[實(shí)用新型]示波器高壓探頭擴(kuò)展模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720497863.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN206710469U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳庭勛;胡佳文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R1/04
• 分類號(hào): G01R1/04;G01R13/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型示波器高壓探頭擴(kuò)展模塊涉及的內(nèi)容屬于電工技術(shù)，也涉及電子測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，可作為示波器探頭的擴(kuò)展使用。

背景技術(shù)

示波器能夠清晰地反映出電壓或電流等參數(shù)快速變化的過(guò)程，有利于分析電路的工作狀態(tài)，因而在電子測(cè)量中占有極為重要的地位。為此，除了直接測(cè)量常規(guī)電壓參數(shù)之外，其它許多電量、非電量的測(cè)量也通過(guò)專用探頭的方式借助于示波器，如為示波配備高倍率衰減的高壓探頭、經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換的電流探頭、各種傳感器探頭等。其中高壓探頭用于高電壓參數(shù)的測(cè)量，除了用示波器測(cè)量外尚沒(méi)有其它有效測(cè)量分析手段。但因高壓探頭價(jià)格相對(duì)較貴，尤其是高品質(zhì)的高壓探頭，一般不作為常備物件。雖然一些著名品牌的高壓探頭高頻響應(yīng)能力較好，但往往是奇貨可居價(jià)位高昂，非必要時(shí)不會(huì)配置，而普通高壓探頭的高頻響應(yīng)不良。

示波器探頭頻帶寬度是最重要的技術(shù)指標(biāo)，直接與探頭品質(zhì)與價(jià)格相關(guān)聯(lián)，在一定程度上示波器探頭的技術(shù)進(jìn)步就是帶寬的提升。在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)普通高壓探頭的高頻響應(yīng)能力比標(biāo)定的值要窄得多，標(biāo)明40MHz帶寬的高壓探頭在測(cè)量10MHz脈沖信號(hào)時(shí)，測(cè)量到的數(shù)據(jù)被降低到30％以下，并且高頻分量嚴(yán)重衰落。在測(cè)量高速高壓脈沖時(shí)難以獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，按照常規(guī)處理方法只能改用寬頻響高壓探頭。考察示波器高壓探頭的結(jié)構(gòu)，實(shí)際高壓探頭首部的電阻衰減網(wǎng)絡(luò)對(duì)測(cè)量帶寬的影響并不重要，影響示波器探頭帶寬的重要部位是探頭同軸電纜和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)。目前100MHz以上高頻響的示波器低壓探頭應(yīng)用已經(jīng)十分普及，如果能夠利用示波器低壓探頭的頻響特性，對(duì)高電壓?jiǎn)为?dú)設(shè)置衰減網(wǎng)絡(luò)，降低電壓后輸入低壓探頭進(jìn)行測(cè)量，可以獲得較高的頻率響應(yīng)特性。

鑒于上述分析，考慮可以為示波器低壓探頭配備高壓衰減模塊，在限的資源下滿足更廣泛的測(cè)量范圍。另一方面需要確保測(cè)量工作的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種示波器測(cè)量高電壓的測(cè)量附件。

本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是借助原有示波器探頭測(cè)量高電壓，提高高頻的響應(yīng)能力。從技術(shù)層面上看，具有以下特征：

示波器高壓探頭擴(kuò)展模塊由絕緣殼體、高壓電阻衰減網(wǎng)絡(luò)、示波器探頭連接件和示波器探頭套管兼手柄四部分組成，如附圖1所示，絕緣殼體采用聚四氟乙烯材料做成筒式結(jié)構(gòu)，絕緣殼體前端固定黃銅探頭座和探頭，電阻衰減網(wǎng)絡(luò)中的高壓電阻串聯(lián)置于殼體中間圓孔中，其它分壓電阻焊接于小線路板上，小線路板平貼于絕緣殼體后部的絕緣圓柱后端面上，殼體后部的絕緣圓柱外套接一個(gè)可拆卸的圓筒形絕緣套管，示波器探頭置于這一套管中，其探針插入小線路板的專用插孔中，如附圖4所示。

所述小線路板上焊接有兩個(gè)串聯(lián)的貼片電阻，串聯(lián)電阻兩極線路設(shè)置間距7～8mm的兩個(gè)圓孔連接點(diǎn)，用作示波器探針和接地針的專用插孔，連接示波器探針的圓孔直徑1.2mm，并與高壓電阻相連，連接示波器地線的圓孔直徑1.0mm，并在小線路板的接地線路上引出一條外置接地線；小線路板的串聯(lián)電阻兩極線路之間設(shè)置間距0.5mm的尖端相對(duì)形頂面敷銅膜，如附圖4所示。

所述示波器探頭與小線路板的連接采用彈簧圈接地針、探針直接插入式結(jié)構(gòu)，如附圖4所示。

示波器高壓探頭擴(kuò)展模塊相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果：

在測(cè)量快速高壓脈沖時(shí)，可以充分發(fā)揮示波器及其探頭本身的良好頻率響應(yīng)特性，同時(shí)具備較高的抗干擾能力；可以用低廉的成本制作高性能示波器專用高壓探頭。

高壓探頭前部的絕緣材料采用聚四氟乙烯原材，該材料化學(xué)性能穩(wěn)定，抗腐蝕能力強(qiáng)，幾乎不溶于任何有機(jī)溶劑，機(jī)械強(qiáng)度適中，塑性好抗沖擊，絕緣能力及抗電弧性能較強(qiáng)，耐電壓能力在100kV/mm以上，是絕緣能力最強(qiáng)的材料之一。如果用42mm直徑聚四氟乙烯圓棒制作，中間開出一個(gè)直徑10mm圓孔，絕緣壁厚還有16mm，理論上足以承受1600kV以上的高壓不被擊穿，使用中有足夠高的安全性。

高壓探頭后部手握部件不存在高電壓，可以采用其它絕緣材料，如PVC材料、PA材料或PC材料等，用透明的管材更方便觀察。

高壓探頭電路必須經(jīng)過(guò)高倍率衰減，本實(shí)用新型中分壓電阻采用多個(gè)RI80-2型直插圓柱金屬玻璃釉高壓電阻串聯(lián)結(jié)構(gòu)。每一個(gè)RI80-2高壓電阻的工作電壓為15kV，耐壓在20kV以上，兩個(gè)電阻串聯(lián)就可以適應(yīng)40kV的高電壓環(huán)境。

以兩個(gè)50MΩ的RI80-2型圓柱金屬玻璃釉高壓電阻串聯(lián)為例，與1.12MΩ電阻分壓，配合10∶1衰減的示波器探頭，可以實(shí)現(xiàn)1000∶1的高壓衰減探頭效果。