[發明專利]一種高精度快響應的電阻型沖擊分壓器

有效

• 申請號: 201210391671.6
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN103513081A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 潘洋;徐真;傅正財;來磊;石雷兵
• 申請（專利權）人: 上海市計量測試技術研究院;上海交通大學
• 主分類號: G01R15/04
• 分類號: G01R15/04
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及沖擊分壓器，具體涉及一種高精度快響應的電阻型沖擊分壓器，適用于亞納秒級至微秒級沖擊高電壓的精確測量。

背景技術

在電力傳輸、電子技術、大功率微波和激光等高科技領域科研中，沖擊高電壓的使用日益普遍。電阻型沖擊分壓器是一種用于精確測量沖擊高壓的裝置，其能夠將沖擊高電壓按照一定比例縮小，以進行測量。由于沖擊高壓電場的存在，電阻體與屏蔽電極之間以及自身各部分之間都存在著雜散電容，這些雜散電容的存在，會增大分壓器的方波響應時間，從而造成較大的測量誤差。

現有技術中要減少這類誤差，提高測量準確度主要有以下幾種方法：

第一種方法：減小高壓臂電阻值，以較大的阻性電流來減弱空間雜散電容電流所占的比例，從而減小空間雜散電容造成的測量誤差。這種方法加大了分壓器的消耗功率，使電阻體發熱增加，加大了電阻體因溫度變化引起的測量誤差。

第二種方法：縱補償法，通過加大高壓臂電阻的縱電容以減少對地雜散電容的影響。這種方法要使縱電容比對地雜散電容大很多才能取得較好的補償效果。

第三種方法：電位補償法，在分壓器電阻外面加裝一層屏蔽用的電阻，形成一個同軸圓柱體，兩個電阻上下端均相連。對地的雜散電容電流主要流經外層，故外層對地的電位分布是不均勻的。但內、外層之間對應部分的電位差比較小，故流經內層電阻的電容電流減少了，使得內層電阻的電位分布比較均勻。如專利【高值電阻、基于該高值電阻的分壓器】（申請號：200810112653.3）提供了一種采用電阻膜作為屏蔽層的分壓器方案。這種方法，屏蔽層電阻體增加了額外功率消耗，會使內層電阻的發熱增加，加大了電阻體因溫度變化引起的測量誤差。

第四種方法：橫補償法，在分壓器的頂端增加較大的高壓屏蔽電極，用高壓電極與高壓臂電阻之間的雜散電容來平衡高壓臂電阻對地的雜散電容。常見的電極形狀如圖1所示，有工字形和錐形等。只有當電極直徑至少等于分壓器高度時，以上電極才會產生比較理想的補償效果，而此時分壓器的高壓屏蔽電極對地雜散電容也會增大，從而增大分壓器的方波響應時間，增大測量誤差。

除了上述傳統方式外，還有一些比較新穎的電極結構。專利【高壓脈沖電阻分壓器】（申請：200510094137.9）提供了一種具有套筒電極的分壓器結構。該分壓器用套筒電極來收集原來的高壓臂對地雜散電容電流，并將此電流補償到低壓臂中區，從而減小了雜散電容的影響。該分壓器通過調節套筒電極的長度來達到電容電流的最佳補償，但由于套筒電極同時會增大空間脈沖電磁場對低壓臂的干擾，降低了低壓臂的屏蔽效果，從而影響測量的準確度。實際過程應用中，低壓臂的影響甚至會比高壓臂的影響更劇烈。專利【一種高阻抗寬頻帶高壓分壓器的電極結構】（申請號：201010034005.8）提供了一種由圓筒電極經傾斜切割而成的三角圓筒形結構，其通過高壓側屏蔽電極與低壓側屏蔽電極相對于高壓臂電阻的特殊空間關系而獲得雜散電容影響相互抵消的效果，可以提高分壓器的測量準確度。但該分壓器的高、低壓屏蔽電極形狀在脈沖高電壓下極易產生電暈放電，從而影響測量準確度。

經對現有技術的檢索未見類似的電阻型沖擊分壓器公開或使用。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種高精度快響應的電阻型沖擊分壓器，該分壓器將高壓臂電阻高置以減小高壓臂電阻對地的雜散電容，并通過雙環狀高壓屏蔽電極來增大高壓臂電阻對高壓側的雜散電容，從而有效減少分壓器的方波響應時間，提高測量準確度。同時，該分壓器雙環狀高壓屏蔽電極經過模擬計算采用最優的曲率半徑及尺寸大小，減少了高壓屏蔽電極對地的雜散電容，并杜絕了發生電暈放電的可能，從而提高測量準確度。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種高精度快響應的電阻型沖擊分壓器，其特征在于，包括雙環狀高壓屏蔽電極、絕緣筒、上法蘭、下法蘭、高壓臂電阻、高低壓臂連接線、低壓臂電阻、匹配電阻和低壓臂屏蔽盒，上述部件的連接關系如下：

所述的雙環狀高壓屏蔽電極緊貼絕緣筒外壁并套于其上半部，絕緣筒的兩端分別設有上法蘭和下法蘭，絕緣筒內設有高壓臂電阻，高壓臂電阻的一端固定在上法蘭下方，高壓臂電阻的另一端與高低壓臂連接線連接，低壓臂屏蔽盒固定于下法蘭下方，將低壓臂電阻和匹配電阻完全屏蔽起來，所述的高低壓臂連接線通過低壓臂屏蔽盒上部的輸入電纜接口分別與所述的低壓臂電阻和匹配電阻相連，低壓臂電阻7的另一端與低壓臂屏蔽盒內側盒壁連接，匹配電阻的另一端通過低壓臂屏蔽盒下部的輸出電纜接口輸出信號。

所述的絕緣筒是一環氧樹脂制成的空心管。