[發明專利]一種基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法

有效

• 申請號: 201210013051.9
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103207316A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 陰澤杰;李世平
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R19/04
• 分類號: G01R19/04;G01R31/02
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法，屬于直流高壓輸電系統中的特高壓測量技術領域。

背景技術

早期的直流高壓測量主要可以分為分壓法、球隙法和靜電表法三種，雖然三者都有一定的優勢，但也都存在著較大的問題。其中，分壓法在絕緣和抗干擾方面存在著極大缺陷；球隙法則由于其在特高壓測量時所采用的銅球過于笨重，不利于使用；而靜電表法雖然量程較高，但精度較低，且對安放位置、絕緣屏蔽以及環境的都有著非常高的要求。

近年來，隨著光電子、光纖通訊技術的發展，一種基于電光效應的高壓測量方法成為了高壓測量領域的研究熱點。電光效應是指晶體在強電場作用下所出現的雙折射現象，若將晶體置于強電場中，則其折射率會受到場強的調制，通過測量晶體的折射率即可得到電場強度的大小。由于采用了電光傳感技術，這種方法具有以下顯著特點：第一、能夠測量的物理量多，如電場，電壓，頻率及相位等信息；第二、響應速度快，有較大的測量頻率范圍；第三、直接將待測信號調制為光信號，絕緣性能好，同時采用光纖傳輸信息，實現了高壓側和低壓側的電氣隔離；第四、抗電磁干擾能力強，且測量裝置中金屬設備少，對被測電場影響較小，安全性也較高。

盡管如此，基于電光效應的高壓測量方法仍然存在著較大的不足：首先，光學結構復雜，光路控制要求較高，易受到外界的影響，測量時誤差較大；其次，由于對溫度和壓力靈敏，溫度穩定性和壓力穩定性都較差，一般情況下，當溫度從-30℃變化到90℃時，測量誤差達到±17％；最后，由于受到晶體半波電壓的限制，能夠測量的最大電壓即量程較低，而且晶體本身的Pockel效應也存在緩慢漂移的現象，這就導致輸出電壓緩慢漂移，造成測量誤差。

發明內容

本發明提供了一種基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法，用于解決傳統直流高壓測量過程中普遍存在的精度較低和量程受限兩個關鍵問題，同時研究提高系統的絕緣和抗干擾性能，溫度、壓力穩定性以及環境適應能力等特性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法，包括：

將待測高壓加在高真空電子加速管兩端的電極上形成加速電場，并通過激光光源發出連續的光在光陰極激發出光電子，所述光電子受電場作用而加速，然后射入閃爍體探測器中產生閃爍光脈沖，將所述閃爍光脈沖經集束光纖傳輸到低壓側的電子學系統產生電壓或電流脈沖；

通過分時多道對所述電壓或電流脈沖的幅度進行測量，得到符合高斯分布的能譜，所述能譜的峰值處對應的能量正比于待測高壓的大小。

本發明的有益效果：本發明采用具有統計分析能力的分時多道能譜測量技術，對產生的電壓或電流脈沖的幅度進行測量分析，具有光學結構簡單、光路控制要求較低、不易受到外界的影響、測量誤差較小、溫度穩定性和壓力穩定性都較好、量程較大、測量精度較高的特點。

附圖說明

圖1為本發明的具體實施方式提供的基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法的流程示意圖；

圖2為本發明的具體實施方式提供的基于電場加速電子能譜測量技術的直流特高壓測量系統的結構示意圖；

圖3為本發明的實施例1中的基于電場加速電子能譜測量技術的直流特高壓測量系統的結構示意圖。

具體實施方式

本具體實施方式提供了一種基于微型電子加速器和能譜測量技術的高精度直流特高壓測量方法，如圖1所示，包括：

步驟11，將待測高壓加在高真空電子加速管兩端的電極上形成加速電場，并通過激光光源發出連續的光在光陰極激發出光電子，所述光電子受電場作用而加速，然后射入閃爍體探測器中產生閃爍光脈沖，將所述閃爍光脈沖經集束光纖傳輸到低壓側的電子學系統產生電壓或電流脈沖；

步驟12，通過分時多道對所述電壓或電流脈沖的幅度進行測量，得到符合高斯分布的能譜，所述能譜的峰值處對應的能量正比于待測高壓的大小。

本具體實施方式的基本原理是：真空中的帶電粒子在電場中受到庫侖力的作用而加速運動，帶電粒子的能量增量正比于加速電場的電壓，如果能夠測量出加速后帶電粒子的能量，即可求得加速電場的電壓。因此本具體實施方式采用類似于微型靜電加速器的測量裝置對初始能量基本為零的電子進行加速，加速后的電子進入探測器，再配合具有統計分析能力的分時多道能譜測量系統，最終實現對加速電壓的高精度測量。