[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

说明书

本发明涉及一种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属于传感检测与电力系统领域。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。本发明实现非接触式测量，具有体积小、成本低、结构简单、应用范围广等特点，为智能电网在电力设备、监测、诊断、管理和响应的数据采集等方面提供有利支持。

技术领域

本发明属于传感、电力系统领域，尤其涉及一种基于硅悬臂梁变形带动压电材料测量电流的MEMS传感芯片及其测量方法。

背景技术

伴随着我国高压、特高压工程以及全球化智慧城市、智慧家庭的发展需求，需要对某些关键高压设备、地下电缆、封闭密闭环境下的电量进行在线监测和故障预诊断、状态监测及报警等要求，以保证、保障重要关键电力系统应用设备的安全、准确运行，防非计划停运，避免造成社会重大损失。当前传统能效和电气安全监测系统存在较大局限性，主要分为以下几方面：(1)检测系统设备成本高、无法实现传感节点的大范围布置。(2)对于封闭环境及高压特高压危险环境下需要外部供电或单独提供电源，对检测系统的维护使用提出严苛要求，特别是大范围推广应用时，更换电源、检修等维护成本过高。(3)安装复杂，通常需要接入被测电路或者将导线拆分测量，破坏了电路的安全性、大大增加了安装过程中难度。

下面以几种测量方法为例进行说明，霍尔、磁通门、磁阻效应电流传感器，测量单元需要外部电源供电、测量时需要将被测导线拆分，安装复杂；电阻分流器只能测量直流，测量时需要直接接入被测系统，无法进行电气隔离，安装复杂。电流互感器测量单元需要外部电源，测量时需要将被测导线拆分，安装复杂；光纤电流传感器测量系统复杂，需要光源、外部电源，成本高昂，因此开发出一种可实现无线、无源被动非接触式电流检测系统将有助于智能城市的构建与高危险环境故障预诊断、状态监测。

发明内容

本发明提供一种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，可实现无线、无源、非接触、可直接应用于单线、双线的电流测量与能量采集的传感装置。

本发明采取技术方案是：

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；