用于选址的便携式电场仪系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用于选址的便携式电场仪系统，该系统包括探头、支撑架和无线手持接收器；探头包括外壳以及设于所述外壳内的固定圆盘、固定圆盘盖、电机、定片、动片、电场信号处理装置和ZigBee无线通信模块；支撑架，其顶端卡入外壳支架接口内；无线手持接收器通过ZigBee无线通信实现点对点地接收探头测量的数据并实时动态显示曲线。本实用新型结构简单，探头内部不含任何定位架、小叶片及光电开关，简化内部结构，缩小了电场仪的整体体积，方便携带。此外，本实用新型方便现场测试人员远离电场仪设备来进行现场环境电场数据对比，提高对于现场选址的电场数据对比的可信度。
【专利说明】用于选址的便携式电场仪系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电场仪，具体地指一种用于选址的便携式电场仪系统。
【背景技术】
[0002]地面电场的强弱取决于空间电荷的多少，与辐射场相比它是一种相对静止的场，即静电场。目前，测量大气电场的常用方法主要有两类:电位差法，即测量出空间两点间的点位差，在70年代中期研制的放射线电位计就是基于这种原理的，但易受环境影响并有放射性污染；另一类是感应电荷法，即利用导体在电场中感应电荷原理测量电场，由动片分时屏蔽定片所产生的交变信号经过滤波，然后进行选频放大，再进行二级放大，然后与光电开关采集的光同步信号经同步整流后，再通过低通滤波，得到电场的测量值输出。目前所用的电场仪为了提高测量的范围，设置了两个量程，由人工切换的方式实现该两个量程间的切换，其弊端是易饱和突变。
[0003]申请号为96250898.5的中国专利公开一种倒置式电场仪和申请号为03160053.0的中国专利公开一种恒速旋转倒装式电场仪，其都有共同点是在壳体上联有基准定位架，电机及定片均通过该定位架固定；另在电机轴上装有与动片相似平行的小叶片，小叶片置于光开关的缺口内，由光电开关输出的电信号及定片上的信号引线输出的电信号一起接入电场测量信号处理电路中。它们占用一定的空间，造成电场仪结构复杂，体积较大。而光电开关输出信号需加入额外的元器件，也会造成信号处理电路不易减小，不利于电场仪体积减小。
[0004]另一方面，用多个电场仪设备联网来对某个大范围、区域的大气静电场监测，不可避免的涉及到一个环境因素问题。特别是对于电力系统的输电线路野外恶劣环境、变电站内的电磁环境及避雷针等超高物体等范围内的监测，环境因素的考虑应用显得尤为重要，合理的选点、布站等工作是不可缺少的。
【发明内容】
[0005]本实用新型目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种用于选址的便携式电场仪系统，该电场仪系统能够简化传感部分的机械结构，降低设备运行的功耗，能够实现短距离无线传输检测的信号，且易于携带。
[0006]实现本实用新型目的采用的技术方案是:用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于:包括探头、支撑架和无线手持接收器；
[0007]所述探头包括外壳以及设于所述外壳内的固定圆盘、固定圆盘盖、电机、定片、动片、电场信号处理装置和ZigBee无线通信模块；所述外壳的顶端开口，底端设有底盖，所述底盖设有支架接口、充电口和天线口 ；所述固定圆盘盖设于所述固定圆盘的上方，两者连接为一体，通过螺丝连接于所述外壳的内部；电机连接于所述固定圆盘的下方，所述电机的电机轴穿过所述固定圆盘和固定圆盘盖，伸向所述外壳的顶端开口处；定片设于所述电机轴上；动片位于所述定片的上方，也设于所述电机轴上；电场信号处理装置位于所述固定圆盘的下方，通过连接架连接于所述外壳的内部；ZigBee无线通信模块与所述电场信号处理装置连接，所述ZigBee无线通信模块的天线从所述天线口处伸出；
[0008]所述支撑架，其顶端卡入所述支架接口内；
[0009]所述无线手持接收器，包括主控器、ZigBee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡，所述ZigBeee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡分别与主控器连接，所述ZigBee无线接收模块与所述ZigBee无线通信模块之间通过ZigBee无线通信连接。
[0010]在上述技术方案中，所述电场信号处理装置包括依次电信号连接的:I/V转化电路、电压跟随器、放大电路、高低通滤波电路、A/D转化芯片、比较器、D触发器，所述I/V转化电路的输入端与所述定片连接，所述D触发器的输出与主控器连接。
[0011]在上述技术方案中，所述用于选址的便携式电场仪系统还包括:锂电池，设于所述外壳的内部空间，所述锂电池的充电端设于所述充电口处。
[0012]在上述技术方案中，所述动片位于所述外壳顶端的开口处。
[0013]在上述技术方案中，所述支撑架包括支撑杆以及设于所述支撑杆下部的三个支撑脚，所述支撑杆包括外杆和套于所述外杆中的内杆；所述支撑脚包括三段扁形或者圆形的铝杆，每段铝杆之间通过连接件依次连接，且铝杆连接处设有固定螺丝。
[0014]在上述技术方案中，所述内杆的顶端通过螺纹与所述支架接口连接。
[0015]本实用新型具有以下的优点:
[0016]1、本发明所提供的一种便携式的选址电场仪系统，其探头内部不含任何定位架、小叶片及光电开关，简化内部结构，缩小了电场仪的整体体积，方便携带。
[0017]2、本发明所提供的一种便携式的选址电场仪系统，采用了短距离的ZigBee无线通讯技术，可以使现场测试人员远离电场仪设备来进行现场环境电场数据对比，提高对于现场选址的电场数据对比的可信度。
[0018]3、本发明提供的一种便携式的选址电场仪系统，采用了手持式接收器来采集电场仪所监测的数据并实时动态图形显示,改变往往要通过笔记本来接收下位机的数据来分析对比现场数据，解决在现场没有提供电源的环境下亦可进行现场测量及数据的读取。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型用于选址的便携式电场仪系统的结构示意图。
[0020]图2为探头的结构示意图。
[0021]图3为探头的俯视图。
[0022]图4为电场信号处理装置的电路结构框图。
[0023]图5为支撑架的结构示意图。
[0024]图6为无线手持接收器的结构框图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0026]如图1所示，本实用新型用于选址的便携式电场仪系统包括探头1、支撑架2和无线手持接收器3。
[0027]其中,探头I包括外壳以17以及设于外壳17内的固定圆盘8、固定圆盘盖7、电机8、定片5、动片4、电场信号处理装置11和ZigBee无线通信模块12。外壳17的顶端开口，底端设有底盖14，底盖14设有支架接口、充电口 15和天线口 16，外壳17的侧边还开有电源开关按钮18和电源指示灯19。
[0028]固定圆盘盖7设于所述固定圆盘8的上方，两者连接为一体，通过螺丝连接于外壳17的内部。
[0029]电机9连接于固定圆盘8的下方，电机9的电机轴穿过固定圆盘8和固定圆盘盖7，伸向外壳17的顶端开口处。
[0030]动片4和定片5均位于圆盘盖7的上方。定片5设于电机9的电机轴上,动片4位于定片5的上方，如图2所示，定片5与固定圆盘8之间设有绝缘塑料件6。动片4也设于电机轴上，动片4位于外壳17顶端的开口处，开口的尺寸略大于动片4的尺寸。
[0031]电场信号处理装置11位于固定圆盘8的下方，电场信号处理装置11通过连接架10固定于外壳17的内部。如图3所示，电场信号处理装置11包括依次电信号连接的:1/V转化电路、电压跟随器、放大电路、高低通滤波电路、A/D转化芯片、比较器、D触发器，传感部分的输出接入到I/V转换电路的输入(I/V转化电路的输入端与定片连接)，I/V转换电路的输出接到电压跟随器的输入，电压跟随器的输出接到放大电路的输入端，放大电路的输出端接到高低通滤波的输入端，高低通滤波的输出分开为两路信号，一路信号进入A/D采样芯片，从而采样电场信号的幅值大小；另一路信号输入到比较器的一个输入端，比较器的输出端连接到D触发器的输入端，D触发器的输出端的高低电平信号用来判别电场信号的极性。
[0032]ZigBee无线通信模块12与电场信号处理装置11连接，ZigBee无线通信模块12的天线从天线口 16处伸出。D触发器的输出通过ZigBee无线通信模块12发出。
[0033]本实用新型的外壳17内部不含任何定位架，所有部件均通过螺丝固定在外壳17的内部，且能保证各部件安装平稳。外壳17的内部设有用于供电的锂电池13，锂电池13的充电端设于充电口 15处，锂电池13的开关与电源开关按钮18连接，锂电池13还与电源指示灯连接。
[0034]如图4所示，支撑架2包括支撑杆20以及设于所述支撑杆20下部的三个支撑脚21,支撑杆20包括外杆和套于所述外杆中的内杆，外杆设有固定件，需要增加支撑杆20的长度时，将内杆从外杆中拉出，然后通过固定件将内杆和外杆固定。当需要携带时，将内杆放入到内杆中。内杆的顶端通过螺纹与探头I底盖上的支架接口连接。支撑脚21包括三段扁形或者圆形的铝杆，每段铝杆之间通过连接件依次连接，且铝杆连接处设有固定螺丝。上述用于固定内杆和外杆的固定件、以及用于连接铝杆的连接件可以为常用的固定装置，此处不再赘述。
[0035]如图5所示，无线手持接收器3包括主控器、ZigBee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡，所述ZigBee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡分别与主控器连接,ZigBee无线接收模块和主控器的相关引脚连接，实现主控器对ZigBee无线接收模块的收发控制。主控器还连接有触摸屏、键盘输入、USB接口及串口等人机接口，分别实现指令的输入、以及数据上传到其它设备等，此处不在赘述。
[0036]所述ZigBee无线接收模块与所述ZigBee无线通信模块之间通过ZigBee无线通信连接，采用433Hz/915Hz/2.4GHZ等免费频道进行传输数据。[0037]本实用新型所用用于选址的便携式电场仪系统使用过程如下:工作人员通过手持式的无线手持接收器3来实时接收电场数据，并通过LCD显示屏实时图形显示数据。主控器响应触摸屏/键盘的输入，主控器对ZigBee无线接收模块的收发进行控制，同时对收到的数据进行本地的存储，及控制LCD显示屏进行显示，并可以通过USB接口或串口来实现数据的上传到其它的设备。
[0038]本实用新型的传感部分只有动片4、定片5和电机9等组成，电机9的转速信号作为一个被监测的物理参量的同时也用作同步信号，简化了信号传感获取的结构。信号处理部分经过如放大、高低通滤波等简单相应的电路处理后用全电压波形采样的方法来采集传感部分感应的微弱信号。电源保护部分在电源的输入端使用相应的处理，提高抗冲击，减少电源的纹波等提高电源的质量。无线短距离的数据通讯方式采用ZigBee的433Hz/915Hz/2.4GhZ等免费频道来传输数据，避免了有线传输数据的放线不方便。无线手持接收器3利用ZigBee无线通信实现点对点的接收探头测量的数据并实时动态显示曲线。
【权利要求】
1.一种用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于:包括探头、支撑架和无线手持接收器； 所述探头包括外壳以及设于所述外壳内的固定圆盘、固定圆盘盖、电机、定片、动片、电场信号处理装置和ZigBee无线通信模块；所述外壳的顶端开口，底端设有底盖，所述底盖设有支架接口、充电口和天线口 ；所述固定圆盘盖设于所述固定圆盘的上方，两者连接为一体，通过螺丝连接于所述外壳的内部；电机连接于所述固定圆盘的下方，所述电机的电机轴穿过所述固定圆盘和固定圆盘盖，伸向所述外壳的顶端开口处；定片设于所述电机轴上；动片位于所述定片的上方，也设于所述电机轴上；电场信号处理装置位于所述固定圆盘的下方，通过连接架连接于所述外壳的内部；ZigBee无线通信模块与所述电场信号处理装置连接，所述ZigBee无线通信模块的天线从所述天线口处伸出； 所述支撑架，其顶端卡入所述支架接口内； 所述无线手持接收器，包括主控器、ZigBee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡，所述ZigBeee无线接收模块、IXD显示屏和存储卡分别与主控器连接，所述ZigBee无线接收模块与所述ZigBee无线通信模块之间通过ZigBee无线通信连接。
2.根据权利要求1所述用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于，所述电场信号处理装置包括依次电信号连接的:I/V转化电路、电压跟随器、放大电路、高低通滤波电路、A/D转化芯片、比较器、D触发器，所述I/V转化电路的输入端与所述定片连接，所述D触发器的输出与主控器连接。
3.根据权利要求1所述用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于，还包括: 锂电池，设于所述外壳的内部空间，所述锂电池的充电端设于所述充电口处。
4.根据权利要求1所述用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于:所述动片位于所述外壳顶端的开口处。
5.根据权利要求1所述用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于:所述支撑架包括支撑杆以及设于所述支撑杆下部的三个支撑脚，所述支撑杆包括外杆和套于所述外杆中的内杆；所述支撑脚包括三段扁形或者圆形的铝杆，每段铝杆之间通过连接件依次连接，且铝杆连接处设有固定螺丝。
6.根据权利要求5所述用于选址的便携式电场仪系统，其特征在于:所述内杆的顶端通过螺纹与所述支架接口连接。
【文档编号】G01R29/12GK203798912SQ201420109224
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年3月11日 优先权日:2014年3月11日
【发明者】俞坤师, 陈家宏, 谷山强, 冯万兴, 方玉河 申请人:国家电网公司, 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司