一种空间电荷密度测量设备的校准装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种校准装置，具体涉及一种空间电荷密度测量设备的校准装置。
【背景技术】
[0002] 直流输电线路下的合成电场是直流输电线路电磁环境的一个重要参数，直流输电 线路电晕产生的离子形成的电场作为合成场强的一部分，对合成场强值的影响很大。为研 究我国特殊环境下的空间电荷密度与地面合成电场之间的关系，需要对空间的电荷密度进 行测量。然而，我国并未建立相应的测量标准，对其测量数据的正确性和可信度进行检验是 十分必要的。
[0003] 现有技术主要通过电晕法产生电荷对空间电荷密度测量设备进行校准，但该方法 需要使用高压源且极易产生臭氧，安全性差、破坏环境。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种空间电荷密度测量设备的校准装 置，用于分析空间电荷密度测量设备所测空间电荷密度的准确性和可信性。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] 本发明提供一种空间电荷密度测量设备的校准装置，所述校准装置包括电源、上 极板、下极板、绝缘支撑柱、弧光灯、检流计、平台和风扇；
[0007] 所述电源的正极和负极通过导线分别连接下极板和上极板，上极板和下极板通过 绝缘支撑柱支撑，所述检流计设置在电源的负极与上极板之间的导线上;所述弧光灯放置 在下极板的边缘，所述风扇位于弧光灯上方，所述上极板和下极板之间放置空间电荷密度 测量设备的平台。
[0008] 所述上极板和下极板均为正方形，两者的边缘均为圆弧面，从而减小边缘效应。
[0009] 所述上极板和下极板之间通过四个绝缘支撑柱支撑，四个绝缘支撑柱分别固定在 上极板和下极板的四个角上。
[0010] 所述绝缘支撑柱采用的材料为尼龙或聚四氟乙烯。
[0011] 所述上极板采用的材料为金属锌，所述下极板采用的材料为铜。
[0012] 所述弧光灯照射角度可调节，被照射区域位于上极板上，被照射区域由于光电效 应产生电子，电子与空气中的分子结合形成空间电荷。
[0013] 所述平台远离风扇放置；
[0014] 所述风扇设有两个，用于将空间电荷吹向空间电荷密度测量设备。
[0015] 设检流计测量的上极板与下极板之间的电流为I，上极板与下极板之间的距离为 d，被照射区域的面积为S，上极板和下极板之间的电压为U，空间电荷密度表示为：
[0016]
⑴
[0017] 其中，P为空间电荷密度，k为空间电荷的迀移率，e表示元电荷，取1.6X1(T19C。
[0018] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
[0019] 1)本发明提供的空间电荷密度测量设备的校准装置，主要用于分析空间电荷密度 测量设备所测空间电荷密度的准确性和可信性；
[0020] 2)本发明提供的空间电荷密度测量设备的校准装置原理清晰、结构简单、造价低， 使用安全方便、标定范围宽，且不易引起边缘效应；
[0021] 3)本发明提供的空间电荷密度测量设备的校准装置主要用于基于离子计数法、法 拉第笼法、电荷筛选法、探针阵列法的空间电荷密度测量设备的校准。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明实施例中空间电荷密度测量设备的校准装置结构图；
[0023]图中，1-电源，2-上极板，3-下极板，4-绝缘支撑柱，5-弧光灯，6-被照射区域，7-检 流计，8-平台，9-风扇。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0025] 本发明提供了基于光电效应的空间电荷密度测量设备的校准装置，以弥补我国目 前尚无电荷密度校准设备的欠缺。使用弧光灯照射上极板，当入射光的频率超过某一极限 频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，即发生光电效应。在金属外面加电源形成 闭合电路后就可以形成电流。根据光子假设，入射光的强度决定于单位时间通过单位面积 的光子数，当入射光强度增大时，单位时间里通过金属表面的光子数增多，于是，光子与金 属中的电子碰撞次数也增多，因而单位时间里从金属表面逸出的光电子也增多，电流也随 之增大。通过调节入射光的强度，即可实现空间电荷密度的调节。
[0026] 本发明提供一种空间电荷密度测量设备的校准装置，如图1，所述校准装置包括电 源1、上极板2、下极板3、绝缘支撑柱4、弧光灯5、检流计7、平台8和风扇9;
[0027]所述电源1的正极和负极通过导线分别连接下极板3和上极板2,上极板2和下极板 3通过绝缘支撑柱4支撑，所述检流计7设置在电源1的负极与上极板2之间的导线上;所述弧 光灯5放置在下极板3的边缘，所述风扇9位于弧光灯5上方，所述上极板2和下极板3之间放 置空间电荷密度测量设备的平台8。
[0028] 所述上极板2和下极板3均为正方形，两者的边缘均为圆弧面，从而减小边缘效应。
[0029] 所述上极板2和下极板3之间通过四个绝缘支撑柱4支撑，四个绝缘支撑柱4分别固 定在上极板2和下极板3的四个角上。
[0030] 所述绝缘支撑柱4采用的材料为尼龙或聚四氟乙烯。
[0031] 所述上极板2采用的材料为金属锌，所述下极板3采用的材料为铜。
[0032] 所述弧光灯5照射角度可调节，被照射区域6位于上极板2上，被照射区域6由于光 电效应产生电子，电子与空气中的分子结合形成空间电荷。
[0033]所述平台8远离风扇9放置；
[0034] 所述风扇9设有两个，用于将空间电荷吹向空间电荷密度测量设备。
[0035] 设检流计7测量的上极板2与下极板3之间的电流为I，上极板2与下极板3之间的距 离为d，被照射区域6的面积为S，上极板2和下极板3之间的电压为U，空间电荷密度表示为：
[0036]
(1)
[0037] 其中，P为空间电荷密度，k为空间电荷的迀移率，e表示元电荷，取1.6X1(T19C。
[0038] 实施例1
[0039] 使用本发明的校准装置对离子计数器法或电荷筛选法的空间电荷测量设备进行 校准。
[0040] 电源采用可控直流电源，通过导线将电压正负极分别接到下极板和上极板，形成 标准电场;用弧光灯照射上极板，被照射区域产生电子，电子在电场力的作用下向下极板运 动，运动中电子与分子结合形成负离子;观察检流计偏转情况，当检流计偏转稳定后，开启 右侧平台上的离子计数器法或电荷筛选法的空间电荷测量设备，测量上极板和下极板之间 的电荷密度(负离子密度），进而与标准值进行比较并校准。
[0041 ] 实施实例2
[0042] 使用本发明的校准装置对基于法拉第笼法的空间电荷测量设备校准。
[0043] 与实例1不同的是:本实施例的基于法拉第笼法的空间电荷密度测量仪器并不能 将电荷抽入空间电荷测量设备中，需要借助外部鼓风扇将离子吹向空间电荷测量设备，从 而进行校准。
[0044]最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所 属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者 等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发 明的权利要求保护范围之内。
【主权项】
1. 一种空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述校准装置包括电源、上极 板、下极板、绝缘支撑柱、弧光灯、检流计、平台和风扇； 所述电源的正极和负极通过导线分别连接下极板和上极板，上极板和下极板通过绝缘 支撑柱支撑，所述检流计设置在电源的负极与上极板之间的导线上;所述弧光灯放置在下 极板的边缘，所述风扇位于弧光灯上方，所述上极板和下极板之间放置空间电荷密度测量 设备的平台。2. 根据权利要求1所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述上极板 和下极板均为正方形，两者的边缘均为圆弧面，从而减小边缘效应。3. 根据权利要求1或2所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述上 极板和下极板之间通过四个绝缘支撑柱支撑，四个绝缘支撑柱分别固定在上极板和下极板 的四个角上。4. 根据权利要求3所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述绝缘支 撑柱采用的材料为尼龙或聚四氣乙締。5. 根据权利要求1或2所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述上 极板采用的材料为金属锋，所述下极板采用的材料为铜。6. 根据权利要求1所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述弧光灯 照射角度可调节，被照射区域位于上极板上，被照射区域由于光电效应产生电子，电子与空 气中的分子结合形成空间电荷。7. 根据权利要求6所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:所述平台远 离风扇放置； 所述风扇设有两个，用于将空间电荷吹向空间电荷密度测量设备。8. 根据权利要求6所述的空间电荷密度测量设备的校准装置，其特征在于:设检流计测 量的上极板与下极板之间的电流为I，上极板与下极板之间的距离为d，被照射区域的面积 为S，上极板和下极板之间的电压为U，空间电荷密度表示为：Cl) 其中，P为空间电荷密度，k为空间电荷的迁移率，e表示元电荷，取1.6 X 1〇-1化。
【专利摘要】本发明提供一种空间电荷密度测量设备的校准装置，所述校准装置包括电源、上极板、下极板、绝缘支撑柱、弧光灯、检流计、平台和风扇；电源的正极和负极通过导线分别连接下极板和上极板，上极板和下极板通过绝缘支撑柱支撑，检流计设置在电源的负极与上极板之间的导线上；弧光灯放置在下极板的边缘，风扇位于弧光灯上方，上极板和下极板之间放置空间电荷密度测量设备的平台。本发明具有原理清晰、结构简单、造价低、使用安全方便、标定范围宽，且适用于不同种类空间电荷密度测量设备标定的特点；主要用于基于离子计数法、法拉第笼法、电荷筛选法、探针阵列法空间电荷密度测量设备的校准。
【IPC分类】G01R35/00
【公开号】CN105510854
【申请号】CN201510869793
【发明人】杨晓洪, 谢莉, 袁海文, 张月魁, 鞠勇, 陆家榆, 葛瑞祎, 罗晓川, 吕建勋
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司, 北京航空航天大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月2日