本发明涉及脉冲功率电源测试
技术领域：
，具体涉及一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法。
背景技术：
：脉冲功率大电流技术在许多领域都起着广泛的作用，在国防军工方面贡献最为突出，可应用于高能脉冲武器、电磁轨道炮和炸药起爆中，同时在航空母舰甲板的电磁弹射器及大型水面舰艇等新型武器装备中都扮演着重要角色。不仅如此，脉冲功率大电流技术在民用领域也应用颇多，如电火花震源、生物医疗灭菌和高速辐射摄影等方面也在脉冲大电流基础上发展起来，并且还可运用于应用高压运输、电力电子变压器等电气工程行业中。非专利文献1《直流大电流测量技术研究》提出了一种单铁芯磁调制器峰差式直流测试方法，但由于在闭环测量中需要额外施加交流激励电流和补偿电流，加大了功率损耗和设计的复杂性。非专利文献2《高压直流电流测量装置的应用现状与研究进展》中提出了一种利用反射式全光纤直流电流互感器的测试方法，但测量时要求光在传输过程中保持特定的偏振光。而光学器件误差会导致偏振光之间的串扰，影响测量的准确度。专利文献1，
专利名称：：一种强磁场的霍尔效应测试装置及其测试方法，公开号为：cn1885050a，提出了采用三相交流电输入的可控稳压直流源获得高强度磁场，高强度的磁场使得产生的霍尔电压显著增大提高测量精度。但相对应的操作会比较复杂且需要的仪器也比较多。专利文献2，
专利名称：：浪涌电流测试电路，公开号为：cn101334429a，提出了将一部分浪涌电流转换为一对应脉宽的数字信号，作为最终的警报或显示输出，但相对应的测试仅应用在浪涌电流上且电流量程很低，精度不准确。技术实现要素：本发明的目的是提供一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法。此方法旨在解决高功率脉冲电源测试稳定性不足、量程有限、测量精度不高的问题，基于罗氏线圈的瞬态频率响应特性和幅度响应特性，实现脉冲功率电源大电流的测试研究，提升高功率脉冲电源测试的稳定性和测量精度。为达到上述目的，本发明提供了一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法，包括以下步骤：步骤1：将罗氏线圈缠绕于脉冲电源上，并对罗氏线圈的测量精度进行标定；步骤2：远程监控上位机发送采集指令至脉冲电源，激发脉冲电源发射采集脉冲信号；步骤3：将采集脉冲信号通过罗氏线圈传输至积分器，进行信号调理，获得调理脉冲信号；步骤4：将调理脉冲信号传输至电流采存器，进行数据采集存储，获得存储数字信号；步骤5：将存储数字信号传输至上位机，根据罗氏线圈的测量精度进行解析处理，获得脉冲电源的电流数据。最优选的，信号调理还包括以下步骤：步骤3.1：罗氏线圈接收到采集脉冲信号后，输出脉冲电源的电流信息；步骤3.2：电流信息传输至积分器进行调理处理，获得调理脉冲信号。最优选的，电流信息为脉冲电源的电流对时间的微分值；调理脉冲信号为脉冲电源的电流波形图。最优选的，罗氏线圈与积分器联合使用，将脉冲电源的电流对时间的微分值直接转换为电流波形图。最优选的，积分器设置于电流采存器中；通过电流采存器的电源模块为积分器提供直流电源。最优选的，数据采集存储还包括以下步骤：步骤4.1：将调理脉冲信号传输至电流采存器的a/d转换模块，进行模数转换，获得转换数字信号；步骤4.2：将数据数字信号传输至电流采存器的fpga，进行采集处理，获得采集数字信号；步骤4.3：将采集数字信号传输至电流采存器的flash存储模块进行存储处理，获得储存数字信号，并显示于电流采集器的数据接收界面。最优选的，数据采集存储之前还需要通过远程监控上位机对电流采存器的flash存储模块进行擦除处理。最优选的，存储数字信号是通过电流采存器的usb读取模块读取电流采存器的flash存储模块，并通过有线电缆传输至上位机上的。最优选的，解析处理还包括以下步骤：步骤5.1：将存储数字信号进行读取分析，获得脉冲电源的电压信息；步骤5.2：对电压信息进行处理，获得电压信息中电压最大峰值；步骤5.3：根据罗氏线圈的测量精度，将电压最大峰值转换为电流最大值，获得电流数据。最优选的，远程监控上位机是通过无线控制模块发送采集指令至电流采存器中的无线收发模块，并通过无线收发模块将采集指令传输至脉冲电源。运用此发明，解决了高功率脉冲电源测试稳定性不足、量程有限、测量精度不高的问题，基于罗氏线圈的瞬态频率响应特性和幅度响应特性，实现了脉冲功率电源大电流的测试研究，提升了高功率脉冲电源测试的稳定性和测量精度。相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明提供的测试方法相比较现有的直流互感器测试技术、分流器测试技术、霍尔效应测试技术、磁光效应测试技术和罗科夫斯基线圈测试技术，基于罗氏线圈的电流测量装置结构简单、体积小同时重量轻，操作方便，可直接套在被测导体表面，无需对被测物体进行拆卸且不接触被测电路，对电路本身不会造成影响。2、本发明提供的罗氏线圈测量精度高，线性度很好。3、本发明提供的测试方法在罗氏线圈和积分器后端，可直接连接示波器及数采设备，方便观测被测电流波形。4、本发明提供的罗氏线圈的内阻很小，其本身在工作时的感应电压微乎其微，功耗较低，使用安全。附图说明图1为本发明提供的基于罗氏线圈的超大电流测试方法流程图；图2为本发明提供的本实施例中罗氏线圈峰值信号为2.96768v时测量的脉冲电源的电流波形曲线。具体实施方式以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。本发明提供了一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法，如图1所示，包括以下步骤：步骤1：将罗氏线圈沿正方向缠绕于脉冲电源的汇流装置上，并对罗氏线圈的测量精度进行标定。在本实施例中，对罗氏线圈的测量精度进行标定，选用千安(ka)级高稳定性直流电流源作为脉冲电源的电流信息，得到相对应的实际测量的电流值，如下表1所示。表1ka级高稳定性直流电流源的实际测量电流值对以上表1中的标定数据在origin软件中做了数据处理，得到了六个点的拟合直线方程：y＝0.99622x 8.72374×10-5由上述方程可知，线性方程y＝kx b中的b值几乎为0，与使用手册参数相符；而其斜率k为线圈实际输出值与标准值的对应关系，即该罗氏线圈的灵敏度为1v/ma，标定系数为0.99622。步骤2：远程监控上位机发送采集指令至脉冲电源，激发脉冲电源发射采集脉冲信号；其中，远程监控上位机是通过无线控制模块发送采集指令至电流采存器中的无线收发模块，并通过无线收发模块将采集指令传输至脉冲电源。在本实施例中，对脉冲电源进行电磁环境仿真分析得出，在距离脉冲功率电源1米处的位置，其磁通密度仅为0.0013t，远低于一般电子元件可承受的磁场强度极限0.01t。为了测试远程的无线控制模块的工作性能且保证尽可能的可靠，在进行系统调试时，模拟电流测试实验环境，将电流采存器与远程监控上位机的距离控制在100米附近，通过无线收发模块进行信号传输。在本实施例中，无线收发模块为吸盘式收发天线。步骤3：将采集脉冲信号通过罗氏线圈传输至积分器，进行信号调理，获得调理脉冲信号；信号调理还包括以下步骤：步骤3.1：罗氏线圈接收到采集脉冲信号后，输出脉冲电源的电流信息；电流信息为脉冲电源的电流对时间的微分值。步骤3.2：电流信息传输至积分器进行调理处理，获得调理脉冲信号；调理脉冲信号为脉冲电源的电流波形图。其中，罗氏线圈与积分器联合使用，将脉冲电源的电流对时间的微分值直接转换为脉冲电源的电流波形图。步骤4：将调理脉冲信号传输至电流采存器，进行数据采集存储，获得存储数字信号；数据采集存储还包括以下步骤：步骤4.1：将调理脉冲信号传输至电流采存器的模数(a/d)转换模块，进行模数转换，获得转换数字信号；步骤4.2：将转换数字信号传输至电流采存器的现场可编程逻辑门阵列(fpga)，进行采集处理，获得采集数字信号；步骤4.3：将采集数字信号传输至电流采存器的flash存储模块进行存储处理，获得储存数字信号，并显示于电流采集器的数据接收界面。其中，数据采集存储之前还需要通过远程监控上位机对电流采存器的flash存储模块进行擦除处理。同时，积分器设置于电流采存器中，通过电流采存器的电源模块为积分器提供24v直流电源。在本实施例中，电流采存器采集存储的存储数字信号，电流采存器的数据接收界面陆续收到如下表2中的九组数据序列，从这九组序列中可以看出，flash存储模块中地址高八位的第六列和存储地址低八位的第七列数值在不断增加，表明电流采存器的数据记录功能已启动，存储数字信号被循环写入电流采存器中的flash存储模块中。表2电流采存器的数据接收界面在接收采集指令时接收的数据序列eb900000000001cd0d0aeb900001000006cd0d0aeb90000200000acd0d0aeb90000300000ecd0d0aeb900004000011cd0d0aeb900005000015cd0d0aeb900006000019cd0d0aeb90000700001dcd0d0aeb900008000021cd0d0a当远程监控上位机给电流采存器停止发送采集指令后，数据接收界面同样会陆续收到九组数据序列，如下表3所示，与表2不同的是，九组数据序列中代表flash存储模块中地址的第六列和第七列的数值固定不变，说明存储数字信号在当前地址停止写入。表3电流采存器的数据接收界面在停止接收采集指令后接收的数据序列eb900009000025cd0d0aeb90000a000185cd0d0aeb90000b000185cd0d0aeb90000c000185cd0d0aeb90000d000185cd0d0aeb90000e000185cd0d0aeb90000f000185cd0d0aeb900010000185cd0d0aeb900011000185cd0d0aeb900012000185cd0d0a步骤5：电流采存器的usb读取模块读取flash存储模块中的存储数字信号，并将存储数字信号通过有线电缆传输至上位机，根据罗氏线圈的测量精度进行解析处理，获得脉冲电源的电流数据。其中，解析处理还包括以下步骤：步骤5.1：将存储数字信号进行读取分析，获得脉冲电源的电压信息；步骤5.2：对电压信息进行处理，获得电压信息中电压最大峰值；步骤5.3：根据罗氏线圈的测量精度，将电压最大峰值转换为电流最大值，获得脉冲电源的电流数据。在本实施例中，验证了各部分模块均可正常工作之后，脉冲电源进行上述步骤的充放电试验，完成了对脉冲电源的电流的测试工作，最终获得电流数据。首先对原始数据经origin做10khz低通滤波处理后的电流曲线，可以看出，该脉冲电流信号的脉宽大约15μs。如图2所示，在origin软件中对曲线求最大值可得该脉冲信号的峰值信号为2.96768v，再根据罗氏线圈的灵敏度1v/ma，以及线圈的标定系数0.99622，可以得到实际测量的脉冲电流峰值为：imax＝2.96768×0.99622＝2.96402ma即，该脉冲电流的最大值为2.96402ma。本发明的工作原理：将罗氏线圈缠绕于脉冲电源上，并对罗氏线圈的测量精度进行标定；远程监控上位机发送采集指令至脉冲电源，激发脉冲电源发射采集脉冲信号；将采集脉冲信号通过罗氏线圈传输至积分器，进行信号调理，获得调理脉冲信号；将调理脉冲信号传输至电流采存器，进行数据采集存储，获得存储数字信号；将存储数字信号传输至上位机，根据罗氏线圈的测量精度进行解析处理，获得脉冲电源的电流数据。综上所述，本发明一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法，解决了高功率脉冲电源测试稳定性不足、量程有限、测量精度不高的问题，基于罗氏线圈的瞬态频率响应特性和幅度响应特性，实现了脉冲功率电源大电流的测试研究，提升了高功率脉冲电源测试的稳定性和测量精度。尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将罗氏线圈缠绕于脉冲电源上，并对罗氏线圈的测量精度进行标定；
步骤2：远程监控上位机发送采集指令至脉冲电源，激发脉冲电源发射采集脉冲信号；
步骤3：将所述采集脉冲信号通过罗氏线圈传输至积分器，进行信号调理，获得调理脉冲信号；
步骤4：将所述调理脉冲信号传输至电流采存器，进行数据采集存储，获得存储数字信号；
步骤5：将所述存储数字信号传输至上位机，根据罗氏线圈的测量精度进行解析处理，获得脉冲电源的电流数据。
2.如权利要求1所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述信号调理还包括以下步骤：
步骤3.1：所述罗氏线圈接收到所述采集脉冲信号后，输出脉冲电源的电流信息；
步骤3.2：所述电流信息传输至所述积分器进行调理处理，获得调理脉冲信号。
3.如权利要求2所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述电流信息为所述脉冲电源的电流对时间的微分值；所述调理脉冲信号为所述脉冲电源的电流波形图。
4.如权利要求3所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述罗氏线圈与所述积分器联合使用，将所述脉冲电源的电流对时间的微分值直接转换为所述电流波形图。
5.如权利要求4所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述积分器设置于所述电流采存器中，通过所述电流采存器的电源模块为所述积分器提供直流电源。
6.如权利要求1所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述数据采集存储还包括以下步骤：
步骤4.1：将调理脉冲信号传输至电流采存器的a/d转换模块，进行模数转换，获得转换数字信号；
步骤4.2：将所述转换数字信号传输至电流采存器的fpga，进行采集处理，获得采集数字信号；
步骤4.3：将采集数字信号传输至电流采存器的flash存储模块进行存储处理，获得储存数字信号，并显示于电流采集器的数据接收界面。
7.如权利要求6所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述数据采集存储之前还需要通过远程监控上位机对所述flash存储模块进行擦除处理。
8.如权利要求6所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述存储数字信号是通过电流采存器的usb读取模块读取所述flash存储模块，并通过有线电缆传输至所述上位机上的。
9.如权利要求1所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述解析处理还包括以下步骤：
步骤5.1：将所述存储数字信号进行读取分析，获得脉冲电源的电压信息；
步骤5.2：对所述电压信息进行处理，获得所述电压信息中电压最大峰值；
步骤5.3：根据罗氏线圈的测量精度，将所述电压最大峰值转换为电流最大值，获得所述电流数据。
10.如权利要求1所述的基于罗氏线圈的超大电流测试方法，其特征在于，所述远程监控上位机是通过无线控制模块发送所述采集指令至所述电流采存器中的无线收发模块，并通过所述无线收发模块将所述采集指令传输至所述脉冲电源。
技术总结本发明公开了一种基于罗氏线圈的超大电流测试方法，包括以下步骤：步骤1：将罗氏线圈缠绕于脉冲电源上，并进行标定；步骤2：远程监控上位机发送采集指令至脉冲电源，激发脉冲电源发射采集脉冲信号；步骤3：将采集脉冲信号通过罗氏线圈传输至积分器进行信号调理，获得调理脉冲信号；步骤4：将调理脉冲信号传输至电流采存器进行数据采集存储，获得存储数字信号；步骤5：将存储数字信号传输至上位机进行解析处理，获得电流数据。此发明解决了高功率脉冲电源测试稳定性不足、量程有限、测量精度不高的问题，基于罗氏线圈的瞬态频率响应特性和幅度响应特性，实现了脉冲功率电源大电流的测试研究，提升了高功率脉冲电源测试的稳定性和测量精度。
技术研发人员：丁红晖;张衡;刘庆波;衡燕;于欢;杨明远;吴雪微;顾泽凌;赵建华;江利中
受保护的技术使用者：上海无线电设备研究所
技术研发日：2020.03.17
技术公布日：2020.06.09
