[发明专利]一种高精度扫频率式罗氏线圈互感系数标定系统和方法

说明书

本发明公开了一种高精度扫频率式罗氏线圈互感系数标定系统和方法。系统包括电流源，固定电阻，多匝绕组线圈以及电压采集设备；所述电流源的一端输出连接到多匝绕组线圈，所述多匝绕组线圈与所述固定电阻R串联后连接到电流源的另一端形成回路；所述的便携式电压采集设备的其中一路采集端口并联到固定电阻R两端，用于采集R两端电压；所述罗氏线圈环绕在多匝绕组线圈上，与所述多匝绕组线圈互感，所述的便携式电压采集设备的又一路采集端口连接到所述罗氏线圈的输出端，采集所述罗氏线圈的输出端的电压。本方法可以得到不同频段的互感系数，可以实现平台简单操作，精度可以达到千分之三以内，并且可以实现多个线圈同时标定。

技术领域

本发明涉及到电磁测量技术领域，具体涉及到一种高精度扫频率式罗氏线圈互感系数标定系统和方法。

背景技术

罗氏线圈是通过电磁感应方式测得所环绕的电流源，特点在于与主回路有着良好的电气绝缘，也就是说可以测量脉冲大电流；测量范围宽，从安培到兆安培；非线性效应小，测量准确度高。理论上，罗氏线圈的互感系数是由线圈本身自己决定的，主要依赖于线密度和线圈截面积，因此互感系数非常小。目前市场上没有一种非常有效的方法进行互感标定，大多数都是通过仿真计算得到或者通过与积分器匹配，然后用脉冲强大电流标定，才能得到互感系数。由于罗氏线圈绕线的不均匀性以及加工误差，仿真结果与实际真实值存在一定误差；对于后一种大电流标定，由于积分器的积分常数存在误差会给结果引入额外误差，最重要的是，大电流标定费时费力，不适合大规模的标定。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本方法提供了一种高精度扫频率式罗氏线圈互感系数标定系统和方法，能够有效的提供不同频率下互感系数，可以实现多组线圈同时标定；不依赖于积分器和大电流平台，实验室就能简单操作完成；可以实现高精度互感系数标定，最大相对误差小于千分之三。

本发明提供一种高精度扫频率式罗氏线圈互感系数标定系统，包括电流源，固定电阻，多匝绕组线圈以及电压采集设备；所述电流源的一端输出连接到多匝绕组线圈，所述多匝绕组线圈与所述固定电阻R串联后连接到电流源的另一端形成回路；所述的便携式电压采集设备的其中一路采集端口并联到固定电阻R两端，用于采集R两端电压；所述罗氏线圈环绕在多匝绕组线圈上，与所述多匝绕组线圈互感，所述的便携式电压采集设备的又一路采集端口连接到所述罗氏线圈的输出端，采集所述罗氏线圈的输出端的电压。

进一步的，所述罗氏线圈的数量为多个，同时环绕在多匝绕组线圈上的不同位置，同时进行测量；每个罗氏线圈的输出电压连接到电压采集设备的不同电压采集端口。

进一步的，所述的固定电阻为大功率电阻，功率50-200W，电阻为5-20欧姆。

进一步的，所述的电流源为频率可调的正弦电流源，输出电流幅值±10A以内；输出正弦波频率从DC～150kHz。

进一步的，所述的多匝绕组线圈的匝数小于20，能够根据待测罗氏线圈的互感系数进行调节。

根据本发明的另一方面，一种对罗氏线圈的互感系数进行标定的方法，包括如下步骤：

步骤1、将待测的罗氏线圈环绕在绕组线圈上；

步骤2、根据待测罗氏线圈工作频率范围，对电流源频率进行调节，使得输出频率符合罗氏线圈的工作频率；

步骤3、启动电流源给绕组线圈与所述固定电阻R串联的回路供电；

步骤4、通过电压采集设备采集电阻R两端电压ε_R(t)以及待测罗氏线圈输出电压ε_Rog(t)采集到的两支电压波形，分别进行傅里叶分解，得到对应频率的最大幅值；

步骤5、通过采集固定电阻两端电压除以电阻得到回路中的电流I_t，N匝绕组回路总电流I_N,t＝N×I_t；