CN104871015A - 磁通门型非接触式电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过检测有电流流动的导线周围的电磁场来测量电流的磁通门型非接触式电流测量装置，特别是，施加以相反极性磁化两个磁芯的振荡信号，通过振荡信号的变化来检测出直流分量，利用绕在其中一个磁芯上的线圈的电感形成LC振荡电路，将LC振荡信号施加于绕在另一个磁芯的线圈来检测直流分量，利用又一个磁芯来检测交流分量，在抵消被测电流产生的磁通量的条件下，收敛与检测到的直流及交流分量相对应的补偿电流，并在此状态下通过测量补偿电流来检测被测电流，即使LC振荡磁芯在被测电流的作用下出现饱和现象也能自动退磁并可正常测量电流的磁通门型非接触式电流测量装置。

Description

磁通门型非接触式电流测量装置

技术领域

本发明涉及一种通过检测有电流流动的导线周围的电磁场来测量电流的磁通门型非接触式电流测量装置，特别是，施加以相反极性磁化两个磁芯的振荡信号，通过振荡信号的变化来检测出直流分量，利用绕在其中一个磁芯上的线圈的电感形成LC振荡电路，将LC振荡信号施加于绕在另一个磁芯的线圈来检测直流分量，利用又一个磁芯来检测交流分量，在抵消被测电流产生的磁通量的条件下，收敛与检测到的直流及交流分量相对应的补偿电流，并在此状态下通过测量补偿电流来检测被测电流，即使LC振荡磁芯在被测电流的作用下出现饱和现象也能自动退磁并可正常测量电流的磁通门型非接触式电流测量装置。

背景技术

测量导线中流动电流的方法包括直接测量法和间接测量法。所述直接测量法将电流测量仪直接连接到导线，所述间接测量法则利用电流测量仪检测导线周边由导线中电流产生的电磁场来测量电流。

所述直接测量法需要连接测量仪，不仅操作麻烦、使用不便，而且从电路上无法分离。由于直接测量法存在上述缺陷，因此最近更倾向于采用间接测量法。

比较典型的间接测量法之一是利用磁通门（Flux Gate）方式测量电流。利用磁通门（Flux Gate）方式测量电流的原理是，将交流电施加于两个磁芯，使其交流磁化的方向彼此相反，并通过感应分别缠绕在两个磁芯上的线圈产生的电势的变化，检测导线中电流产生的直流磁通量（Magnetic Flux）。此外，通过另设的线圈检测导线中电流产生的交流磁通量，并通过施加对应于检测出的直流磁通量和交流磁通量的电流来抵消在导线流动的电流产生的电磁场，从而可以通过检测施加的电流来测量在导线中流动的电流。

通过上述磁通门（Flux Gate）方式检测电流的现有技术已在韩国实用新型专利第20-0283971号、公开发明专利第10-2010-0001504号、公开发明专利第10-2004-0001535号等专利文献中公开。上述现有技术，将以矩形波或正弦波振荡的电流施加到两个磁芯，并以相反方向对两个磁芯进行磁化。在此状态下，受导线中被测电流产生的电磁场的影响而发生在两个磁芯的失真现象被感应为电压信号，并从中检测出直流分量，交流分量则通过其它磁芯或电路结构进行检测。施加与检测出的分量相对应的补偿电流，并使所述补偿电流收敛，以使补偿电流产生的磁通能够抵消被测电流产生的磁通，并通过测量收敛的补偿电流来测量被测电流。

但是，如上所述的磁通门型电流测量仪，将产生正弦波或矩形波振荡信号的配置与缠绕在磁芯上的线圈分开而置，将所述配置产生的振荡信号同时施加到两个磁芯的线圈。因此，时间常数会随磁芯的磁特性发生变化，其结果，因施加的是未反映磁芯磁特性的固定频率振荡信号，导致磁芯无法完全磁化，从而降低了电流测量的准确度。为了克服上述不足，需要生成符合磁芯磁特性的振荡信号，但是由于制作电流测量仪时磁芯失误率偏差较大，很难使生成振荡信号的电路元件适于磁芯，并且还需要逐一调节生产的电流测量仪，不仅麻烦，而且使生产效率和性能加大降低。

特别是，上述现有技术为了使两侧磁芯具备相反极性，将线圈串联（从为输入振荡信号而连接的连接节点看是并联）在一起，之后将振荡信号施加于两个线圈的串联节点，使两侧磁芯以相反的方向进行磁化，因此，两侧磁芯上只要出现一点磁化误差就会导致检测性能出现巨大偏差。

同时，上述现有技术原拟通过振荡信号对两侧磁芯进行磁化，但是导线中流动的被测电流也使两侧磁芯磁化，并且如果被测电流较大，那么在检测初期磁芯就会饱和，会以远远高于振动信号频率的高频率进行振荡，从而无法利用磁通门方式检测出直流分量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种将磁芯的线圈作为振荡电路的一个组成部分，可通过自激振荡形成反映磁芯磁化特性的振荡，而不是将利用磁通门方式测量电流的振荡电路与磁芯的线圈相分离的磁通门型非接触式电流测量装置。

本发明的另一目的在于提供一种将基于振荡信号的电流施加到两侧磁芯，使其磁化成相反极性，从而使施加到两侧的电流因相互电连接而产生的影响降低到最小，进而提高测量精度的磁通门型非接触式电流测量装置。

本发明的又一目的在于提供一种通过振荡信号磁化的磁芯在被测电流的作用下发生饱和时可以自动退磁并可正常测量电流的磁通门型非接触式电流测量装置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明磁通门型非接触式电流测量装置中，流动有被测电流的导线穿过绕有第一线圈的第一磁芯、绕有第二线圈的第二磁芯和绕有第三线圈的第三磁芯，第四线圈同时缠绕在第一、第二、第三磁芯，并根据以相反极性形成振荡的第一、第二线圈的电流和引入到第三线圈的电流向第四线圈施加补偿电流，从而通过测量补偿电流来测量被测电流，它包括：所述第一线圈上连接电容器，所述第一线圈的电感和所述电容器的电容产生LC振荡以向所述第一线圈施加电流，向所述第二线圈施加通过反转施加于所述第一线圈的电流的电压极性而获得的电流，使施加电流的第一磁芯和第二磁芯以相反极性磁化的振荡装置；向第四线圈施加所述第一线圈及第二线圈的相加电压信号和与导入到所述第三线圈的电压信号相对应的补偿电流的补偿电流发生装置；通过测量流动在所述第四线圈内的补偿电流来获得被测电流的检测装置。

所述振荡装置将利用具有高输入电阻特性的运算放大器反相放大施加于所述第一线圈的电流的电压信号后获得的电流施加于所述第二线圈，以防止施加于第一线圈的电流在施加于第二线圈的电流的作用下失真。

本发明还包括饱和回归装置，所述饱和回归装置通过由因所述第一线圈饱和而发生的高频率振荡引发的所述电容器的电压来开启（TURN-ON），在开启状态下，放大补偿电流，使所述第一磁芯退磁。

所述饱和回归装置可使所述电容器的电压信号依次通过平流电路和二极管，并在阳极（+）信号的作用下开启。

所述补偿电流发生装置通过向反相（-）输入端施加所述第一线圈及第二线圈的相加电压、向非反相（+）输入端施加导入到第三线圈的电压、将输出端反馈到反相（-）输入端的运算放大器来实现放大；所述饱和回归装置连接于所述运算放大器的反馈电路的两端，对所述运算放大器的输出端电压进行反相放大，并施加于运算放大器的反相（-）输入端。

所述饱和回归装置包括用所述电容器的阳极（+）信号开启所述饱和回归装置的所述平流电路和二极管、用于反相放大对应于补偿电流的电压信号的运算放大器、及在通过所述二极管的阳极（+）信号作用下开启，以进一步放大所述运算放大器的放大信号的晶体管。

所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯由可分离和组合的切割铁心（cut core）构成，每个磁芯的结合面形成有相互嵌合的凹凸。

本发明为了采用磁通门方式测量电流，配置了振荡电路，并在缠绕于磁芯的线圈连接电容器以产生自激振荡，因此，不需要另设复杂的振荡电路，从而简化了电路；由于利用透磁率等可反映磁芯特性的振荡信号实现磁化，因此，可在完全磁化的状态下精确地检测出直流分量，从而可提高测量性能。

本发明利用产生在磁化极性相反的两个磁芯中一个磁芯中的振荡信号来振荡另一侧磁芯，因此，可利用本发明实施例中所示的运算放大器等电路元件来最大限度地减少两侧磁芯间的影响，从而可精确地检测出直流分量，准确地测量导线中电流。

本发明即使在补偿电流流动前的测量初期，在导线电流的作用下磁芯发生饱和，也能通过感应由饱和而产生的高频率振荡信号来促使用于退磁的补偿电流流动，从而可自动消除饱和，并可正常进行测量。因此，应用于商品时可避免出现失误，并且无需采取其它措施也可消除饱和，使用十分便利。

附图说明

图1是本发明磁通门型非接触式电流测量装置实施例的结构示意图。

图2是本发明磁通门型非接触式电流测量装置实施例中绕有线圈的磁芯结构示意图。

图3是本发明磁通门型非接触式电流测量装置实施例的电路图。

图4是本发明磁通门型非接触式电流测量装置实施例中为磁化磁芯而施加电流的电压波形图。

图中,，W0：导线；W1、W2、W3、W4：线圈；M1、M2、M3：磁芯；10：振荡装置；20：补偿电流发生装置；21：加法器；22：放大器；23：电流驱动器；30：饱和回归装置 ；40：检测装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选实施例进行详细说明，以使本领域普通技术人员易于实施。

图1至图4是用于说明本发明磁通门型非接触式电流测量装置的实施例附图。图1是结构示意图，图2是绕有线圈的磁芯结构示意图，图3是电路图，图4是为磁化第一磁芯M1、第二磁芯M2而施加电流的电压波形图。

本发明磁通门型非接触式电流测量装置包括：可分别缠绕载有被测流动电流的导线W0的三个磁芯M1、M2、M3（内部中孔贯通，可使导线穿过磁芯）；分别缠绕在各磁芯上的线圈W1、W2、W3；同时缠绕在三个磁芯M1、M2、M3上的线圈W4；向三个线圈中的两个线圈W1、W2施加具有相反极性的振荡电流，利用相反方向的磁通对缠绕有所述线圈的磁芯M1、M2进行磁化的振荡装置10；用于产生对应于施加的振荡电流和引入到三个磁芯中剩余一个磁芯W3的电流的补偿电流的补偿电流发生装置20；用于感应磁芯的磁饱和状态并对其进行退磁的饱和回归装置30；及将所述补偿电流施加于同时缠绕在三个磁芯的线圈W4，通过测量所述补偿电流产生的电压来获得被测电流的检测装置40。

在此，彼此相反的极性是指其相位差为180°。

所述缠绕在三个磁芯M1、M2、M3的线圈W1、W2、W3包括：被施加通过所述振荡装置10发生振荡的交流电流的第一线圈W1，通过所述振荡装置被施加与施加于所述第一线圈W1的电流极性相反的电流的第二线圈W2，用于检测基于下述被测电流的交流分量产生的磁通量而引入的交流电流的第三线圈W3。

本发明实施例中，所述第一磁芯M1、第二磁芯M2和第三磁芯M3均由切割铁心（cut core）构成，可以分离和组合。当磁芯处于分离状态时，放入所述导线W0，然后将其组合在一起，从而使导线W0穿设在磁芯内部。这种结构可用于卡箍式电流测量机。

但是，磁芯上分离或结合的接触面上的磁通阻力可能会比较大。因此，本发明在每个磁芯的结合面形成相互嵌合的凹凸Mc，以此不仅保证磁芯可分离和组合，而且组合时，因为靠凹凸Mc相互嵌合，因此，可大幅度降低磁通阻力。所述凹凸Mc设置于相互接触的两侧结合面，在一侧结合面设置凹槽，在另一侧结合面设置凸起。如图2所示，最好是设置多个凹凸而扩大接触面积。所述凹凸Mc相互嵌合时其接触面之间应紧密贴合。

本发明实施例中，所述凹凸Mc是从外侧面向内侧面切开的。从外侧向内侧看，其形状像矩形波。但是，其形状不限于此，比如，其形状也可以是锯齿状。当然，当切割铁心状的第一、第二、第三磁芯M1、M2、M3均处于嵌合状态时会形成围绕导线W0的闭合态。

所述第一磁芯M1、、第二磁芯M2和第三磁芯 M3由透磁率很高、频率响应及温度特性优异的纳米晶磁体构成，因此，最好利用高精度、高线性度等高性能测量电流。

由于纳米晶体具有优异的高频特性，因此，如下所述，当施加以恒定频率振荡的电流时，可保持振荡频率稳定，并且由于其透磁率非常高，从而可保证测量的精确度。

将同时缠绕在三个磁芯M1、 M2、 M3的线圈W4称为第四线圈W4，以便与所述第一、第二、第三线圈W1、 W2、 W3进行区别。

如图1和图2所示，所述第一、第二、第三和第四线圈W1、 W2、 W3和W4的绕线方向相同。在图3所示的电路图中图示线圈时，用“●”表示绕线方向。

所述三个磁芯M1、 M2、 M3由绕有所述第一线圈W1的第一磁芯M1、绕有所述第二线圈W2的第二磁芯M2、绕有第三线圈W3的第三磁芯M3构成。所述三个磁芯排列成一列，使载有被测流动电流的导线W0依次穿过其中。

这样，在施加于所述第一线圈W1的电流产生的磁通的作用下，所述第一磁芯M1被磁化；在施加于所述第二线圈W2的电流产生的磁通的作用下，所述第二磁芯M2被磁化。此时，由于两侧电流的极性相反，导致由磁化而形成的磁力线方向也相反。所述第一磁芯M1和第二磁芯M2用于通过下述补偿电流发生装置20检测所述导线W0中流动的电流的直流分量产生的直流磁通分量。

所述第三磁芯M3用于检测所述导线W0中流动电流的交流分量产生的交流磁通分量，因此，与交流磁通分量相对应的电流被引入到所述第三磁芯W3。

如上所述，与流动在导线W0中的被测电流产生的交流磁通分量及直流磁通分量相对应的补偿电流通过下述补偿电流发生装置20施加于第四线圈W4。

所述第四线圈W4缠绕在由所述第一、第二、第三磁芯M1、 M2、M3构成的一束磁芯上。随着所述补偿电流流动，所述补偿电流产生的磁通抵消流动在导线W0中的被测电流产生的磁通，使总磁通量变成“0”。本发明配置的电路可使所述补偿电流收敛，以使开始测量被测电流时的总磁通量变为零。

当补偿电流处于收敛状态时，可通过测量补偿电流来检测被测电流。下面对所述振荡装置10、补偿电流发生装置20、饱和回归装置30及检测装置40进行详细说明。

所述振荡装置10将一定频率的电流施加于所述第一线圈W1和第二线圈W2，使施加于所述第一线圈W1的电流和施加于所述第二线圈W2的电流具备相反极性（即，相位差为180°），从而使第一磁芯M1和第二磁芯M2产生的磁通相互抵消。为了施加一定频率的电流，所述振荡装置10配置LC振荡电路，并设置连接于所述第一线圈W1的电容器C1，以通过所述第一线圈W1的电感（inductance）和所述电容器C1的电容（capacitance）产生LG振荡。

即，本发明不像现有技术那样将独立的振荡电路配置在所述振荡装置10，而是将绕在所述第一磁芯M1上的第一线圈W1作为电感器（inductor），并将电容器C1连接于所述电感器，以通过所述第一磁芯W1的电感器（inductor）和所述电容器C1产生LG振荡。

这样，不仅可以简化振荡电路结构，而且可避免第一磁芯M1不能完全磁化，从而可准确地检测出DC磁通分量。具体而言，如果独立设置用于施加恒频电流的振荡装置，并将所述振荡装置产生的电流施加于所述第一线圈W1时，有可能无法反映所述第一磁芯M1的磁化特性（即，受透磁率及第一线圈的影响而变化的时间常数），其结果，无法完全磁化所述第一磁芯M1，导致难以准确检测出DC磁通分量。而本发明则根据可反映绕在第一磁芯M1的第一线圈W1的电感的时间常数（time constant）来产生振荡，可以完全磁化第一线圈M1，从而可准确地检测出DC磁通分量。这样，构成所述振荡装置10时，无需根据第一磁芯M1和第一线圈W1的特性一一对应电路元件的规格，从而可提高生产效率。

本发明实施例中的振荡电路还包括连接于所述电容器C1的运算放大器A1。如图3所示，将第一线圈W1的一端和电容器C1的一端连接于运算放大器A1的输出端C，将第一线圈W1的另一端返回至运算放大器A1的反相（-）输入端，通过电阻R2将运算放大器A1的输出端返回至非反相（+）输入端，非反相（+）输入端和反相（-）输入端分别通过电阻R3和R1接地。所述电容器C1的另一端接地。

所述振荡装置10将通过反转施加于所述第一线圈W1的电流的电压极性而获得的电流施加于所述第二线圈W2。本发明实施例中，将运算放大器作为反相放大器配置于电路，并向第二线圈W2施加电流。下面，结合图3对运算放大器A2的连接方式进行说明。所述运算放大器A2，其输出端通过电阻R5返回至反相（-）输入端，反相输入端和用于振荡所述第一线圈W1的运算放大器A1的输出端C之间连接有电阻R4，非反相（+）输入端接地，并作为反相放大器形成电路后，将其输出端连接在第二线圈W2的一端，所述第二线圈W2的另一端通过电阻R6接地。

如上所述，由于运算放大器A2作为反相放大器形成电路，并将通过反相放大施加于第一线圈W1的电流的电压极性而获得的电流施加于第二线圈W2，因此，可以利用运算放大器所具有的高输入电压特性。一般认为所述高输入电压可达到无限大（∞）。即，将通过反转施加于第一线圈W1的电流的电压信号而获得的电流施加于第二线圈W2时，在高输入电阻的作用下，可使两个线圈W1、W2之间的影响达到最小。因此，即使将第一线圈W1连接在第二线圈W2，由于中间连接有作为反相放大器形成电路的运算放大器A2，因此，第一线圈W1也不会受到施加于第二线圈W2的电流的影响，从而可防止施加于第一线圈W1的电流失真。

所述振荡装置10可通过第一线圈W1的另一端A和第二线圈W2的另一端B获得分别施加于第一线圈W1和第二线圈W2的电流的电压信号。

所述补偿电流发生装置20包括对施加于第一线圈W1的电流的电压信号和施加于第二线圈W2的电流的电压信号进行相加的加法器21、用于放大通过所述加法器21相加的电压信号和引入到所述第三线圈W3的电流的电压信号的放大器22和用于产生与放大器22的输出信号相对应的补偿电流的电流驱动器23。所述补偿电流发生装置20将所述电流驱动器23产生的补偿电流施加于所述第四线圈W4。

即，对施加于所述第一线圈W1的电流的电压信号和施加于所述第二线圈W2的电流的电压信号进行相加后获得的电压信号与被测电流的直流分量相一致，所述引入到第三线圈W3的电流与被测电流的交流分量相一致。因此，所述放大器22输出的电压信号变成为包含直流分量和交流分量的被测电流的电压信号。通过电流驱动器23所述电压信号转变为补偿电流，配置的电路可使所述补偿电流施加于第四线圈W4。所述补偿电流向减少被测电流产生的磁通的直流分量及交流分量的方向收敛，即向接近于被测电流的方向收敛，当与被测电流相一致时，第四线圈W4产生的磁通和被测电流产生的磁通相互抵消，使总磁通量为“0”。这时，利用下述的检测装置40测量在第四线圈W4中流动的补偿电流，以此可检测出被测电流。

下面，结合图3详细说明构成所述补偿电流产生装置20的加法器21、放大器22和电流驱动器23的具体实施方式。

所述加法器21由将运算放大器A3的输出端依次通过电容器C2和电阻R9返回至反相（-）输入端的反相放大器形成电路。在非反相（+）输入端接地的状态下，所述第一线圈W1的另一端A和所述第二线圈W2的另一端B分别通过电阻R7、R8并联在反相（-）输入端。因此，分别产生在所述第一线圈W1的另一端A及所述第二线圈W2另一端B的电压信号被相加并得到反相放大。

下面以图4中的电压波形为例，对利用所述加法器21检测被测电流直流分量的原理进行说明。

所述图4（a）和图4（b）是当没有被测电流流过所述导线W0时分别向绕在第一磁芯M1的第一线圈W1和绕在第二磁芯M2的第二线圈W2施加振荡电流而形成的电压波形图。所述第一线圈W1的电压信号和第二线圈W2的电压信号的位相差为180°。利用所述加法器21把所述电压信号相加后，其电压信号变为“0”。

当含有阳极直流分量的被测电流流过所述导线W0时，如图4（c）和图4（d）所示，第一线圈W1的电压信号和第二线圈W2的电压信号的阳极部分发生失真。如果通过所述加法器21对所述失真的电压信号进行相加，那么在失真部分会出现非“0”值，由此可以检测出阳极直流分量。

当含有阴极直流分量的被测电流流过所述导线W0时，如图4（e）和图4（f）所示，第一线圈W1的电压信号和第二线圈W2的电压信号的阴极部分发生失真。如果通过所述加法器21对所述失真的电压信号进行相加，那么在失真部分会出现非“0”值，由此可以检测出阴极直流分量。

如上所述，如果在所述导线W0内流动的被测电流中含有直流分量，可根据极性检测出直流分量。

所述放大器22由利用运算放大器A4的差动放大器构成，具体而言，如图3所示，输出端D依次通过电容器C3和电阻R12返回至反相（-）输入端C，所述加法器21的运算放大器A3的输出端通过电阻R10连接在反相（-）输入端（C），所述第三线圈W3的一端通过电阻R11连接在非反相（+）输入端，所述第三线圈W3的另一端接地。

所述放大器22用于差动放大直流电压信号和交流电压信号，所述直流电压信号与通过反相（-）输入端输入的被测电流直流分量相对应，所述交流电压信号与通过非反相（+）输入端输入的被测电流交流分量相对应。此时，通过所述放大器22的运算放大器A4的输出端D输出的电压信号应该反映被测电流的交流及直流分量。根据第一、第二、第三线圈W1、W2、W3的绕线方向，第一、第二、第三线圈W1、W2、W3的两端中导出电压信号的一端位置以及所述加法器21是否反相等因素设计电路的方法属于本领域技术人员公知技术，因此，在此不再详细说明。实际上，所述放大器22的作用在于对与被测电流直流分量相对应的直流电压信号和与被测电流交流分量相对应的交流电压信号进行相加和放大。

所述电流驱动装置23将所述放大器22输出的电压信号转换成电流信号，即，转换成用于抵消被测电流产生的磁通的补偿电流，并施加于所述第四线圈W4。所述电流驱动装置23在本发明实施例中使用了两个晶体管T2、T3，但也可以从产生和供应与电压信号相对应的电流的各种公知电功率放大电路中选用适当的放大电路。

如上所述，所述振荡装置10及补偿电流发生装置20产生的补偿电流施加于第四线圈W4。

所述检测装置40是用于测量流过第四线圈W4的电流的组件。本发明实施例中，将泄漏电阻（(BR：burden resistor）串联在第四线圈W4，并通过测量泄漏电阻BR两端电压来测量电流。

如上所述，由于将补偿电流施加于所述第四线圈W4，因此，可利用补偿电流产生的磁通来抵消被测电流产生的磁通。如果被测电流产生的磁通未被抵消而留有残余，那么，被测电流的残余直流分量可通过所述振荡装置10和所述加法器21被检出，而被测电流的残余交流分量则可通过所述第三线圈W3被检出，并可通过放大器22得到放大。所述补偿电流逐渐增大并收敛，直到被测电流产生的磁通被抵消为“0”。基于此，所述补偿电流可被解释为被测电流的“逆电流”。

当将被测电流产生的磁通抵消为“0”的补偿电流在第四线圈W4内流动时，只要利用所述检测装置40测量所述补偿电流即可获得被测电流。当然，通过反映所述第四线圈W4的绕线次数来获得被测电流的技术在本领域属于公知技术。

利用本发明电流测量装置，测量导线W0中被测电流的初期，在被测电流产生的磁通的作用下所述第一磁芯M1可能饱和并以不希望有的高频率进行振荡，特别是当被测电流的直流分量非常大时易于发生。在这种高频率振荡状态下，本发明的电流测量装置无法正常运行，导致难以测量被测电流，因此，如果在测量初期出现饱和，最好先退磁，以便能够正常进行测量。本发明的电流测量装置增设有下述的饱和回归装置30，因此，即使在测量初期所述第一磁芯M1达到饱和也能被退磁，从而可通过所述振荡装置10进行正常的LG振荡。

所述饱和回归装置30用于感应因所述第一磁芯M1饱和而产生的高频振荡所产生的电压后执行开启（turn-on），并在开启的状态下，进一步放大所述补偿电流，引导所述第一磁芯M1退磁。

所述饱和回归装置30连接在所述补偿电流发生装置20的放大器22的输出端D和反相（-）输入端E，即，构成放大器22的运算放大器A4的反馈电路两端，用以放大补偿电流。所述饱和回归装置30用于反相放大输出端D的电压信号，并施加于反相输入端E，通过放大器22放大补偿电流，使其数值大于设置所述饱和回归装置30前的数值，并使放大的补偿电流流过第四线圈W4。

具体而言，如果在高强度被测电流的作用下第一磁芯M1达到饱和并产生高频振荡，那么所述高频振荡产生的电压信号会出现在为振荡装置10的LC振荡而设置的电容器C1，从而使所述饱和回归装置30通过接收出现在电容器C1的电压信号而开启。如图3所示，所述饱和回归装置30包括根据基极电压执行开启动作的晶体管T1、用于反相放大对应于补偿电流的电压信号的运算放大器A5和用于感应饱和状态的平流电路和二极管D1。电路结构如下所示。

本发明中，所述振荡装置10的电容器C1的一端C是第一线圈的一端，也是运算放大器A1的输出端，在这一端产生的电压信号依次通过所述平流电路和二极管D1施加于晶体管T1的基极，在电容器C1阳极（+）电压信号的作用下，所述晶体管T1开启。所述平流电路配置在连接所述二极管D1的一端和所述振荡装置10的电容器C1一端的导线中部，并依次设置有串联在所述导线上的电阻R15、在所述导线和接地之间相互并联的电容器C4及电阻R16。此外，可根据构成所述平流电路的元件规格设定所述晶体管T1的开启条件，这种平流电路可被视为低通滤波器。

所述运算放大器A5用于反相放大与构成所述补偿电流发生装置20放大器22的运算放大器A4输出端D的补偿电流相对应的电压信号，并施加于所述晶体管T1的集电极。所述运算放大器A5的反相放大电路，在非反相（+）输入端接地、输出端通过电阻R14返回至反相（-）输入端的状态下，通过电阻R13将反相（-）输入端连接在所述放大器22的输出端D，并将输出端连接在所述晶体管T1的集电极。

所述晶体管T1的发射器连接在构成所述补偿电流发生装置20的放大器22的运算放大器A4的反相（-）输入端。

所述饱和回归装置30，根据由所述第一磁芯M1的磁饱和而形成的高频振荡产生的电容器C1的阳极电压信号的大小，对所述晶体管T1进行开闭，当利用电容器C1的阳极电压信号开启所述晶体管T1时，补偿电流进一步增大，从而以更大的抵消磁通进行逆向磁化。由于阳极电流和阴极电流交替施加于绕在所述第一磁芯M1上的第一线圈W1，因此，饱和的所述第一磁芯M1逐渐退磁，并脱离饱和状态。

如上所述，通过所述饱和回归装置30的开闭，可使所述第一磁芯M1退磁。退磁后，所述饱和回归装置30停止运行，开始利用所述振荡装置10和补偿电流发生装置20进行正常的电流测量。

Claims (7)

1.一种磁通门型非接触式电流测量装置，流动有被测电流的导线穿过绕有第一线圈的第一磁芯、绕有第二线圈的第二磁芯和绕有第三线圈的第三磁芯，第四线圈同时缠绕在第一、第二、第三磁芯，并根据以相反极性形成振荡的第一、第二线圈的电流和引入到第三线圈的电流向第四线圈施加补偿电流，从而通过测量补偿电流来测量被测电流，其特征在于：它包括：

所述第一线圈上连接电容器，所述第一线圈的电感和所述电容器的电容产生LC振荡以向所述第一线圈施加电流，向所述第二线圈施加通过反转施加于所述第一线圈的电流的电压极性而获得的电流，使施加电流的第一磁芯和第二磁芯以相反极性磁化的振荡装置；

向第四线圈施加所述第一线圈及第二线圈的相加电压信号和与导入到所述第三线圈的电压信号相对应的补偿电流的补偿电流发生装置；

通过测量流动在所述第四线圈内的补偿电流来获得被测电流的检测装置。

2.根据权利要求1所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：所述振荡装置将利用具有高输入电阻特性的运算放大器反相放大施加于所述第一线圈的电流的电压信号后获得的电流施加于所述第二线圈，以防止施加于第一线圈的电流在施加于第二线圈的电流的作用下失真。

3.根据权利要求1或2所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：它还包括饱和回归装置，所述饱和回归装置通过由因所述第一线圈饱和而发生的高频率振荡引发的所述电容器的电压来开启（TURN-ON），在开启状态下，放大补偿电流，使所述第一磁芯退磁。

4.根据权利要求3所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：所述饱和回归装置可使所述电容器的电压信号依次通过平流电路和二极管，并在阳极（+）信号的作用下开启。

5.根据权利要求4所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：所述补偿电流发生装置通过向反相（-）输入端施加所述第一线圈及第二线圈的相加电压、向非反相（+）输入端施加导入到第三线圈的电压、将输出端反馈到反相（-）输入端的运算放大器来实现放大；所述饱和回归装置连接于所述运算放大器的反馈电路的两端，对所述运算放大器的输出端电压进行反相放大，并施加于运算放大器的反相（-）输入端。

6.根据权利要求5所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：所述饱和回归装置包括用所述电容器的阳极（+）信号开启所述饱和回归装置的所述平流电路和二极管、用于反相放大对应于补偿电流的电压信号的运算放大器、及在通过所述二极管的阳极（+）信号作用下开启，以进一步放大所述运算放大器的放大信号的晶体管。

7.根据权利要求1所述的磁通门型非接触式电流测量装置，其特征在于：所述第一磁芯、第二磁芯、第三磁芯由可分离和组合的切割铁心（cut core）构成，每个磁芯的结合面形成有相互嵌合的凹凸。