[發(fā)明專利]具有振蕩傳感器的非接觸式直流電壓測量設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910389076.0
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110470879B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R.施托伊爾;R.羅德里格斯
• 申請（專利權(quán)）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(xué)斌;申屠偉進(jìn)

本發(fā)明提供了用于測量絕緣導(dǎo)體（例如，絕緣電線）的直流(DC)電壓的系統(tǒng)和方法，而不需要所述導(dǎo)體和測試電極或探頭之間存在電連接。一種非接觸式DC電壓測量設(shè)備可包括機(jī)械地振蕩的導(dǎo)電傳感器。待測絕緣導(dǎo)體用作耦合電容器的第一導(dǎo)電元件或電極，并且振動導(dǎo)電傳感器用作所述耦合電容器的第二導(dǎo)電元件或電極。所述導(dǎo)電傳感器的振蕩為所述耦合電容器提供時變電容值。所述測量設(shè)備檢測流過所述耦合電容器的電流，并使用所檢測的電流和所述時變電容來確定所述絕緣導(dǎo)體中的所述DC電壓。可將所確定的DC電壓輸出到顯示器或經(jīng)由有線或無線連接傳輸?shù)酵獠肯到y(tǒng)。

背景技術(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開整體涉及電氣特性的測量，更具體地，涉及直流電壓(DC)的非接觸式測量。

背景技術(shù)

電壓表是用于測量電路中的電壓的儀器。測量不止一種電氣特性的儀器稱為萬用表或數(shù)字萬用表(DMM)，并且用于測量服務(wù)、故障排除和維護(hù)應(yīng)用通常需要的許多參數(shù)。此類參數(shù)通常包括交流(AC)電壓和電流、直流(DC)電壓和電流以及電阻或通斷性。還可測量其他參數(shù)，諸如功率特性、頻率、電容和溫度，以滿足特定應(yīng)用的要求。

對于測量DC電壓的常規(guī)電壓表或萬用表，需要使至少一個測量電極或探頭與導(dǎo)體電接觸，這通常需要切除絕緣電線的一部分絕緣體或者提前提供測量端子。除了需要暴露的電線或端子進(jìn)行電接觸之外，將電壓表探頭接觸到剝離的電線或端子的步驟可能相當(dāng)危險，因?yàn)榇嬖诒浑姄艋蛴|電的危險。

因此，需要一種DC電壓測量設(shè)備，它提供方便而準(zhǔn)確的電壓測量而不需要與待測電路進(jìn)行電接觸。

發(fā)明內(nèi)容

一種用于測量絕緣導(dǎo)體中的直流(AC)電壓的設(shè)備可概括為包括：外殼；導(dǎo)電傳感器，該導(dǎo)電傳感器物理耦接到外殼，該導(dǎo)電傳感器能夠選擇性地靠近所述絕緣導(dǎo)體定位而不與絕緣導(dǎo)體電接觸，其中導(dǎo)電傳感器與絕緣導(dǎo)體電容耦合；導(dǎo)電內(nèi)部接地保護(hù)件，該導(dǎo)電內(nèi)部接地保護(hù)件至少部分地圍繞導(dǎo)電傳感器并且與導(dǎo)電傳感器電隔離，該內(nèi)部接地保護(hù)件的大小和尺寸被設(shè)計成保護(hù)導(dǎo)電傳感器免受雜散電流的影響；導(dǎo)電參考屏蔽件，該導(dǎo)電參考屏蔽件圍繞外殼的至少一部分并且與內(nèi)部接地保護(hù)件電絕緣，該導(dǎo)電參考屏蔽件的大小和尺寸被設(shè)計成減小內(nèi)部接地保護(hù)件和外部接地端之間的電流；機(jī)械振蕩器，該機(jī)械振蕩器可操作地耦接到導(dǎo)電傳感器，在操作中，該機(jī)械振蕩器使導(dǎo)電傳感器根據(jù)機(jī)械振蕩幅度和機(jī)械振蕩頻率進(jìn)行機(jī)械振蕩，使得導(dǎo)電傳感器和絕緣導(dǎo)體之間的距離根據(jù)機(jī)械振蕩幅度和機(jī)械振蕩頻率周期性地變化；共模參考電壓源，該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，該共模參考電壓源電耦合在內(nèi)部接地保護(hù)件和導(dǎo)電參考屏蔽件之間；傳感器信號測量子系統(tǒng)，該傳感器信號測量子系統(tǒng)電耦合到導(dǎo)電傳感器，其中該傳感器信號測量子系統(tǒng)在操作中生成指示通過導(dǎo)電傳感器傳導(dǎo)的電流的傳感器電流信號；和控制電路，該控制電路通信地耦接到傳感器信號測量子系統(tǒng)，其中在操作中，所述控制電路：接收來自傳感器信號測量子系統(tǒng)的傳感器電流信號；以及至少部分地基于接收到的傳感器電流信號來確定絕緣導(dǎo)體中的DC電壓。控制電路可至少部分地基于所接收的傳感器電流信號、機(jī)械振蕩頻率、AC參考電壓和參考頻率來確定絕緣導(dǎo)體中的DC電壓。機(jī)械振蕩器可包括壓電效應(yīng)機(jī)械振蕩器。機(jī)械振蕩器可包括微機(jī)電(MEMS)機(jī)械振蕩器。

控制電路在操作中可將接收到的傳感器電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；以及處理該數(shù)字信號以獲得傳感器電流信號的頻域表示。控制電路可實(shí)現(xiàn)快速傅里葉變換(FFT)以獲得傳感器電流信號的頻域表示。共模參考電壓源可生成與控制電路實(shí)現(xiàn)的FFT的窗口同相的AC參考電壓。控制電路可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。控制電路可處理傳感器電流信號以確定絕緣導(dǎo)體電流分量和參考電流分量，絕緣導(dǎo)體電流分量指示由于絕緣導(dǎo)體中的電壓而通過導(dǎo)電傳感器傳導(dǎo)的電流，并且參考電流分量指示由于共模參考電壓源的電壓而通過導(dǎo)電傳感器傳導(dǎo)的電流。控制電路可確定傳感器電流信號的所確定的絕緣導(dǎo)體電流分量的頻率。在操作中，傳感器信號測量子系統(tǒng)可接收來自導(dǎo)電傳感器的輸入電流，并且傳感器電流信號可包括指示從導(dǎo)電傳感器接收的輸入電流的電壓信號。傳感器信號測量子系統(tǒng)可包括作為電流-電壓轉(zhuǎn)換器操作的運(yùn)算放大器。