[發明專利]具有振蕩傳感器的非接觸式直流電壓測量設備

有效

• 申請號: 201910389076.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110470879B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: R.施托伊爾;R.羅德里格斯
• 申請（專利權）人: 弗蘭克公司
• 主分類號: G01R15/16
• 分類號: G01R15/16;G01R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 周學斌;申屠偉進

1.一種用于測量絕緣導體中的直流(DC)電壓的設備，所述設備包括：

外殼；

導電傳感器，所述導電傳感器物理耦接到所述外殼，所述導電傳感器能夠選擇性地靠近所述絕緣導體定位而不與所述絕緣導體電接觸，其中所述導電傳感器與所述絕緣導體電容耦合；

導電內部接地保護件，所述導電內部接地保護件至少部分地圍繞所述導電傳感器并且與所述導電傳感器電隔離，所述內部接地保護件的大小和尺寸被設計成保護所述導電傳感器免受雜散電流的影響；

導電參考屏蔽件，所述導電參考屏蔽件圍繞所述外殼的至少一部分并且與所述內部接地保護件電絕緣，所述導電參考屏蔽件的大小和尺寸被設計成減小所述內部接地保護件和外部接地端之間的電流；

機械振蕩器，所述機械振蕩器可操作地耦接到所述導電傳感器，在操作中，所述機械振蕩器使所述導電傳感器根據機械振蕩幅度和機械振蕩頻率進行機械振蕩，使得所述導電傳感器和所述絕緣導體之間的距離根據所述機械振蕩幅度和所述機械振蕩頻率周期性地變化；

共模參考電壓源，所述共模參考電壓源在操作中生成具有參考頻率的交流(AC)參考電壓，所述共模參考電壓源電耦合在所述內部接地保護件和所述導電參考屏蔽件之間；

傳感器信號測量子系統，所述傳感器信號測量子系統電耦合到所述導電傳感器，其中所述傳感器信號測量子系統在操作中生成指示通過所述導電傳感器傳導的電流的傳感器電流信號；和

控制電路，所述控制電路通信地耦接到所述傳感器信號測量子系統，其中在操作中，所述控制電路：

從所述傳感器信號測量子系統接收所述傳感器電流信號；以及

至少部分地基于所接收的傳感器電流信號來確定所述絕緣導體中的所述DC電壓。

2.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制電路至少部分地基于所接收的傳感器電流信號、所述機械振蕩頻率、所述AC參考電壓和所述參考頻率來確定所述絕緣導體中的所述DC電壓。

3.根據權利要求1所述的設備，其中所述機械振蕩器包括壓電效應機械振蕩器。

4.根據權利要求1所述的設備，其中所述機械振蕩器包括微機電(MEMS)機械振蕩器。

5.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制電路在操作中：

將所接收的傳感器電流信號轉換為數字信號；以及

處理所述數字信號以獲得所述傳感器電流信號的頻域表示。

6.根據權利要求5所述的設備，其中所述控制電路實現快速傅里葉變換(FFT)以獲得所述傳感器電流信號的所述頻域表示。

7.根據權利要求6所述的設備，其中所述共模參考電壓源生成與由所述控制電路實現的所述FFT的窗口同相的所述AC參考電壓。

8.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制電路包括過濾所接收的傳感器電流信號的至少一個電子濾波器。

9.根據權利要求1所述的設備，其中所述控制電路處理所述傳感器電流信號以確定絕緣導體電流分量和參考電流分量、所述絕緣導體電流分量指示由于所述絕緣導體中的所述電壓而通過所述導電傳感器傳導的所述電流，并且所述參考電流分量指示由于所述共模參考電壓源的所述電壓而通過所述導電傳感器傳導的所述電流。

10.根據權利要求9所述的設備，其中所述控制電路確定所述傳感器電流信號的所確定的絕緣導體電流分量的所述頻率。

11.根據權利要求1所述的設備，其中在操作中，所述傳感器信號測量子系統從所述導電傳感器接收輸入電流，并且所述傳感器電流信號包括指示從所述導電傳感器接收的所述輸入電流的電壓信號。

12.根據權利要求1所述的設備，其中所述傳感器信號測量子系統包括作為電流-電壓轉換器操作的運算放大器。