兩根第二連接線分別設於第一連接線的左右兩側，一端與磁光槓桿板連接，另一端連接在第一連接線上，且兩根第二連接線以第一連接線為中心線鏡像對稱，構成平面的等腰三角形結構。

所述板軸線優選採用玻璃纖維絲製成。

所述光路調節設備包括設置在外殼體上的測量接線端子，所述測量接線端子設有貫穿外殼體殼壁的無感金屬棒體，電感線圈通過線圈支架立面安裝在殼腔內，線圈端子引線與所述無感金屬棒體伸入殼腔內的一端連接，所述無感金屬棒體位於外殼體外側的一端配有端子螺母，用於固定外部測量引線的線夾或線鼻。

有益效果：

本實用新型三色光差槓桿微電流測量裝置，結構設計合理，傳動簡單，能量損耗極小，測量精確度高，操作方便且易於維護，適合於電氣工程領域高壓電氣試驗或科學研究中對微小電流的測量，且能夠精確測量微安級以下的的微小電流。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例的俯視結構剖視圖；

圖2是圖1實施例裝置的正面視圖；

圖3是圖1實施例的A-A向的剖視圖；

圖4是本實用新型裝置的工作原理示意圖。

具體實施方式

為了進一步闡明本實用新型的技術方案，下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步的介紹。

如圖1至圖4所示的一種三色光差槓桿微電流測量裝置，包括設有讀數窗的31外殼體1，讀數窗31外表面設有刻度，所述外殼體1為箱型六面體，優選採用高強度的工程塑料或玻璃鋼材料製成。外殼體1的殼腔中安裝有發光設備和光路調節設備，外殼體殼腔內壁設有磁場屏蔽層2，所述磁場屏蔽層2可由磁 導率小的材料製成，用於屏蔽外界的電磁幹擾信號。

如圖1所示，所述發光設備包括電光轉換器24、發光管21及多個發光器，所述多個發光器包括黃光發光器18、綠光發光器19、紅光發光器20，上述發光器能連續發出各自的單色光，三個發光器與發光管21設計為一體結構，並通過緊固件22固定在發光器支座23上。電光轉換器24通過緊固件26固定在發光器支座23上，並通過線纜25與發光管21連接。所述發光器支座23通過螺栓27固定在外殼體1的左側內壁上。電光轉換器24的電源輸入端通過電纜17、電纜插頭16與外部電源連接。

所述光路調節設備包括電感線圈3、反光機構和測量接線端子11：

所述電感線圈3可由電阻率小的金屬導線按相同方向繞制而成，起到磁場放大的作用。所述電感線圈3繞在線圈支架7的線圈架耳4上，通過線圈支架7立面放置在殼腔的後側，線圈支架7通過架託5和螺釘6固定在外殼體1的後側內壁上。

所述反光機構包括磁光槓桿板50和二次反光板30。所述磁光槓桿板50由硬磁性材料製成，表面塗覆或電鍍高效反光薄層，通過板軸線懸掛在電感線圈3的前側，可以其豎向中軸線為中心轉動，其左右兩側具有相異的磁極。所述板軸線可採用相對介電常數小的材料纖維製成，如玻璃纖維絲等。所述板軸線由一根第一連接線51和兩根第二連接線54構成，所述第一連接線51與磁光槓桿板50的豎向中軸線同軸，一端連接磁光槓桿板50，一端連接在板軸線座52上。所述板軸線座52通過緊固螺釘53固定在外殼體殼腔頂部。兩根第二連接線54分別設於第一連接線54的左右兩側，一端與磁光槓桿板50連接，另一端連接在第一連接線51的中部，且兩根第二連接線54以第一連接線51為中心線鏡像 對稱，構成平面的等腰三角形結構，保障磁光槓桿板50隻能在水平面內轉動或偏轉。所述二次反光板30通過高強度膠粘在反射板底座28，反射板底座28由螺釘29固定連接在外殼體1的右側內壁上。

所述測量接線端子11設有貫穿外殼體殼壁的無感金屬棒體(無感電阻)，電感線圈4的端子引線8,9分別與外殼體1左右兩側的無感金屬棒體焊接連接，所述無感金屬棒體位於外殼體1外側的一端配有端子螺母10，用於固定外部測量引線的線夾或線鼻。

所述外殼體1的頂面鑲嵌有氣泡水平儀71，當氣泡水平儀71中的氣泡居中時，裝置處於水平狀態。外殼體1底部配有高度可調的支腳60，使用時可通過旋擰相應支腳60的調節螺栓61使氣泡水平儀71的氣泡居中。

本實施例裝置配有抽真空排氣系統，所述抽真空排氣系統包括抽氣設備與排氣管路，所述排氣管路包括與殼腔連通的連接管15，所述連接管15由金屬材料製成，用於監視殼腔內氣體壓力水平的微壓壓力表12安裝在連接管15上。連接管15通過排氣管13與抽氣設備連接，排氣管13上配置有快關球閥14，由快關球閥14實現對排氣管路的控制。

工作原理：

如圖4所示，上述發光器射出的光線均經由磁光槓桿板50及二次反光板30反射到所述讀數窗32上，且相對於磁光槓桿板50，三個發光器的光線射出角度不同，綠色發光器19射出的綠色光束102入射到磁光槓桿板50的豎向中軸線上，其對應的反射光通過二次反光板30再反射到讀數窗31的中心基準點0位置上；黃色發光器18射出的黃色光束101入射到磁光槓桿板50的左側一端(首端)，經兩次反射後到達讀數窗32的A位置；紅色發光器20射出的紅色光束103 入射到磁光槓桿板50的右側一端(末端)，經兩次反射後到達讀數窗32的B位置。所述讀數窗31內側設有增透膜32，使二次反射光可呈豎條紋狀投影到讀數窗31上。

所述電感線圈3通過測量接線端子11與外部測量引線104的線夾105相接，本裝置用於電氣工程中的高壓電氣試驗或高壓電氣設備檢測時，微安級以下的微小電流經過測量接線端子11流過電感線圈3時，電感線圈3將電流產生的磁場放大，磁光槓桿板50自由懸掛在電感線圈3前，當其受到該磁場的作用時，會在水平面內偏轉一個微小角度a，該角度與電流成正比。發光器發出的黃、綠、紅單色光線分別照射在磁光槓桿板50的首端、中端和末端，反射後黃光和紅光的反射角被放大，經二次光反射板反射後，經增透膜32照射在讀數窗31上，此刻讀數窗31上黃光位置讀數和紅光位置讀數之差與磁光槓桿板50偏轉角度成正比，由試驗確定比例係數後，讀數窗31上黃光與紅光位置差就是被測電流的大小，因反光角度的設計，綠光照射角度不變，因此綠光始終位於黃光和紅光之間，綠光為中心位置校準信號，用以顯示裝置光系統是否正常。假設黃色光束101的全光程為S1，綠色光束102的全光程為S2，紅色光束103的全光程為S3，則應有關係式因此在讀數窗上黃光與紅光的位置差就反映了偏轉角度a的大小，也反映了被測電流的大小。如被測電流相反，則偏轉角度也相反，上述關係式不變。如被測量的是交變電流，則由於機械慣性，磁光槓桿板會保持一個角度，前面所述關係式仍然存在。

同時為了保證測量的精準度，消除空氣浮力和氣流對磁光槓桿板50及板軸線的影響，裝置密閉並將其中的空氣抽出，且裝置工作時需嚴格水平，因此裝置外殼體1設水平儀70，可通過調節底部支腳螺栓61調節水平。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特徵和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和範圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，本實用新型要求保護範圍由所附的權利要求書、說明書及其等效物界定。