[发明专利]基于Wi-Fi通信的工频电场测量系统

说明书

一种基于Wi‑Fi通信的工频电场测量系统，包括工频电场探头、电源、信号调理电路、处理器、Wi‑Fi通信模块、云服务器或带有Wi‑Fi功能的移动设备，所述的电源分别与所述的信号调理电路、处理器和Wi‑Fi通信模块相连接，所述的工频电场探头的输出端与所述的信号调理电路的输入端相连，所述的处理器通过I/O口采集所述的信号调理电路输出的数据，进行处理并通过Wi‑Fi通信模块与云服务器或者带有Wi‑Fi功能的移动设备相连接。本发明可避免因测量人员离测量点太近而带来的电场畸变影响；可以将采集的工频电场数据直接上传至云服务器，供后台工作人员进行实时监测和分析，实现人机分离以及数据的不间断监测。

技术领域

本发明涉及电气测量领域，具体是一种基于Wi-Fi通信的工频电场测量系统。

背景技术

电场测量在工程研究中有着广泛的应用，在航天、医疗、电力、生物等领域都是不可或缺的。在电力行业中，准确测量各种电力设备如高压输电线路、变电站等周围的工频电场强度对电力设备的制造、规划设计以及安全运行都有着重要的意义。在电力设施建成后，其附近的工频电场强度是环保验收的重要指标之一，因此准确测量输电设施周围的工频电场强度十分有必要。

电场测量技术目前主要分两大类：电学测量技术和光学测量技术。光学测量技术主要利用逆压电效应或电光效应。在测量幅值小、频率高的电场时，其精度较高。然而光学系统较为复杂，受温度影响较大，不适合推广。与之对比，电场的电学测量方法具有结构简单，成本较低的特点。其基本原理为，处于电场中的导体表面会产生感应电荷，根据电场频率的不同，设计不同的取样电路，将感应电荷转换为与电场强度相对应的电压信号。

目前市场上的电场测量仪大多采用电学测量方法。由于电场十分容易畸变，因此测量电场时，测量人员必须远离测量点，以免引起较大的误差。为此市面上的电场测量仪都选择用光纤作为数据的传输介质。然而光纤系统结构复杂，成本较高，测量时测量人员手持的终端与探头间连着光纤，无法实现人机分离，给测量带来不便。

发明内容

本发明提出一种基于Wi-Fi通信的工频电场的测量系统，其目的在于，解决目前市面上均采用光纤作为数据传输的电场测量装置所带来的电场测量系统结构复杂、成本较高，以及无法实现人机分离等问题。本发明可以实现电场测量数据的无线传输，同时还能将电场数据直接上传至云服务器，供后台工作人员实时监测以及处理，实现人机分离以及数据的不间断监测。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于Wi-Fi通信的工频电场测量系统，其测量数据可通过Wi-Fi通信实时上传至云服务器，也可在带有Wi-Fi功能的移动设备中进行显示。装置包括以下部分：工频电场探头；电源；信号调理电路；处理器；Wi-Fi通信模块；云服务器或带有Wi-Fi功能的移动设备。其中工频电场探头作为传感器。信号调理电路包括差分放大电路、有源滤波电路、AC-DC转换电路。差分放大电路用于放大探头两端输出的电压信号，同时用于抑制共模干扰；有源滤波电路用于对信号进行滤波，滤除中高频分量；AC-DC转换电路用于将测得的交流信号转化为等于其有效值的直流信号，便于后续AD转换。电源为信号调理电路、处理器以及Wi-Fi通信模块供电，其中还包含电源低压报警电路。处理器用于数据采集，AD转换以及后续数据处理，便于后续数据通信。电源与信号调理电路、处理器和Wi-Fi通信模块相连接，工频电场探头连接于信号调理电路，处理器通过I/O口采集调理电路输出的数据进行AD转换并通过Wi-Fi通信模块与云服务器或者带有Wi-Fi功能的移动设备相连接。

进一步的，所述工频电场探头采用方形三维电场探头。采用6块方形紫铜作为3维探头的6块极板，采用固体绝缘材料作为极板之间的绝缘与支撑。每一维的2块极板分别与之间采用一个聚丙烯电容的两端相连接，聚丙烯电容两端的电位差通过屏蔽线引出，供后续信号调理电路处理。