三维平行板传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种传感器，特别涉及一种用于测量电场的传感器。
【背景技术】
[0002] 关于高压电场测量，现有技术中主要有计算法和测量法。
[0003] 计算法采用边界元法、模拟电荷法、有限元素法及有限差分法等数值分析方法来 计算电场。但是许多电力设备由于结构比较复杂，并且可能存在表面污秽、表面电晕以及预 放电过程等相对复杂的问题，使得通过计算机仿真计算来获得其周围空间电场分布比较困 难，或者由于计算机软硬件限制，造成计算机仿真时间过长，使计算出来的电场结果无法满 足工程实时性的需要；同时，一些电力设备的数学模型电场仿真结果也需要通过实际测量 来验证。
[0004] 测量法涉及到传感器的设计，在测量高压环境下的交变电场中，电场传感器作为 工频信号接收部分，其性能的优劣直接影响系统的测量性能，合理的传感器设计可以保证 传感器被引入电场时，不会使原来电场发生明显的畸变。传统的电场传感器大部分都为一 维传感器，例如易于设计制作的平行板电容传感器。在应用于实际电场测量的环境下，由于 一维测量传感器的方向单一性，其只接受垂直于平行板方向的感应信号;在工作人员手持 设备的同时，由于不同位置的变化，使得测量点处的测量值存在变化较大的可能性。 【实用新型内容】
[0005] 有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种三维平行板传感器，以解决现有一维测 量传感器只接受单一方向的感应信号，检测值受自身位置变化影响，检测准确性和稳定性 差的技术问题。
[0006] 本实用新型三维平行板传感器，包括三组平行板电极，每组平行板电极由两块圆 形极板组成，六块圆形极板成正六面体形布置，各圆形极板的电极出线位于圆形极板的中 心部;还包括填充在六块圆形极板之间的中空部以支撑和隔离六块圆形极板的绝缘体。
[0007] 优选的，所述圆形极板为铜板，所述绝缘体为正方体形环氧树脂体。
[0008] 优选的，所述圆形极板的半径为20mm、厚度为1mm，所述每组平行板电极中的两块 圆形极板相距44mm。
[0009] 本实用新型的有益效果：
[0010] 1、本实用新型三维平行板传感器，相对于一维或者二维方向的电场测量传感器， 其测量结果受自身在电场中的方向影响更小，检测准确性和稳定性更高。
[0011] 2、本实用新型三维平行板传感器，相对于一维或者二维方向的电场测量传感器， 其更易于计算其表面电荷与电场的关系，可以更为精确地反映测量点电场强度的大小。
[0012] 3、本实用新型三维平行板传感器，其结构和制作工艺简单，生产成本较低。
【附图说明】
[0013] 图1为本实施例三维平行板传感器的立体结构示意图；
[0014] 图2为一组圆形平行板电极的电压源模型图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
[0016] 如图所示，本实施例三维平行板传感器，包括三组平行板电极，每组平行板电极由 两块圆形极板1组成，六块圆形极板成正六面体形布置，各圆形极板的电极出线2位于圆形 极板的中心部;还包括填充在六块圆形极板之间的中空部以支撑和隔离六块圆形极板的绝 缘体3。
[0017] 本实施例三维平行板传感器，将其置于被测电场中，每一对平行板电极会感应到 与待测电场同频率的感应电荷，传感器通过静电感应原理获得工频信号，并将每一路工频 信号转换为相应的感应电压信号。然后通过模拟信号处理单元完成对传感器输出的感应电 压信号的相应处理，再对模拟电路处理的信号进行AD转换，对数据进行分析处理得到各组 平行板电极对应方向的电场强度值Ex、Ey和Ez，通过公式
「以及综合处理电 路得到测量点的电场强度，完成高压电场的测量。
[0018] 本实施例三维平行板传感器，对一组圆形平行板电极的电路原理分析可以使用一 个带内阻的电压源模型来代替，电压源模型如附图2,图中为等效感应电源，ω为工频电 压角频率，CN为平行板电场传感器的固有电容，Cm为外接测量电容，心为测量电路输入电阻， €为测量系统输入电压，通过计算得到：
[0019]
[0020] 获得测量系统输入电压后，通过系统的后续处理电路可得到其有效值Uirms，则 感应电压4的有效值UCTms为：
[0021]
[0022]设传感器各组两圆形极板的间距为d，各组圆形极板间的感应电压为U，则由公式E=U/d可求得一组圆形极板间的电场强度大小Ei。于是电场有效值EiS:
[0023] .......I"1\ '
[0024] 通过后续处理电路以及公式
便可以得到待测点的电场强度。
[0025] 本实施例三维平行板传感器，相对于一维或者二维方向的电场测量传感器，其测 量结果受自身在电场中的方向影响更小，检测准确性和稳定性更高;并且相对于一维或者 二维方向的电场测量传感器，其更易于计算其表面电荷与电场的关系，可以更为精确地反 映测量点电场强度的大小;而且本实施例三维平行板传感器，其结构和制作工艺简单，生产 成本较低。
[0026] 本实施例中，所述圆形极板为铜板，导电性好，能获得更强的感应电压信号，所述 绝缘体为正方体形环氧树脂体，绝缘性能好，能更好的消除各组平行板电极间的相互影响。
[0027] 本实施例中，所述圆形极板的半径为20mm、厚度为1mm，所述每组平行板电极中的 两块圆形极板相距44mm，采用本结构尺寸能使传感器在检测准确性和制造成本方面的综合 性能更好。
[0028] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种三维平行板传感器，其特征在于:包括三组平行板电极，每组平行板电极由两块 圆形极板组成，六块圆形极板成正六面体形布置，各圆形极板的电极出线位于圆形极板的 中心部;还包括填充在六块圆形极板之间的中空部以支撑和隔离六块圆形极板的绝缘体。2. 根据权利要求1所述的三维平行板传感器，其特征在于:所述圆形极板为铜板，所述 绝缘体为正方体形环氧树脂体。3. 根据权利要求1所述的三维平行板传感器，其特征在于：所述圆形极板的半径为 20_、厚度为1mm，所述每组平行板电极中的两块圆形极板相距44_。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三维平行板传感器，包括三组平行板电极，每组平行板电极由两块圆形极板组成，六块圆形极板成正六面体形布置，各圆形极板的电极出线位于圆形极板的中心部；还包括填充在六块圆形极板之间的中空部以支撑和隔离六块圆形极板的绝缘体。本实用新型三维平行板传感器，相对于一维或者二维方向的电场测量传感器，其测量结果受自身在电场中的方向影响更小，检测准确性和稳定性更高；并且本三维平行板传感器，相对于一维或者二维方向的电场测量传感器，其更易于计算其表面电荷与电场的关系，可以更为精确地反映测量点电场强度的大小；而且本三维平行板传感器，其结构和制作工艺简单，生产成本较低。
【IPC分类】G01R29/12
【公开号】CN205103321
【申请号】CN201520878735
【发明人】秦睿, 杨照光, 安亮亮, 雷俊, 杨勇, 袁芳, 杨柯, 李鹏飞
【申请人】国网甘肃省电力公司电力科学研究院, 国网甘肃省电力公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月6日