一种高精度电流监测处理系统的制作方法

1.本发明涉及电流监测技术领域，具体为一种高精度电流监测处理系统。


背景技术：

2.现有技术的电流监测装置以及处理系统，存在以下问题：
3.第一、现有技术的基于电磁感应原理的电流检测装置，由于现有技术的电缆内部通常包括两根以上的导线，电缆外侧的磁场感应强度则满足矢量计算，存在矢量和为0的情况，所以使得现有监测系统存在无法监测的情况，此外现有技术的多个磁性探头电流监测装置，不仅探头无法移动，而且设置多个探头，增加了成本，同时所设置的多个探头在安装过程中就有可能处于磁场感应强度为0的位置，使得多个探头中的部分探头无法工作，实用性不高；
4.第二、由于现有监测装置利用法拉第效应，需要将待测电流添加外设磁场，外加磁场不仅会对导线本身产生的磁场进行叠加，使得系统算法复杂，而且需要对电缆外皮造成破坏或者装置引出电极，使用复杂，且会造成不利影响，使得电缆内部容易受到腐蚀等影响。
5.为解决上述问题，发明者提供了一种高精度电流监测处理系统，通过真空机构，便于壳体二内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，通过插板与插槽活动连接，使得磁光元件可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况，不会对电缆外皮造成损坏，对电缆起到维护的作用。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度电流监测处理系统，具备实用性高、可靠性高的优点，解决了实用性低、可靠性低的问题。
7.为实现上述实用性高、可靠性高的目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度电流监测处理设备，包括监测机构，所述监测机构包括有壳体一，所述壳体一的内部滑动连接有活塞一，所述活塞一的内部固定连接有连接管一，所述连接管一远离活塞一的一端固定连接有壳体二，所述壳体二的内壁固定连接有滑动壳一，所述滑动壳一的内部固定连接有起偏器，所述滑动壳一的内部固定连接有磁光元件，所述滑动壳一的外表面转动连接有检偏器，所述滑动壳一的内部滑动连接有活塞杆一，因此，通过磁光元件的磁光效应，可以在不损坏电缆外皮的情况下快速对电缆电流进行实时监测。
8.优选的，所述连接管一的内部设置有单向阀，所述单向阀的方向设置为向右接通，所述壳体二的底端设置为波纹状，所述壳体二的顶端设置有插板，所述壳体二的顶端设置有插槽，所述插板与插槽活动连接，所述起偏器与灯管固定连接，因此，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二向内部压缩，使得磁光元件可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为使得监测装置不能使用的情况。
9.优选的，所述检偏器的底面固定连接有光电传感器，所述光电传感器的外侧固定连接有齿轮，两个齿轮传动连接，所述活塞杆一的外表面设置有轮齿，因此，通过光电传感器，便于检测光强，从而确定法拉第旋转角。
10.优选的，还包括有真空机构，所述真空机构包括有壳体三，所述壳体三的外表面固定连接有通电螺线圈，所述通电螺线圈的一端固定连接有第一连轴，所述第一连轴的中部固定连接有活塞二，活塞二的内部螺纹连接有螺杆，所述螺杆的一端卡接有转动杆，所述转动杆的外侧滑动连接有弹性壳，所述壳体三的内部固定连接有隔板，因此，通过真空机构，便于壳体二内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化。
11.优选的，所述通电螺线圈与电流控制器电连接，所述隔板与单向阀固定连接，上侧单向阀的方向设置为向下接通，下侧单向阀的方向设置为向上接通，所述弹性壳的内部与堵块均与弹簧固定连接。
12.优选的，还包括有外壳，所述外壳的内部活动安装有真空机构，所述外壳的内部活动安装有监测机构，所述监测机构的内部活动安装有硅胶密封垫，所述硅胶密封垫的内部活动连接有电缆。
13.优选的，所述外壳的内部开设有u形凹槽，所述u形凹槽与电缆活动连接，因此，通过u形凹槽，便于电缆卡入。
14.一种高精度电流监测处理系统，包括电源模块、电流控制器模块、通讯模块、cpu、红外传感器模块、真空传感器模块、电流数据采集模块；
15.电源模块：对于cpu及整体模块提供电能；
16.电流控制器模块：cpu传递电信号，打开电流控制开关，使得通电螺线圈或者光源通电，使得通电螺线圈通过法拉第电磁感应定律可以收缩，或者使得光源发出单色光源；
17.通讯模块：对cpu进行远程无线控制与远程维护；
18.cpu：对于真空传感器进行信号放大、数据采集、数据分析与处理，判断其数据是否达到设定值，没有达到设定值则控制电流控制开关保持打开状态，真空传感器继续采集数据，判断其数据是否达到设定值，达到设定值则控制电流控制开关呈关闭状态，对于红外传感器的光学信号进行电信号转换，通过算法计算磁光元件距离电缆中心的位移，通过位移数据计算磁光元件所在参考系的磁场强度数据，通过光电传感器获得磁光元件所在参考系x轴和y轴方向的光强信号，将光信号转换为模拟电信号，通过运算放大器进行信号放大，将相应的电信号和磁场强度数据进行数据处理，进行数据分析，将模拟信号传送至通讯模块；
19.红外传感器模块：通过红外发光管的电磁辐射波，使得信号处理器、位置灵敏探测器采集信号，通过红外传感器将测量的数据转换为对应的电压值，将模拟数据通过cpu进行处理；
20.真空传感器模块：将检测到的真空度转换为模拟量，信号放大后通过cpu进行处理；
21.电流数据采集模块：通过光源发射光线，电缆外侧的磁感线距离远大于光线从起偏器到检偏器的距离，使得光线从起偏器到检偏器的距离近似等于磁感线距离且方向一致，光线经起偏器后成为振动方向一定的线偏振光，线偏振光通过法拉第效应会造成偏振平面的旋转，旋转角度与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系，检偏器将所述线
偏振光分成两个相互垂直极化方向上的光波，为x轴和y轴方向，通过光电传感器分别对应检测所述两个相互垂直极化方向上的光波，将光波强度信号转换为模拟信号，通过cpu进行计算，从而实时监测电流变化情况。
22.有益效果
23.与现有技术相比，本发明提供了一种高精度电流监测处理系统，具备以下有益效果：
24.1、该高精度电流监测处理系统，通过真空机构，便于壳体二内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化，通过第一连轴向左侧移动带动磁光元件移动，使得监测装置探头可以移动，通过左右两侧的弹簧受力情况不同，使得弹性形变不同，因此使得两侧的磁光元件所处位置的磁感应强度不同，避免了两侧磁光元件所处的位置都在磁感应强度矢量和为的位置，大大的减少探头数量，提高系统处理速度。
25.2、该高精度电流监测处理系统，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二向内部压缩，使得磁光元件可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况，而且通过电缆外侧的磁感线距离远大于光线从起偏器到检偏器的距离，使得光线从起偏器到检偏器的距离近似等于磁感线距离且方向一致，不需要添加外设磁场，且避免了外加磁场磁极需要对电缆外皮造成破坏或者装置引出电极的情况，不会对电缆外皮造成损坏，对电缆起到维护的作用。
附图说明
26.图1为本发明整体结构示意图；
27.图2为本发明剖视结构示意图；
28.图3为本发明运动结构示意图；
29.图4为本发明真空机构结构示意图；
30.图5为本发明监测机构结构示意图；
31.图6为本发明图2中a处结构放大示意图；
32.图7为本发明系统结构示意图；
33.图8为本发明系统流程结构示意图。
34.图中：1、外壳；2、真空机构；21、壳体三；22、通电螺线圈；23、第一连轴；24、活塞二；25、螺杆；26、转动杆；27、弹性壳；28、隔板；3、监测机构；31、壳体一；32、活塞一；33、连接管一；34、壳体二；35、滑动壳一；36、起偏器；37、磁光元件；38、检偏器；39、活塞杆一；4、硅胶密封垫；5、电缆。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例一：
37.请参阅图1
‑
8，一种高精度电流监测处理设备，包括监测机构3，监测机构3包括有壳体一31，壳体一31的内部滑动连接有活塞一32，活塞一32的内部固定连接有连接管一33，连接管一33远离活塞一32的一端固定连接有壳体二34，壳体二34的内壁固定连接有滑动壳一35，滑动壳一35的内部固定连接有起偏器36，滑动壳一35的内部固定连接有磁光元件37，滑动壳一35的外表面转动连接有检偏器38，滑动壳一35的内部滑动连接有活塞杆一39，因此，通过磁光元件37的磁光效应，可以在不损坏电缆5外皮的情况下快速对电缆5电流进行实时监测，连接管一33的内部设置有单向阀，单向阀的方向设置为向右接通，壳体二34的底端设置为波纹状，壳体二34的顶端设置有插板，壳体二34的顶端设置有插槽，插板与插槽活动连接，起偏器36与灯管固定连接，因此，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二34向内部压缩，使得磁光元件37可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况。
38.实施例二：
39.请参阅图1
‑
8，一种高精度电流监测处理设备，包括监测机构3，监测机构3包括有壳体一31，壳体一31的内部滑动连接有活塞一32，活塞一32的内部固定连接有连接管一33，连接管一33远离活塞一32的一端固定连接有壳体二34，壳体二34的内壁固定连接有滑动壳一35，滑动壳一35的内部固定连接有起偏器36，滑动壳一35的内部固定连接有磁光元件37，滑动壳一35的外表面转动连接有检偏器38，滑动壳一35的内部滑动连接有活塞杆一39，因此，通过磁光元件37的磁光效应，可以在不损坏电缆5外皮的情况下快速对电缆5电流进行实时监测，连接管一33的内部设置有单向阀，单向阀的方向设置为向右接通，壳体二34的底端设置为波纹状，壳体二34的顶端设置有插板，壳体二34的顶端设置有插槽，插板与插槽活动连接，起偏器36与灯管固定连接，因此，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二34向内部压缩，使得磁光元件37可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况，检偏器38的底面固定连接有光电传感器，光电传感器的外侧固定连接有齿轮，两个齿轮传动连接，活塞杆一39的外表面设置有轮齿，因此，通过光电传感器，便于检测光强，从而确定法拉第旋转角，还包括有真空机构2，真空机构2包括有壳体三21，壳体三21的外表面固定连接有通电螺线圈22，通电螺线圈22的一端固定连接有第一连轴23，第一连轴23的中部固定连接有活塞二24，活塞二24的内部螺纹连接有螺杆25，螺杆25的一端卡接有转动杆26，转动杆26的外侧滑动连接有弹性壳27，壳体三21的内部固定连接有隔板28，因此，通过真空机构2，便于壳体二34内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化。
40.实施例三：
41.请参阅图1
‑
8，一种高精度电流监测处理设备，包括监测机构3，监测机构3包括有壳体一31，壳体一31的内部滑动连接有活塞一32，活塞一32的内部固定连接有连接管一33，连接管一33远离活塞一32的一端固定连接有壳体二34，壳体二34的内壁固定连接有滑动壳一35，滑动壳一35的内部固定连接有起偏器36，滑动壳一35的内部固定连接有磁光元件37，滑动壳一35的外表面转动连接有检偏器38，滑动壳一35的内部滑动连接有活塞杆一39，因此，通过磁光元件37的磁光效应，可以在不损坏电缆5外皮的情况下快速对电缆5电流进行实时监测，连接管一33的内部设置有单向阀，单向阀的方向设置为向右接通，壳体二34的底
端设置为波纹状，壳体二34的顶端设置有插板，壳体二34的顶端设置有插槽，插板与插槽活动连接，起偏器36与灯管固定连接，因此，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二34向内部压缩，使得磁光元件37可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况，检偏器38的底面固定连接有光电传感器，光电传感器的外侧固定连接有齿轮，两个齿轮传动连接，活塞杆一39的外表面设置有轮齿，因此，通过光电传感器，便于检测光强，从而确定法拉第旋转角，还包括有真空机构2，真空机构2包括有壳体三21，壳体三21的外表面固定连接有通电螺线圈22，通电螺线圈22的一端固定连接有第一连轴23，第一连轴23的中部固定连接有活塞二24，活塞二24的内部螺纹连接有螺杆25，螺杆25的一端卡接有转动杆26，转动杆26的外侧滑动连接有弹性壳27，壳体三21的内部固定连接有隔板28，因此，通过真空机构2，便于壳体二34内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化，通电螺线圈22与电流控制器电连接，隔板28与单向阀固定连接，上侧单向阀的方向设置为向下接通，下侧单向阀的方向设置为向上接通，弹性壳27的内部与堵块均与弹簧固定连接，还包括有外壳1，外壳1的内部活动安装有真空机构2，外壳1的内部活动安装有监测机构3，监测机构3的内部活动安装有硅胶密封垫4，硅胶密封垫4的内部活动连接有电缆5，外壳1的内部开设有u形凹槽，u形凹槽与电缆5活动连接，因此，通过u形凹槽，便于电缆5卡入。
42.实施例四：
43.请参阅图1
‑
8，一种高精度电流监测处理系统，电源模块、电流控制器模块、通讯模块、cpu、红外传感器模块、真空传感器模块、电流数据采集模块；
44.电源模块：对于cpu及整体模块提供电能；
45.电流控制器模块：cpu传递电信号，打开电流控制开关，使得通电螺线圈22或者光源通电，使得通电螺线圈22通过法拉第电磁感应定律可以收缩，或者使得光源发出单色光源；
46.通讯模块：对cpu进行远程无线控制与远程维护；
47.cpu：对于真空传感器进行信号放大、数据采集、数据分析与处理，判断其数据是否达到设定值，没有达到设定值则控制电流控制开关保持打开状态，真空传感器继续采集数据，判断其数据是否达到设定值，达到设定值则控制电流控制开关呈关闭状态，对于红外传感器的光学信号进行电信号转换，通过算法计算磁光元件37距离电缆5中心的位移，通过位移数据计算磁光元件37所在参考系的磁场强度数据，通过光电传感器获得磁光元件37所在参考系x轴和y轴方向的光强信号，将光信号转换为模拟电信号，通过运算放大器进行信号放大，将相应的电信号和磁场强度数据进行数据处理，进行数据分析，将模拟信号传送至通讯模块；
48.红外传感器模块：通过红外发光管的电磁辐射波，使得信号处理器、位置灵敏探测器采集信号，通过红外传感器将测量的数据转换为对应的电压值，将模拟数据通过cpu进行处理；
49.真空传感器模块：将检测到的真空度转换为模拟量，信号放大后通过cpu进行处理；
50.电流数据采集模块：通过光源发射光线，电缆5外侧的磁感线距离远大于光线从起
偏器36到检偏器38的距离，使得光线从起偏器36到检偏器38的距离近似等于磁感线距离且方向一致，光线经起偏器36后成为振动方向一定的线偏振光，线偏振光通过法拉第效应会造成偏振平面的旋转，旋转角度与磁场朝着光波传播方向的分量呈线性正比关系，检偏器38将线偏振光分成两个相互垂直极化方向上的光波，为x轴和y轴方向，通过光电传感器分别对应检测两个相互垂直极化方向上的光波，将光波强度信号转换为模拟信号，通过cpu进行计算，从而实时监测电流变化情况。
51.工作原理:在使用时，通过将电缆5卡入外壳1的内部开设的u形凹槽，启动cpu，使得电流控制器接通电流，使得通电螺线圈22通过电流增强，从而进行收缩，带动第一连轴23向左侧滑动，使得第一连轴23带动右侧的壳体二34向左侧移动，使得壳体二34的底端的波纹状壳体被挤压，壳体二34上侧的插板插入插槽，形成密封区域，通过右侧的壳体二34向左移动，使得连接管一33拉动活塞一32向左移动，使得壳体一31的右侧压强减小，从而使得连接管一33内部单向阀左侧的压强大于右侧压强，从而被打开，使得壳体二34内部空气被抽取进入壳体一31的右侧，通过第一连轴23向左侧移动，使得活塞二24向左侧移动，通过螺纹连接，使得螺杆25进行转动，使得螺杆25带动转动杆26进行转动，使得转动杆26转动时持续重复挤压弹性壳27，弹性壳27受到挤压时，弹性壳27内部的空气挤开弹性壳27内部的堵块，使得弹性壳27内部产生负压，使得负压将连接管内部的堵块打开，将活塞二24右侧的空气压入，以及活塞二24向左侧移动，使得活塞二24右侧持续负压，通过负压，使得隔板28与壳体一31的单向阀同理被打开，通过弹性壳27持续排出空气，使得活塞二24右侧、壳体一31的内部以及壳体二34内部形成真空，避免存在大气压强而增大误差，减低cpu响应速度，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化；
52.如图五所示，通过第一连轴23向左侧移动，使得右侧的壳体二34带动滑动壳一35移动，使得弹簧挤压活塞杆一39，通过反作用力，使得活塞杆一39挤压硅胶密封垫4，使得硅胶密封垫4挤压电缆5，起到密封作用，通过壳体二34内部形成真空，使得cpu打开灯管，如图五箭头所示代表灯光方向，通过起偏器36对光线进行偏振，使得光线通过磁光元件37，进行偏振，通过检偏器38检测，由于电缆5内部通过电流，通电导线里的电流可以看成是一个个电荷的定向移动，电荷的移动引起了电场的移动，移动的电场便产生了磁场，由无限长载流直导线外磁场场强计算公式：
[0053][0054]
其中：
[0055]
μ0：真空磁导率；
[0056]
i：电流；
[0057]
r：该点到直导线距离；
[0058]
可知，由于在壳体二34内部已经形成真空，形成真空时其磁导率为μ0＝4π
×
10
‑7n
·
a
‑2，载流直导线电流大小与其某一点磁场场强呈线性关系；
[0059]
因此磁光元件37经过外加电缆5形成的磁场后，光线偏振角向某一固定方向发生了旋转，活塞杆一39进行移动，使得齿轮啮合进行转动，使得检偏器38转动进行检测，光束通过磁光效应后经检偏镜检偏到达光电探测器，通过法拉第效应：线偏振光透过放置磁场
中的物质，沿着磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的现象，也称法拉第旋转或磁圆双折射效应，一般材料中，法拉第旋转角θf：
[0060]
θf＝vlb；
[0061]
其中：
[0062]
v：费尔德常数；
[0063]
l：光程或磁光介质沿着光路方向的厚度；
[0064]
b：磁感应强度；
[0065]
可知，磁感应强度b与法拉第旋转角θf呈线性关系，因此，通过检偏器38与光电传感器配合，对法拉第旋转角θf进行检测，便于感应电流的强度，通过右侧的壳体二34带动滑动壳一35移动，使得弹簧挤压活塞杆一39，由于左右两侧的弹簧受力情况不同，使得弹性形变不同，因此使得两侧的磁光元件37所处位置的磁感应强度不同，避免了两侧磁光元件37所处的位置都在磁感应强度矢量和为0的位置，通过第一连轴23向左侧移动带动磁光元件移动，使得监测装置探头可以移动，减少探头数量，提高系统处理速度。
[0066]
综上所述，该高精度电流监测处理系统，通过真空机构2，便于壳体二34内部形成真空，减小在计算磁感应强度数据时由于存在气压需要cpu额外处理其气压下磁导率的误差，便于自动形成真空，提高设备一体化，通过第一连轴23向左侧移动带动磁光元件37移动，使得监测装置探头可以移动，通过左右两侧的弹簧受力情况不同，使得弹性形变不同，因此使得两侧的磁光元件37所处位置的磁感应强度不同，避免了两侧磁光元件37所处的位置都在磁感应强度矢量和为0的位置，减少探头数量，提高系统处理速度。
[0067]
该高精度电流监测处理系统，通过插板与插槽活动连接，便于壳体二34向内部压缩，使得磁光元件37可以移动，感应不同位置的磁感应强度，避免由于坐标系上存在磁感应强度矢量和为0使得监测装置不能使用的情况，而且通过电缆5外侧的磁感线距离远大于光线从起偏器36到检偏器38的距离，使得光线从起偏器36到检偏器38的距离近似等于磁感线距离且方向一致，不需要添加外设磁场，且避免了外加磁场磁极需要对电缆5外皮造成破坏或者装置引出电极的情况，不会对电缆5外皮造成损坏，对电缆5起到维护的作用。
[0068]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。