[发明专利]被动激励自供电无线非接触电流传感测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种被动激励自供电无线非接触电流传感测量方法，采用被动激励自供电无线非接触电流传感测量装置，该装置包括4根连接螺栓将V型上夹块、V型下夹块固定于调整台表面，传感测量采集芯片放置于调整齿条安装槽内，调整齿条与调整齿轮啮合，调整齿轮两轴端套有滚动轴承一、滚动轴承二，滚动轴承一固定于调整台内，滚动轴承二固定于轴承端盖内，通过轴承端盖压紧滚动轴承二并以螺钉固定，调整齿轮一端与微调手轮固定连接，调整齿条表面有调整箭头，调整台表面有标尺；

所述传感测量采集芯片结构是：包括支撑壳体和封装压板，中间感测硅微悬臂梁、两侧能量采集悬臂梁一、能量采集悬臂梁二的一端与硅支撑基座连接成为一整体，三个微磁铁分别与中间感测硅微悬臂梁、两侧能量采集悬臂梁一、能量采集悬臂梁二的另一端上表面固定连接；

所述感测硅微悬臂梁上表面有自上而下的三层结构：上Pt/Ti层二、中间压电层二、下Pt/Ti层二；

所述能量采集悬臂梁一上表面有自上而下的三层结构：上Pt/Ti层一、中间压电层一、下Pt/Ti层一；

所述能量采集悬臂梁二上表面有自上而下的三层结构：上Pt/Ti层三、中间压电层三、下Pt/Ti层三；

硅支撑基座上表面溅射有Au电极一、Au电极二、Au电极三，上Pt/Ti层一与Au电极一通过Cu导线一相连，上Pt/Ti层二与Au电极二通过Cu导线二相连，上Pt/Ti层三与Au电极三通过Cu导线三相连；下Pt/Ti层一、Au电极三通过溅射导线串联连接，硅支撑基座下表面溅射有能量采集悬臂梁输出Au电极四、Au电极五、感测硅微悬臂梁下电极一、下电极二；Au电极一与Au电极五、Au电极二与下电极二、下Pt/Ti层二与下电极一、下Pt/Ti层三与Au电极四分别通过电极导电柱导通；

PCB板上的存储模块电极一与Au电极五连接、存储模块电极二与Au电极四连接，存储模块电极一和存储模块电极二与能量处理模块连接，能量处理模块与直流电容连接，直流电容分别现信号处理器、信号放大器、编码芯片、微带天线连接，感测硅微悬臂梁下电极一、下电极二分别与信号处理电极一、信号处理电极二连接，信号处理电极一、信号处理电极二分别与信号处理器连接；

其特征在于包括如下步骤：

(一)、测量单根导线时包括以下步骤：

步骤(1)固定导线：将单根导线放置于V型下夹块上，通过V型上夹块压紧导线，并以连接螺栓固定两夹块；

(2)计算最优位置：根据被测导线半径a、V型夹块90°V口及V口顶点距离调整台尺寸L₁，根据45°方向为最佳测量位置与能量采集最优位置，通过几何关系即当z_m和x_m相等时，其中z_m：导线中心与调整台间的距离，x_m：传感器芯片磁铁与导线中心在调整台投影的距离；x_m＝L_单，根据市场现有系列导线半径a_i，可以得到为了方便对准以导线中心平移H并作为0基准刻度线，将计算好的导线线径下的距离L_i在调整台一侧刻画标尺，通过调整齿条上的箭头与对应的导线线径提示刻度线对准即可；

(3)根据确定的距离L，调整微调手轮以导线中心处为基准将处于中心处的芯片调整L距离即可实现对准；

(4)对准后，可实现测量与能量采集，当通入交流电流I时，被测电压为：

(二)、测量双根导线时包括以下步骤：

步骤(1)固定导线：将导线放置于V型下夹块上，通过V型上夹块压紧导线，并以螺栓固定两夹块；

步骤(2)计算最优位置，基于原理有双根导线最优位置在导线中心处，根据被测导线半径a、V型夹块90°V口及V口顶点距离调整台尺寸L₁，可计算出双根导线与磁铁距离L_双；据市场现有一系列导线半径a_i，可以得到

步骤(3)调整微调手轮将调整齿条上的箭头对刻度线基准即可；

步骤(4)对准后，可实现测量与能量采集，当通入交流电流I时，被测电压为：

E_p为压电层的杨氏模量；z_p为压电层中心与中性层中心的距离；L_m为压电层长度；l为悬臂梁长度；E_i为对应的各层杨氏模量；I_i为对应的各层惯性矩；A_i为各层材料的截面积；Z_i为各层中心与中性层中心的距离；d₃₁为压电系数；w_E为压电材料宽度；a为单根导线半径；B_r为磁铁剩余磁通量；C_p为压电材料的电容值；C_other为导线连接电路电容值，在此忽略不计；L_i为不同导线半径至调整台内传感磁铁距离；V为微型磁块体积。