[发明专利]一种基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器

说明书

本发明公开了一种基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器，包含一个主铁芯和一个副铁芯共两个相同的环形铁芯，这两个环形铁芯同轴叠置，二次线圈的其中一部分线圈一起穿过主铁芯和副铁芯，另一部分单独绕制在主铁芯上，在副铁芯上还单独绕有检测线圈，二次线圈的两端之间接有同向放大器/反向放大器，检测线圈的两端上连接有负载阻抗，检测时一次线圈同时穿过环形铁芯的内环并在一次线圈的两端输入检测激励电压，且这些线圈的匝数根据下述公式进行设定。本发明基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器进行阻抗检测时检测精度高，检测频率范围广。

技术领域

本发明涉及检测仪器领域，更具体地说，涉及一种基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器。

背景技术

交流阻抗仪测量方法一般采用一种小振幅的正弦波电位为扰动信号的电测量方法。由于以小振幅的电信号对体系进行扰动,一方面可避免对体系产生大的影响,另一方面也使得扰动与体系的响应之间近似呈线形关系,这就使得测量结果的数学处理变得简单。同时它又是一种频率域的测量方法,通过在很宽的频率范围内测量阻抗来研究电极系统,因而得到比其他常规的电化学方法更多的动力学信息及电极界面结构的信息。如果对系统施加一个正弦波电信号作为扰动信号，则相应地系统产生一个与扰动信号相同频率的响应信号。由不同的频率的响应信号与扰动信号之间的比值，可以得到不同频率下阻抗的模值与相位角。

阻抗检测方法原理如下：假设施加给电化学系统扰动的交流正弦电压为Y，角频率ω，记为Y(ω)，相应的交流正弦电流信号X，记为X(ω)，则电化学系统阻抗Z表示为：

阻抗Z反应的是电化学系统的电阻和电抗特性，其大小和系统的内部结构相关，还可以用于表示电化学体系的频域特性。阻抗Z的复数表示形式为：

Z(ω)＝Z′(ω)+jZ″(ω)

大多数交流阻抗测试仪正弦激励电压一般在40V一下，但有些特殊阻抗如水泥电阻，在初始水化过程中存在水离子状态电阻比较小约为100-300欧姆，但随着水泥固化变硬，阻抗阻值会变大到几千欧20K左右。

以应用于水泥水化电阻检测的非接触式阻抗测量仪为例，一般环电压在1V左右，水泥电阻变化范围从200欧姆到20k，因此对应得检测电流数值在50uA-5mA之间。弱小电流精确检测非常困难，特别是50uA级别的电流。现有普通电流传感器大都量程大都达不到uA级别，零磁通电流传感器由于供电电源纹波存在，要实现uA级别电流检测也非常困难，容易引入电源侧干扰。另外随着被测电流频率提高，在测量高频信号时零磁通电流传感器的动态跟踪算法处理速度更不上电流变换，测量高频信号误差较大，如1Mhz。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中非接触式阻抗测量仪中弱小电流检测精度差以及高频信号测量误差大的技术缺陷，提供一种基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器，包含一个主铁芯和一个副铁芯共两个相同的环形铁芯，这两个环形铁芯同轴叠置，二次线圈的其中一部分线圈一起穿过主铁芯和副铁芯，另一部分单独绕制在主铁芯上，在副铁芯上还单独绕有检测线圈，二次线圈的两端之间接有同向放大器/反向放大器，检测线圈的两端上连接有负载阻抗，检测时一次线圈同时穿过环形铁芯的内环并在一次线圈的两端输入检测激励电压，且这些线圈的匝数根据下述公式进行设定：

其中，N_b为所述另一部分的线圈的匝数，N_b2为检测线圈的匝数，N₂为二次线圈的匝数。

进一步地，在本发明的基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器中，

进一步地，在本发明的基于无源零磁通的非接触式微弱电流检测传感器中，