[發(fā)明專利]一種電磁場傳感器、設計方法、故障測距裝置及定位方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011028791.0
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112415277A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉勇村;儀登富;洪云;陳澤;陳浩鑫
• 申請（專利權）人: 廣州長川科技有限公司
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R31/08;G01R31/11
• 代理公司: 廣州市時代知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

1.一種用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法，其特征在于，所述用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法包括：

利用阿基米德螺旋天線的方程對阿基米德螺旋天線的螺旋增長率參數(shù)進行計算；

確定所述阿基米德螺旋天線的螺旋外徑D、螺旋線內徑及周長C；

計算所述阿基米德螺旋天線的線經(jīng)寬度和螺距寬度。

2.如權利要求1所述的用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法，其特征在于，所述阿基米德螺旋天線的方程為：

式中：r為曲線上任意一點到極坐標原點的距離，為方位角，為起始角，r₀為螺旋線起始點到原點距離，a為螺旋增長率；

參數(shù)a的計算公式為其中r是阿基米德天線結構上任意一點到坐標原點的距離。

3.如權利要求2所述的用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法，其特征在于，所述阿基米德螺旋天線的電磁波能量集中在主輻射區(qū)，所述阿基米德螺旋天線周長等于一個波長的環(huán)帶，通過測量確定相應的τ值，計算出相應的a值。

4.如權利要求1所述的用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法，其特征在于，所述螺旋外徑D確定方法為：周長C＝πD≥1.25λ_max；下限頻率對應的波長λ_max；

螺旋線內徑2r₀是兩饋電點之間的距離，確定方法為：2r₀＜λ_min/4，λ_min是上限工作頻率對應的波長；

波長λ與頻率f的對應關系為：

λ＝cf

式中：c為波速，電磁波傳輸?shù)牟ㄋ贋楣馑伲?/p>

將下限頻率值、上限頻率值對應的波長帶入計算得出對應的C以及r₀。

5.如權利要求1所述的用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法，其特征在于，所述線經(jīng)寬度和螺距寬度的計算公式為

W＝S＝(πasinψ)/2；

式中：sinψ＝r/a。

6.一種基于權利要求1～5任意一項所述用于行波信號檢測的電磁場傳感器設計方法設計的電磁場傳感器，其特征在于，所述電磁場傳感器為阿基米德螺旋天線。

7.一種搭載權利要求6所述電磁場傳感器的非接觸式行波故障測距裝置，其特征在于，所述非接觸式行波故障測距裝置包括電磁場傳感器；

所述電磁場傳感器依次連接高頻采樣模塊、觸發(fā)故障信號模塊、故障點判斷模塊、故障信息上送模塊。

8.一種基于權利要求7所述非接觸式行波故障測距裝置的采用電磁場傳感器檢測行波信號的故障定位方法，其特征在于，所述采用電磁場傳感器檢測行波信號的故障定位方法包括：

電磁場傳感器記錄采樣到的電磁場信號；

當電場傳感器、磁場傳感器接收的信號超過閾值時，所述非接觸式行波故障測距裝置記錄下當前觸發(fā)時刻t1、t2、t3、t4；

計算行波信號所述v、電纜故障點定位位置x；

將計算結果上傳至后臺，并進行報警；

非接觸式行波故障測距裝置用M、N表示，t₀時刻兩個監(jiān)測點M、N之間F點發(fā)生故障，t₁為故障行波往變電站A傳輸時到達監(jiān)測點M的時刻，t₃為變電站A反射行波達到監(jiān)測點M的時刻；t₂為故障行波往變電站B傳輸時到達監(jiān)測點N的時刻，t₄為變電站B反射后到達監(jiān)測點N的時刻。