一种电压测量微针装置的制作方法

本发明涉及电力工程测量技术，尤其涉及一种电压测量微针装置。

背景技术：

电压与电流的测量操作，是电力工程测量、电力科学研究和电力生产工作中操作频率最多的基本测量操作。电流的测量操作通过“钳形电流互感器”已经实现了在绝缘导线上“直接”进行电流测量，给电力测量工作带来了极大便利。但是，目前，全世界没有哪一个仪表能够在两个绝缘导体上测量出电压。

例如，在电能计量装置的错误接线带电检查、在电能表的现场实负荷校验、在现场反窃电等工作中，经常要测量电能计量装置的电压，此时必须打开计量装置及计量设备的封印和表盖及防护装置，这些无疑大大增加了现场电力工作的繁琐性和困难，更为重要的是：在现场反窃电取证时难以甄别责任的分界，导致窃电证据无法让法庭采信，违法犯罪行为得不到惩处。

再如，低压配电线路均是使用的绝缘导线，经常需要测量绝缘导线间的电压，以免因火线与零线发生错误而造成严重事故，或因电压大小未知而导致电力的非正常使用。但是目前的电压表要想测量出绝缘导线的电压是不可能的。

再如，在电力科学研究中，经常需要测量绝缘导体间的电压，常常需要通过仪器仪表测量出电压数值来确定电功率、电功、(最大)需量、电能量等，目前的电力测量技术水平是做不到“在绝缘导体间测出电压”的。

再如，电力电缆内部导线间电压的测量一直是电力工程测量的盲区，目前的电力测量技术水平望尘莫及。

本发明通过“利用碳纳米材料制成的电压测量微型探针”完全实现了在绝缘导体上“直接”测量出电压数值。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有电力测量技术中存在的缺陷，提供一种电压测量微针装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电压测量微针装置，包括：防护筒膛、推送装置、微型探针和测试导线；

所述推送装置套设在防护筒膛内部；

所述推送装置和微型探针固定连接；微型探针随着推送装置在防护筒膛内部做前后活塞式运动；

所述微型探针是利用碳纳米管制成的微型探针；微型探针的直径范围为10纳米至100纳米；

所述测试导线的一端通过针座与微型探针连接。

按上述方案，所述电压测量微针装置还包括用于促使推送装置在撤除外力后能自动回缩至防护筒膛内的回力弹簧，所述回力弹簧置于防护筒膛内。

按上述方案，所述推送装置包括推杆、针座和推头；整个微型探针置于与推杆中心，推头固定于推杆端部。

按上述方案，所述防护筒膛的前端设置有出针孔。

按上述方案，所述防护筒膛的前端向外延伸设有防护套管，所述防护套管为柔性绝缘护套。

按上述方案，所述防护筒膛的前端为圆柱或圆锥形结构。

按上述方案，所述电压测量微针装置还包括带电指示灯，所述带电指示灯在微型探针接触到绝缘导体的内部金属时发光，带电指示灯发光表示微型探针处于测试状态并警示触电危险。

按上述方案，所述测试导线的另一端置于防护筒膛之外。

按上述方案，所述测试导线置于防护筒膛之外。

按上述方案，所述测试导线的另一端与测试插芯连成一体。

按上述方案，所述测试插芯与电压表、功率表、电能表、相位伏安表、功率因数表、相序表等测量仪器仪表连接，实现包括电压在内的多个电学量的测量。

本发明产生的有益效果是：

1)测量的准确度高：碳纳米管在机械方面具有非常高的机械强度和弹性，在电子学方面具有优良的导体特性。利用这些特性，电压测量微针可以容易地直接与绝缘层内部的裸导体紧密接触，保证了与被测量导体的良好电气连接，从而保证了测量回路的接触电阻极小。

由于本发明利用的是由碳纳米管制成的电压测量探针，电压测量探针本身的电阻R_本身和探针与被测量裸导体的接触电阻R_接触大大小于电压测量回路本身的内电阻R_V，与电阻值非常大的R_V相比，R_本身和R_接触均可忽略不计，因此测量时能大大提高测量的准确度。

2)提高了测量的灵敏度：由于碳纳米管的电流响应快，对小电流敏感，电流密度大，因此可以大大提高测量的灵敏度。

3)保证了测量的安全性：带电气绝缘强度高的绝缘柔性套管和防护筒膛的独特结构设计，在测量电压时微型探针的长度需要伸出多长就伸出多长，微型探针伸出后立即进入被测绝缘导体的绝缘层内部，即微型探针在整个测量过程中均不必裸露在防护筒膛、绝缘套管和被测导体绝缘层外面，保证了测量人员的电气安全；微型探针可回缩式防伤手设计，测量完毕后探针可自动回缩至防护筒膛内，保证测量人员操作时不被探针划伤。本装置在设计构造上，完全实现“盲测”和“点测”以及电气/机械双层保护，保证了电气测量绝对安全和消除了被探针划伤的可能性。

4)测量时省力：由于碳纳米管的直径仅数十纳米，其强度是钢的10倍，因此在电压测量时微型探针非常容易地进入任何绝缘层内部，十分省力。

5)生产成本低：随着纳米材料的广泛应用，其生产成本越来越低，价格已经走低，而且微型探针对纳米材料的用量很少。

6)交、直流两用：本装置能实现交流电压、直流电压的测量。

7)高、低压均可测量：本装置的电压测量强度高，高电压和低电压均可测量。

8)测量过程中不损伤绝缘导体的绝缘层：碳纳米管的直径最小仅数纳米至数十纳米。利用碳纳米管制成的电压测量微针能够毫不损伤绝缘层而进入裸导体表面，测量完毕拔出电压测量微针后，也不会对绝缘层材料造成任何伤害或留下任何针孔痕迹。

9)微型探针本身的电阻极小：电压测量过程中通过测量回路的电流一般非常小(否则会引较大的测量误差)，而碳纳米管的直径仅数十纳米但其电流密度可达铜的100多倍，可以作为超级耐受高电流密度的材料，因此电压测量微针在测量电压过程中的电阻极小，即使长时间测量也不会导致发热问题。

10)测试导线经久耐用：测试导线采用多股软纯铜线制成，护套绝缘层采用绝缘强度高的柔软性能好的绝缘材料制成，机械抗折和电气绝缘以及过流性能极好。

11)灯笼型测试插芯性能优良：带安全防护盖的纯铜灯笼插芯，不仅机械和电气接触性能优良，而且其电气安全性能也得到完全保障。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的配件示意图；

图3是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示，一种电压测量微针装置，包括：防护筒膛2、测试导线4、推送装置3和微型探针1；

推送装置3套设在防护筒膛2内部；防护筒膛的前端21为圆柱或者圆锥形结构，防护筒膛的前端面中央设置有出针孔，防护筒膛的前端头部向外延伸设置防护套管，所述防护套管为柔性绝缘护套；

推送装置3包括推杆、推头32和针座31；整个微型探针置于与推杆连接的针座上，推头固定于推杆端部，微型探针从防护筒膛的前端21伸出合适长度以方便测量。所述推送装置和微型探针固定连接；微型探针随着推送装置在防护筒膛内部做前后活塞式运动；

微型探针是利用碳纳米管制成的微型探针；微型探针的直径范围为10纳米至100纳米；

如图3所示，测试导线4的另一端与测试插芯6连成一体。

当测试插芯6与电压表、功率表、电能表、相位伏安表、功率因数表、相序表等测量仪器仪表连接时，能实现包括电压在内的多个电学量的测量。

为了增强易用性和安全性，让微型探针自动回缩至防护筒膛内，所述电压测量微针装置还包括用于促使推送装置在撤除外力后能回缩至防护筒膛内的回力弹簧22，所述回力弹簧置于防护筒膛内。

本申请的推送装置只要能满足功能，不拘泥其实现形式，此处公开一种常见的推送装置：包括推杆、推头和针座；整个微型探针置于推杆中心，推头固定于推杆端部。

为了确认微型探针是否触碰到绝缘导体内部的金属体，电压测量微针装置还包括带电指示灯5，所述带电指示灯在微型探针接触到绝缘导体的内部金属时发光，带电指示灯发光表示微型探针处于测试状态并警示触电危险。

使用本装置时，测试插芯6与电压表、功率表、电能表、相位伏安表、功率因数表、相序表等测量仪器仪表连接，实现包括电压在内的多个电学量的测量，为防止触电，还为测试插芯6配套设有安全防护盖7。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，如将微型探针的制作材料替换成高强度铜合金或其它类似性能的材料，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。