一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)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(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，可以對交直流混疊的磁場環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)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(jiān)測。
【專利說明】一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測電路，具體講涉及一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路?！颈尘凹夹g(shù)】:
[0002]現(xiàn)有的磁場測量儀同一時(shí)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(yīng)線圈將磁信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)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(biāo)定來確認(rèn)被測磁場是直流還是交流性質(zhì)的。
[0003]有些特殊場合，不知道被測的磁場是直流性質(zhì)的還是交流性質(zhì)的，有時(shí)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(guān)電源內(nèi)部，同時(shí)存在直流電流和交流電流。由于電流能夠激發(fā)磁場，所以在它們周圍必然同時(shí)存在直流磁場和交流磁場。
[0004]根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,交流磁場能夠產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢和感應(yīng)電流,甚至產(chǎn)生對人體、設(shè)備以及電子通訊都會(huì)構(gòu)成不利影響的電磁輻射，而直流磁場的存在，會(huì)導(dǎo)致變壓器、電壓互感器、電流互感器等靠鐵芯工作的電工設(shè)備或測量儀器的鐵芯發(fā)生偏磁，從而影響對電能的計(jì)量精度或?qū)π盘柕恼_傳輸。
[0005]由于交流磁場和直流磁場引起的其他效應(yīng)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(jìn)行監(jiān)測與分析，而不是對它們的合成磁場進(jìn)行監(jiān)測與分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種混疊磁場的交直流分離式監(jiān)測電路。
[0007]本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)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(yōu)選的，所述霍爾探頭根據(jù)磁場的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，并將電壓信號傳輸給儀用放大器。
[0009]優(yōu)選的，大器包括運(yùn)算放大器Al、A2、A3、A4，滑動(dòng)變阻器R、Rl ;電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 ；
[0010]所述運(yùn)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(dòng)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(yùn)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(dòng)變阻器Rl的另一端、所述滑動(dòng)變阻器Rl的調(diào)節(jié)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(dòng)變阻器R的調(diào)節(jié)端連接，所述滑動(dòng)變阻器R的另外兩端分別接+5V和-5V的恒流電源。
[0015]進(jìn)一步，所述儀用放大器將接收到的微弱電壓信號進(jìn)行放大，然后將放大的信號傳遞給交直流信號分離模塊。
[0016]進(jìn)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(yùn)算放大器A5 ；
[0018]所述運(yùn)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(yùn)算放大器A3的輸出端連接。
[0020]進(jìn)一步，所述運(yùn)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，并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(zhuǎn)化為對應(yīng)的直流磁場分量。
[0021]進(jìn)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(yùn)算放大器A6;
[0022]所述運(yùn)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(yùn)算放大器A3的輸出端連接。
[0024]進(jìn)一步，所述運(yùn)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，并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(zhuǎn)化為對應(yīng)的交流磁場分量。
[0025]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0026]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低，用同一種探頭實(shí)現(xiàn)了對交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測，通過霍爾傳感器將交直流混疊磁場信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻恢绷骰殳B的電壓信號，再通過本發(fā)明設(shè)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(guī)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(jiān)測。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)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(shí)施方式】
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[0032]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明:
[0033]本發(fā)明所采用的技術(shù)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(shí)，將霍爾探頭(I)設(shè)置在需要對交直流混疊磁場進(jìn)行監(jiān)測的地方，根據(jù)霍爾效應(yīng)，通上電的霍爾傳感器會(huì)根據(jù)磁場的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，并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(jìn)行放大，得到放大后的電壓信號并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，并將分離得到的直流信號分量送入微處理器，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理得出相應(yīng)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，并將分離得到的交流信號分量送入微處理器，通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理得出相應(yīng)的交流磁場分量值；此外，本發(fā)明還設(shè)置有對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和通訊的裝置。
[0040]以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)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);其特征在于: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(quán)利要求1所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述霍爾探頭根據(jù)磁場的強(qiáng)度產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，并將電壓信號傳輸給儀用放大器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述儀用放大器包括運(yùn)算放大器Al、A2、A3、A4，滑動(dòng)變阻器R、Rl ;電阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 ； 所述運(yùn)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(dòng)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(yùn)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(dòng)變阻器Rl的另一端、所述滑動(dòng)變阻器Rl的調(diào)節(jié)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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(dòng)變阻器R的調(diào)節(jié)端連接，所述滑動(dòng)變阻器R的另外兩端分別接+5V和-5V的恒流電源。
4.如權(quán)利要求3所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述儀用放大器將接收到的微弱電壓信號進(jìn)行放大，然后將放大的信號傳遞給交直流信號分離模塊。
5.如權(quán)利要求4所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 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(yùn)算放大器A5 ； 所述運(yùn)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(yùn)算放大器A3的輸出端連接。
6.如權(quán)利要求5所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述運(yùn)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，并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(zhuǎn)化為對應(yīng)的直流磁場分量。
7.如權(quán)利要求5所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述交流信號分離電路包括電阻R21、R22、R23、R24、R25，電容C3、C4，運(yùn)算放大器A6 ；所述運(yùn)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(yùn)算放大器A3的輸出端連接。
8.如權(quán)利要求7所述的一種交直流混疊磁場的分離式監(jiān)測電路，其特征在于: 所述運(yùn)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，并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(zhuǎn)化為對應(yīng)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(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)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(qiáng) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 南京日新科技有限公司