[發明專利]一種寬頻電場測量的裝置

在審

• 申請號: 201711091048.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107703373A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 劉剛;蔡漢生;賈磊;胡上茂;施健;馮賓;張義;廖民傳;胡泰山;屈路;李瑞顯
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司11274
• 代理人: 申健

技術領域

本申請涉及電場測量技術領域，尤其涉及一種寬頻電場測量的裝置。

背景技術

雷電是聯合國公布的十大自然災害之一。雷擊放電對鐵路交通、高壓輸電線路等設施具有很強的干擾、破壞作用。為了更好的預測雷電，需對雷電的物理效應進行相應研究。其中，測量雷擊放電所產生的電場波形是研究認識雷擊放電物理效應的最基本手段之一。

目前，測量雷擊放電電場主要采用快、慢電場變化儀。其中，快電場變化儀與慢電場變化儀的工作原理基本一樣，以快電場變化儀為例，快電場變化儀主要包括兩個單元：感應天線和積分電路。其中，積分電路包括電阻一1041、電阻二1042、電容1043和運算放大器1044。

如圖1所示為快電場變化儀的工作原理：(1)由于當環境電場發生變化時，金屬感應電極101所感應的電荷量發生變化，因此，通過測量金屬感應電極101上的電荷量變化，可以反演出大氣空間電場的變化。(2)積分電路經信號電纜103與前段的金屬感應電極101相連接，從而對金屬感應電極101的感應電流進行積分放大，并最終輸出積分電壓。

通常，快電場變化儀用于測量閃電的輻射場分量，其中，積分電路的積分時間常數通常設置為2ms，快電場變化儀測量的頻帶寬度為100Hz至3.8MHz。慢電場變化儀用于測量閃電中的準靜態電場分量，其中，積分電路的積分時間常數通常設置為6s，慢電場變化儀測量的頻帶寬度為1Hz至3.2MHz。

閃電電場帶寬范圍可達MHz量級，但是，受積分電路帶寬限制，必須各采用一臺快、慢閃電電場變化儀，同時對寬頻的雷電場進行測量，才能同時捕獲閃電電場的準靜態場分量和輻射場分量，另外，即使同時采用上述快、慢電場變化儀，快、慢電場變化儀同時工作時能夠測量的帶寬仍小于5MHz。

因此，上述傳統的快、慢閃電電場變化儀不能完全滿足近區雷擊放電電場的寬頻測量要求，導致無法根據測量數據提供有效的雷電防護措施。

發明內容

本申請提供一種寬頻電場測量的裝置，能夠對寬頻雷電場的低頻準靜態電場分量和高頻輻射電場分量進行測量，從而根據測量數據提供有效的雷電防護措施。

為達到上述目的，本申請的裝置包括：感應電極、屏蔽外殼、二次分壓電容、電壓傳感器；

所述屏蔽外殼接地，所述屏蔽外殼和所述感應電極之間通過絕緣材料相連接；

所述二次分壓電容和所述電壓傳感器設置在所述屏蔽外殼的內部；

所述感應電極和所述二次分壓電容的高壓端相連接；

所述二次分壓電容與所述電壓傳感器并聯。

與現有技術中，受積分電路帶寬限制，測量帶寬較小，無法滿足寬頻雷電場的測量要求相比，本申請提供的寬頻電場測量的裝置，屏蔽外殼接地，屏蔽外殼和感應電極之間通過絕緣材料相連接，二次分壓電容和電壓傳感器設置在屏蔽外殼的內部；感應電極和二次分壓電容的高壓端相連接；二次分壓電容與電壓傳感器并聯，即在本申請中，通過二次分壓電容和電壓傳感器組成的電路來測量感應電極感應的寬頻電場，避免了采用積分電路測量寬頻電場所導致的測量帶寬有限的問題，可以滿足雷電場的寬頻測量需求，并能夠利用測量數據對雷電現象進行分析，進而提供有效的雷電保護措施。

附圖說明

圖1為傳統的測量雷電場的電路的結構示意圖；

圖2為本申請實施例提供的寬頻電場測量的裝置的結構示意圖；

圖3為本申請實施例提供的電光傳感器的結構示意圖。

附圖標記說明：

101-金屬感應電極；102-接地電容；

103-信號電纜；104-積分電路；

1041-電阻一； 1042-電阻二；

1043-電容； 1044-運算放大器；

201-感應電極；202-屏蔽外殼；

203-二次分壓電容；204-電壓傳感器；

2041-激光源； 2042-電光傳感器；

2043-解調電路； 205-干燥管；

206-接地支柱；207-高速采集卡；

208-計算機；

301-起偏器；302-鍺酸鉍晶體；

303-相位延遲玻片；304-檢偏器；

305-準直器。

具體實施方式

下面結合附圖對本申請實施例提供的寬頻電場測量的裝置進行詳細地描述。