[发明专利]电场测量的方法及其测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电场测量的方法及其测量系统，特别涉及一种具有微型探头的适用于高强度电场测量的方法及其数字式测量系统，适用于DC到AC、电器表面空间电场到环境空间电场的测量。

背景技术

现有技术下，有很多环境空间电场测量系统，但没有一款可用于带电电器表面空间电场测量的电场测量系统（现有电场测量系统电场传感器探头包含较多的金属部件，易畸变原有电场，使得测量电场为实际电场的畸变电场）。因此在现有技术下，多数电器产品关于表面电场的优化设计是基于计算机仿真结果。

此外，现有的DC/AC电场测量方法主要包括：粒子漂移法、小球法（球隙法）、电位平衡法、感应电荷法、电荷捕捉法、应变光学材料法。这些方法各具优点但同时存在一些不足之处。

1）  粒子漂移法测量精度高但测量范围窄，不能用于强电场测量。

2）  小球法因受影响因素多，稳定性差且精度低。

3）  电位平衡法操作复杂，且精度差。

4）  电容充电法和电荷捕捉法因具有大体积的金属探头对原有电场畸变影响大，不适用于超高电场强度（10^6kV/m以上）测量。

5）  应变光学材料法易受诸如温度湿度等环境因素影响。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种测量精度高、可采集测量点相对位置的适用于高强度电场测量的方法及其数字式测量系统。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明测量系统由电场传感器、数据处理系统、通信系统、定位系统、校正系统和电源组成，通信系统端口分别与定位系统端口、校正系统端口、数据处理系统端口、电场传感器端口相连。

所述数据处理系统通过通信系统从电场传感器、校正系统、定位系统获取数字信息或向电场传感器、校正系统、定位系统发送指令。

所述定位系统通过对被测对象和电场传感器的定位检测获取被测对象和电场传感器的位子及外形几何信息，并将信息传回数据处理系统。

所述数据处理系统向校正系统发出充电或校正指令，校正系统对电场传感器充电或校正，并将电压数据传回数据处理系统。

所述数据处理系统向电场传感器发出测量指令，电场传感器对电场进行测量，并将电场信息传回数据处理系统。

作为一种优选方案，本发明所述电场传感器包括探头、摄像机、激光背板、激光枪和机架，探头设置在机架横向前侧中部；探头包括透明壳体包裹的真空室，真空室内设置有绝缘杆、探测球和平面镜，平面镜竖直设置在真空室的后侧，平面镜中间与绝缘杆一端连接，绝缘杆另一端与真空室前侧的探测球相连，绝缘杆与金属线垂直连接，金属线两端与真空室上下壁连接，探测球下方的壳体为波纹管结构，波纹管与竖杆充电电极相连，充电电极穿通波纹管结构，上端位置相应于探测球设置；所述激光背板相应于平面镜设置在机架的后侧上部，激光枪相应于探头设置在机架的后侧下部，摄像机设置在激光背板后方的机架上。

作为另一种优选方案，本发明所述壳体下部前侧设置有与机架连接的活动拆装部件（便于探头的拆装）。

作为另一种优选方案，本发明所述探测球、平面镜、绝缘杆组合体重心与金属线重心重合。

作为另一种优选方案，本发明所述探测球为表面喷金的塑胶球。

作为另一种优选方案，本发明所述的校正系统包含平板电极、棒电极、可编程直流电源，平板电极和棒电极分别连接于可编程直流电源两输出端。

其次，本发明所述的定位系统包含APS-GPS定位系统和激光定位系统。

另外，本发明所述的通信系统包括光纤通信接口、远程无线网络通信接口和近程无线通信接口；通信系统通过光纤通信接口分别与校正系统、电场传感器、定位系统相连，通信系统通过远程无线网络通信接口和近程无线通信接口与数据处理系统相连。

本发明测量的方法包括充电、校验、定位、测量、验正五个步骤。

充电步骤。

1）    将探头置于自然环境中。

2）    将校正系统的平板电极紧贴着探头真空室的上表面。

3）    将校正系统的棒电极与探头的充电电极相连，并使充电电极与测量小球接触。

4）    调节可编程直流电源电压至U1，使探测球与平板电极组成的球-板电容系统充电。

5）    T1时间后，保持U1不变，快速使充电电极与探测球分离，并快速断开棒电极。

6）    继续保持U1不变，快速断开平板电极，探测球带Q1的 电量。

7）    调节可编程直流电源电压至0，移除平板电极。

校验步骤。