[实用新型]具有自动校准功能的杂散电流传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于电学测量领域，涉及一种城市地铁和轻轨杂散电流传感器，具体涉及一种能实现自动校准功能的杂散电流监测传感器。

背景技术

城市地铁和轻轨系统的供电通常采用直流供电，利用钢轨作为返回线，非常容易产生杂散电流，但是杂散电流难以直接测量，一般采用间接测量的办法来反映杂散电流的腐蚀情况。地铁系统结构钢与金属设备受杂散电流腐蚀的危险性指标，是由结构钢表面流向周围电解质的电流密度和由此引起的电位极化来确定的。而电流密度难以直接测量，只有通过测量电位极化偏移来判断，目前世界各国对地铁杂散电流采用的监测方法一般都是基于极化电压监测的方法，在地铁建设初期埋设永久性参比电极，通过杂散电流传感器测量埋地金属结构与参比电极之间的电位差来反映地铁杂散电流的扰动情况以及腐蚀情况。根据测量到的数据和相关标准来控制排流柜进行杂散电流的排流。因此，对数据的测量精度直接影响到排流的科学与否。在数据测量过程中，一方面元器件和电路板带来的系统误差将影响数据的测量精度；另一方面更为严重的是，由于杂散电流系统数据采集装置安装在户外，且常年运行，一年四季温度变化范围大，电路参数随温度变化带来的误差将严重影响数据的测量精度。目前相关产品都没有考虑在数据采集电路中增加自动校准功能，消除电路的系统误差和温漂带来的测量误差。因此，设计一种具有自动校准功能的杂散电流传感器对提高地铁杂散电流测量精度，实现科学排流具有重要的意义。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种具有自动校准功能的杂散电流传感器，减小现有杂散电流监测系统中由于温度的变化和电路系统误差造成的测量误差。

本实用新型所采用的技术方案是，具有自动校准功能的杂散电流传感器，包括将被测信号与内部电路进行隔离的信号隔离电路、将隔离后的信号进行滤波和缩放的信号调理电路、将各个不同温度下的电路进行自校准的自校准电路、对数据在各温度下进行精度测量的模数转换电路、对数据进行采集和处理的嵌入式微处理器、用于传感器和外界装置之间通信的通信电路，以及将交流电转化为直流电的电源电路；所述信号隔离电路、信号调理电路、自校准电路、模数转换电路、嵌入式微处理器和通信电路依次连接，电源电路与该六种电路分别连接。

其中，电源电路包括依次连接的电磁兼容保护电路、整流电路、滤波电路和线性稳压电路；电磁兼容保护电路用于提高电路的抗干扰能力，整流电路和滤波电路用于实现交流电压到直流电压的转换，线性稳压电路用于为传感器提供各种稳压电压。

其中，信号隔离电路包括相连接的信号电磁兼容保护电路和线性隔离电路；信号电磁兼容保护电路用于提高电路的抗干扰能力，线性隔离电路用于被测信号与内部电路的隔离。

其中，信号调理电路包括相连接的滤波电路和放大电路。

其中，自校准电路由基于多路开关的电路构成，模数转换电路的两端分别与自校准电路的引脚3及引脚13连接。

进一步，模数转换电路为12位双极性高性能低漂移芯片高速A/D转换器。

其中，通信电路包括依次连接的隔离电路、通信接口电路和通信保护电路；隔离电路用于通信线上的干扰信号和传感器内部电路的隔离，通信接口电路用于完成各种通信接口的电气转换，通信保护电路用于保护通信线的EMC。

本实用新型的有益效果是：在各电路板制作调试完成后采用命令的方式对传感器进行理论值和实测值之间的校准，消除了元器件和电路板带来的系统误差，对数据自动定期进行温度校准消除了电路中运放在各温度下的失调电压，减小了电路参数受温度的影响带来的测量误差，实现了杂散电流监测的自动校准功能和数据的高精度测量。

附图说明

图1是本实用新型具有自校准功能的杂散电流传感器电路结构示意图；

图2是本实用新型电源电路结构框图；

图3是本实用新型信号隔离电路结构框图；

图4是本实用新型信号调理电路结构框图；

图5是本实用新型自校准电路结构示意图；

图6是本实用新型通信电路结构框图。

图中，1.信号隔离电路，2.信号调理电路，3.自校准电路，4.模数转换电路，5.嵌入式微处理器，6.通信电路，7.电源电路，8.电磁兼容保护电路，9.整流电路，10.滤波电路，11.线性稳压电路，12.信号电磁兼容保护电路，13.线性隔离电路，14.滤波电路，15.放大电路，16.隔离电路，17.通信接口电路，18.通信保护电路。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。