一种用于超高频精密高电压检测的传感器的制作方法

本实用新型涉及智能检测和控制领域，尤其涉及用于超高频精密高电压检测的传感器。

背景技术：

目前测试电压的途径，主要是分流器、互感器和霍尔电压传感器。其中分流器价格昂贵、不隔离，互感器频率较低，霍尔电压传感器一般也只能测试到1khz，因此，对于超高频精密高电压的检测，没有合适的检测方法。但是，在一些场合，比如高频焊机、高速检测电路中，涉及的电压频率达到几十khz，甚至几百khz，因此，需要新的测试方法来解决这个问题。

近些年来，各种超高频电压和高电压设备层出不穷，现有的电压传感器已远远不能满足电压测量的要求，现在迫切需要一种针对超高频电压设备，进行电压测量的电压传感器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决超高频高电压缺乏测量措施的问题，提供一种能够进行超高频电压和高电压测量、高频信号输出完整、测量结果准确、具备保护功能、安全性高的用于超高频精密高电压检测的传感器。

本实用新型所采用的技术方案：一种用于超高频精密高电压检测的传感器，包括：分压模块、电压放大模块、零位调节模块、幅度调节模块、电源隔离模块、光耦隔离模块，所述分压模块包括正高电压输入端和负高电压输入端，所述分压模块与电压放大模块相连；所述电压放大模块与测试电路对接，将高频信号输出给测试电路，所述电压放大模块与分压模块、零位调节模块、幅度调节模块、电源隔离模块、光耦隔离模块相连；所述零位调节模块对电压放大模块进行调节，使电压放大模块输出零位电压，所述零位调节模块与电压放大模块相连；所述幅度调节模块为可调电阻，对电压放大模块进行调节，实现所需的信号输出，所述幅度调节模块与电压放大模块相连；所述电源隔离模块与电压放大模块相连；所述光耦隔离模块与电压放大模块相连。

优选的，所述分压模块由12个电阻组成正高电压输入端，由12个电阻组成负高电压输入端，所用电阻均为无感电阻，每个电阻为20kω/2w，总电阻为480kω/48w，分压模块还包括一个采样高精度电阻，该高精度电阻为750ω/0.5w，精度为0.1％。

优选的，所述电压放大模块，由运算放大器、输入电阻、反馈电容、滤波线路、输出电阻组成，运算放大器采用高频运算放大器代替常规运算放大器，采用高频电路ad5539sq，其频带达1.4ghz，工作温区-55℃～125℃。

优选的，所述零位调节模块包括电源分压电阻、零位调节电位器、调零偏置电阻。

优选的，所述电源隔离模块包括极性保护二极管、滤波电容、电源隔离器。

优选的，所述光耦隔离模块包括输入电阻、偏置电阻、隔离光耦。

本实用新型一种用于超高频精密高电压检测的传感器的测压具体如下：

(一)超高频高电压测量：将各个部件按照上述说明连接，组合成测量超高频高电压的传感器，将测试电路与传感器连接，测试电路与电压放大模块相连，测量过程中，分压模块、电压放大模块、零位调节模块和幅度调节模块共同运作完成测量，其中，零位调节模块通过调节电压放大模块的正输入端的电压偏置，达到调节电压放大模块的输出零位电压，幅度调节模块通过调节电压放大模块反馈回路上的阻值，达到调节在额定输入电压状态下的信号输出，分压模块将高频电压输入信号输送入电压放大模块，电压放大模块再将高频信号输送给测试电路，同时电压放大模块接收测试电路反馈的高频电压信号并通过幅度调节模块输出对应的高频低电压，以此测得电压；

(二)安全隔离：当在电压测量过程中出现问题，可能导致测试电路的正常工作受影响，或者传感器可能收到破坏时，电源隔离模块和光耦隔离模块便会动作，将测试电路与传感器分开。

本实用新型的有益效果：(1)分压模块采用无感电阻，避免高频下产生感性负载，提高了测量的精度，能够用于测量超高频电压；(2)分压模块采用多只电阻，进行分压时每只电阻分压较小，确保了回路的安全，安全性更高，且能进行高电压测量；(3)采用高频运算放大器代替常规运算放大器，确保了高频信号能完整输出给测试电路；(4)采用电源隔离和光耦隔离，保证初级和次级的安全，具备保护功能，提高了安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的电路布图。

图中：1—分压模块，2—电压放大模块，3—零位调节模块，4—幅度调节模块，5—电源隔离模块，6—光耦隔离模块。

具体实施方式：

下面结合附图与具体实例对本实用新型进行详细说明。

如图所示，本实用新型包括：分压模块1、电压放大模块2、零位调节模块3、幅度调节模块4、电源隔离模块5、光耦隔离模块6，所述分压模块1包括正高电压输入端和负高电压输入端，所述分压模块1与电压放大模块2相连；所述电压放大模块2与测试电路对接，将高频信号输出给测试电路，所述电压放大模块2与分压模块1、零位调节模块3、幅度调节模块4、电源隔离模块5、光耦隔离模块6连接；所述零位调节模块3对电压放大模块2进行调节，使电压放大模块2输出零位电压，所述零位调节模块3与电压放大模块2相连；所述幅度调节器4为可调电阻，对电压放大模块2进行调节，实现所需的信号输出，所述幅度调节模块4与电压放大模块2相连；所述电源隔离模块5与电压放大模块2相连；所述光耦隔离模块6与电压放大模块2相连。

优选的，所述分压模块1由25个电阻组成，其中r1等12个电阻，串联组成正高电压输入端，r13等12个电阻串联组成负高电压输入端。每个电阻为20kω/2w，总电阻为480kω/48w，此外，r21是采样高精度电阻，选择750ω/0.5w，精度0.1％。

优选的，所述电压放大模块2，由运算放大器、输入电阻、反馈电容、滤波线路、输出电阻组成，采用高频电路ad5539sq，其频带达1.4ghz，工作温区-55℃～125℃，其中ic2是高频运算放大器，r22、r23是输入电阻，r11和rw1是反馈电阻，c2是反馈电容，c3、c7、c8和r10是正电源输入端的滤波电路，c4、c5、c6和r25是负电源输入端的滤波电路，r26是输出端下拉电阻。

优选的，所述零位调节模块3包括电源分压电阻、零位调节电位器、调零偏置电阻，其中r36、r37是电源分压电阻，rw2是零位调节电位器，r24是调零偏置电阻。

优选的，所述幅度调节模块4为可调节反馈电阻，rw1即为该电阻，通过调节rw1的阻值，达到调节运算放大器的放大倍数，从而达到调节输出幅度。

优选的，所述电源隔离模块5包括极性保护二极管、滤波电容、电源隔离器，其中d1为极性保护二极管，c1为滤波电容，ic1为电源隔离器g1212s-1w。优选的，所述光耦隔离模块6包括输入电阻、偏置电阻、隔离光耦，其中r27为输入电阻，r28、r29为偏置电阻，ic3为隔离光耦。

本实用新型一种用于超高频精密高电压检测的传感器的测压具体如下：

(一)超高频高电压测量：将各个部件按照上述说明及要求连接，组合成测量超高频高电压的传感器，将测试电路与传感器连接，测试电路与电压放大模块2相连，测量过程中，分压模块1、电压放大模块2、零位调节模块3和幅度调节模块4共同运作完成测量，其中，零位调节模块3通过调节电压放大模块2的正输入端的电压偏置，达到输出零位电压，幅度调节模块4通过调节电压放大模块2反馈回路上的阻值，达到额定输入电压状态下的信号输出，分压模块1将高频电压输入信号输送入电压放大模块2，电压放大模块2再将高频信号输送给测试电路，同时电压放大模块2接收测试电路反馈的高频电压信号并通过幅度调节模块4调节输出对应的高频低电压，以此测得电压；

(二)安全隔离：当在电压测量过程中出现问题，可能导致测试电路的正常工作受影响，或者传感器可能收到破坏时，电源隔离模块5和光耦隔离模块6便会动作，将测试电路与传感器分开。