三維平行板傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種傳感器，特別涉及一種用于測量電場的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 關(guān)于高壓電場測量，現(xiàn)有技術(shù)中主要有計(jì)算法和測量法。
[0003] 計(jì)算法采用邊界元法、模擬電荷法、有限元素法及有限差分法等數(shù)值分析方法來 計(jì)算電場。但是許多電力設(shè)備由于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并且可能存在表面污穢、表面電暈以及預(yù) 放電過程等相對復(fù)雜的問題，使得通過計(jì)算機(jī)仿真計(jì)算來獲得其周圍空間電場分布比較困 難，或者由于計(jì)算機(jī)軟硬件限制，造成計(jì)算機(jī)仿真時(shí)間過長，使計(jì)算出來的電場結(jié)果無法滿 足工程實(shí)時(shí)性的需要；同時(shí)，一些電力設(shè)備的數(shù)學(xué)模型電場仿真結(jié)果也需要通過實(shí)際測量 來驗(yàn)證。
[0004] 測量法涉及到傳感器的設(shè)計(jì)，在測量高壓環(huán)境下的交變電場中，電場傳感器作為 工頻信號接收部分，其性能的優(yōu)劣直接影響系統(tǒng)的測量性能，合理的傳感器設(shè)計(jì)可以保證 傳感器被引入電場時(shí)，不會使原來電場發(fā)生明顯的畸變。傳統(tǒng)的電場傳感器大部分都為一 維傳感器，例如易于設(shè)計(jì)制作的平行板電容傳感器。在應(yīng)用于實(shí)際電場測量的環(huán)境下，由于 一維測量傳感器的方向單一性，其只接受垂直于平行板方向的感應(yīng)信號;在工作人員手持 設(shè)備的同時(shí)，由于不同位置的變化，使得測量點(diǎn)處的測量值存在變化較大的可能性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種三維平行板傳感器，以解決現(xiàn)有一維測 量傳感器只接受單一方向的感應(yīng)信號，檢測值受自身位置變化影響，檢測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性 差的技術(shù)問題。
[0006] 本實(shí)用新型三維平行板傳感器，包括三組平行板電極，每組平行板電極由兩塊圓 形極板組成，六塊圓形極板成正六面體形布置，各圓形極板的電極出線位于圓形極板的中 心部;還包括填充在六塊圓形極板之間的中空部以支撐和隔離六塊圓形極板的絕緣體。
[0007] 優(yōu)選的，所述圓形極板為銅板，所述絕緣體為正方體形環(huán)氧樹脂體。
[0008] 優(yōu)選的，所述圓形極板的半徑為20mm、厚度為1mm，所述每組平行板電極中的兩塊 圓形極板相距44mm。
[0009] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0010] 1、本實(shí)用新型三維平行板傳感器，相對于一維或者二維方向的電場測量傳感器， 其測量結(jié)果受自身在電場中的方向影響更小，檢測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更高。
[0011] 2、本實(shí)用新型三維平行板傳感器，相對于一維或者二維方向的電場測量傳感器， 其更易于計(jì)算其表面電荷與電場的關(guān)系，可以更為精確地反映測量點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小。
[0012] 3、本實(shí)用新型三維平行板傳感器，其結(jié)構(gòu)和制作工藝簡單，生產(chǎn)成本較低。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)施例三維平行板傳感器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2為一組圓形平行板電極的電壓源模型圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0016] 如圖所示，本實(shí)施例三維平行板傳感器，包括三組平行板電極，每組平行板電極由 兩塊圓形極板1組成，六塊圓形極板成正六面體形布置，各圓形極板的電極出線2位于圓形 極板的中心部;還包括填充在六塊圓形極板之間的中空部以支撐和隔離六塊圓形極板的絕 緣體3。
[0017] 本實(shí)施例三維平行板傳感器，將其置于被測電場中，每一對平行板電極會感應(yīng)到 與待測電場同頻率的感應(yīng)電荷，傳感器通過靜電感應(yīng)原理獲得工頻信號，并將每一路工頻 信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的感應(yīng)電壓信號。然后通過模擬信號處理單元完成對傳感器輸出的感應(yīng)電 壓信號的相應(yīng)處理，再對模擬電路處理的信號進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理得到各組 平行板電極對應(yīng)方向的電場強(qiáng)度值Ex、Ey和Ez，通過公式
「以及綜合處理電 路得到測量點(diǎn)的電場強(qiáng)度，完成高壓電場的測量。
[0018] 本實(shí)施例三維平行板傳感器，對一組圓形平行板電極的電路原理分析可以使用一 個(gè)帶內(nèi)阻的電壓源模型來代替，電壓源模型如附圖2,圖中為等效感應(yīng)電源，ω為工頻電 壓角頻率，CN為平行板電場傳感器的固有電容，Cm為外接測量電容，心為測量電路輸入電阻， €為測量系統(tǒng)輸入電壓，通過計(jì)算得到：
[0019]
[0020] 獲得測量系統(tǒng)輸入電壓后，通過系統(tǒng)的后續(xù)處理電路可得到其有效值Uirms，則 感應(yīng)電壓4的有效值UCTms為：
[0021]
[0022]設(shè)傳感器各組兩圓形極板的間距為d，各組圓形極板間的感應(yīng)電壓為U，則由公式E=U/d可求得一組圓形極板間的電場強(qiáng)度大小Ei。于是電場有效值EiS:
[0023] .......I"1\ '
[0024] 通過后續(xù)處理電路以及公式
便可以得到待測點(diǎn)的電場強(qiáng)度。
[0025] 本實(shí)施例三維平行板傳感器，相對于一維或者二維方向的電場測量傳感器，其測 量結(jié)果受自身在電場中的方向影響更小，檢測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更高;并且相對于一維或者 二維方向的電場測量傳感器，其更易于計(jì)算其表面電荷與電場的關(guān)系，可以更為精確地反 映測量點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小;而且本實(shí)施例三維平行板傳感器，其結(jié)構(gòu)和制作工藝簡單，生產(chǎn) 成本較低。
[0026] 本實(shí)施例中，所述圓形極板為銅板，導(dǎo)電性好，能獲得更強(qiáng)的感應(yīng)電壓信號，所述 絕緣體為正方體形環(huán)氧樹脂體，絕緣性能好，能更好的消除各組平行板電極間的相互影響。
[0027] 本實(shí)施例中，所述圓形極板的半徑為20mm、厚度為1mm，所述每組平行板電極中的 兩塊圓形極板相距44mm，采用本結(jié)構(gòu)尺寸能使傳感器在檢測準(zhǔn)確性和制造成本方面的綜合 性能更好。
[0028] 最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三維平行板傳感器，其特征在于:包括三組平行板電極，每組平行板電極由兩塊 圓形極板組成，六塊圓形極板成正六面體形布置，各圓形極板的電極出線位于圓形極板的 中心部;還包括填充在六塊圓形極板之間的中空部以支撐和隔離六塊圓形極板的絕緣體。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維平行板傳感器，其特征在于:所述圓形極板為銅板，所述 絕緣體為正方體形環(huán)氧樹脂體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維平行板傳感器，其特征在于：所述圓形極板的半徑為 20_、厚度為1mm，所述每組平行板電極中的兩塊圓形極板相距44_。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種三維平行板傳感器，包括三組平行板電極，每組平行板電極由兩塊圓形極板組成，六塊圓形極板成正六面體形布置，各圓形極板的電極出線位于圓形極板的中心部；還包括填充在六塊圓形極板之間的中空部以支撐和隔離六塊圓形極板的絕緣體。本實(shí)用新型三維平行板傳感器，相對于一維或者二維方向的電場測量傳感器，其測量結(jié)果受自身在電場中的方向影響更小，檢測準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性更高；并且本三維平行板傳感器，相對于一維或者二維方向的電場測量傳感器，其更易于計(jì)算其表面電荷與電場的關(guān)系，可以更為精確地反映測量點(diǎn)電場強(qiáng)度的大?。欢冶救S平行板傳感器，其結(jié)構(gòu)和制作工藝簡單，生產(chǎn)成本較低。
【IPC分類】G01R29/12
【公開號】CN205103321
【申請?zhí)枴緾N201520878735
【發(fā)明人】秦睿, 楊照光, 安亮亮, 雷俊, 楊勇, 袁芳, 楊柯, 李鵬飛
【申請人】國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院, 國網(wǎng)甘肅省電力公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月6日