[发明专利]使用多个电容器的非接触式电压测量系统

说明书

本发明题为“使用多个电容器的非接触式电压测量系统”。本公开提供了一种用于测量绝缘导体（例如，绝缘线）的交流(AC)电压而无需导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。非电流接触式（或“非接触式”）电压测量系统包括与绝缘导体电容耦合的多个导电传感器。至少一个处理器接收用于指示由绝缘导体中的AC电压引起的导电传感器处的电压的信号，并且至少部分地基于所接收的信号来确定绝缘导体中的AC电压。

技术领域

本公开整体涉及对电特性的测量，并且更具体地涉及交流(AC)电压的非接触式测量。

背景技术

电压表为用于测量电路中的电压的仪器。测量多于一种电特性的仪器被称为万用表或数字万用表(DMM)，并且操作以测量服务、故障排除和维护应用通常需要的多个参数。此类参数通常包括交流(AC)电压和电流、直流(DC)电压和电流、以及电阻或通断性。还可测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。

对于测量AC电压的常规电压表或万用表，需要使至少一个测量电极或探头与导体电流接触，这通常需要切除绝缘线的一部分绝缘体，或提前提供测量端子。除了需要暴露的电线或端子进行电流接触之外，将电压表探头接触到剥离的电线或端子的步骤可能相当危险，因为具有被电击或触电的危险。

非接触式电压检测器通常用于检测交流(AC)电压（通常为高电压）的存在，而无需与电路进行电流接触。当检测到电压时，通过指示诸如灯、蜂鸣器或振动电机来警告用户。然而，此类非接触式电压检测器仅提供AC电压存在或不存在的指示，并且不提供AC电压的实际大小（例如，RMS值）的指示。

因此，需要一种提供方便和准确的电压测量而无需与被测电路进行电流接触的AC电压测量系统。

发明内容

一种测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统可被总结为包括：外壳；物理地耦接到该外壳的传感器组件，该传感器组件可选择性地定位成邻近绝缘导体而无需与导体电流接触，该传感器组件包括第一导电传感器、第二导电传感器和第三导电传感器，其中当传感器组件被定位成邻近绝缘导体时，该第一导电传感器、第二导电传感器和第三导电传感器各自与绝缘导体电容耦合，并且相对于影响电容耦合的至少一个特性，该第一导电传感器、第二导电传感器和第三导电传感器中的每一者不同于导电传感器中的其他导电传感器；电压测量子系统，该电压测量子系统电耦接至第一导电传感器、第二导电传感器和第三导电传感器，其中该电压测量子系统在操作中生成用于分别指示第一导电传感器、第二导电传感器和第三导电传感器处的电压的第一传感器电压信号、第二传感器电压信号和第三传感器电压信号；以及至少一个处理器，该至少一个处理器可通信地耦接到所电压测量子系统，其中在操作中至少一个处理器：从电压测量子系统接收第一传感器电压信号、第二传感器电压信号和第三传感器电压信号；并且至少部分地基于所接收的第一传感器电压信号、第二传感器电压信号和第三传感器电压信号来确定绝缘导体中的AC电压。

影响电容耦合的至少一个特性可包括至少一个物理尺寸。影响电容耦合的至少一个特性可包括物理面积、物理取向、或在传感器组件被定位成邻近绝缘导体时与绝缘导体的物理分离中的至少一者。第一导电传感器和第二导电传感器中的每一者可具有平面直角三角形形状，该平面直角三角形形状限定用于形成直角的第一边缘和第二边缘，以及与直角相对的斜边边缘，并且第一导电传感器和第二导电传感器的斜边边缘可被定位成彼此邻近。该第三导电传感器可具有平面矩形形状。该第一导电传感器和第二导电传感器可被定位在第一平面中，该第三导电传感器可被定位在第二平面中，并且第一平面可相对于第二平面成锐角设置。该第一平面可相对于第二平面成角度设置，该角度可介于20度和50度之间。该传感器组件可包括：第一绝缘层，当传感器组件被定位成邻近绝缘导体时，该第一绝缘层使第一导电传感器和第二导电传感器与绝缘导体绝缘，该第一绝缘层具有第一厚度；和第二绝缘层，当传感器组件被定位成邻近绝缘导体时，该第二绝缘层使第三导电传感器与绝缘导体绝缘，该第二绝缘层具有不同于第一厚度的第二厚度。该第一绝缘层的第一厚度可小于第二绝缘层的第二厚度。