用于表面电位测量的可伸缩探头装置的制作方法

本发明涉及电位测量技术领域，特别是涉及用于表面电位测量的可伸缩探头装置。

背景技术：

绝缘子表面电位的测量属于静电测量的范畴，不能用传统的电工仪表进行测量。目前，表面电位的测量方法主要包括粉尘图法，基于泡克尔斯效应的光学测量方法和静电探头法。粉尘图法最初由利希滕贝格于1778年提出，其原理是利用某些带电的有色固体，如带正电的红色的pb3o4，带负电的白黄色的s，会与绝缘子表面的电荷发生吸附效应，比如负电荷会吸附带正电的pb3o4，正电荷会吸附带负电的s。当将这些特殊的固体粉末喷洒在介质表面时，可以根据介质表面的这些固体粉末的颜色分布来判断介质表面的电位极性及电位分布。其优点是方便、直观，缺点是不能定量表征表面电位，且在喷洒粉尘过程中，可能改变介质表面的电位分布。泡克尔斯效应光学测量方法即线性电光效应法，对于不具有对称中心的晶体来说，当其处在电场中时，其折射率的变化与所加的电场强度成正比关系，即在电场不太强时已经表现得比较明显,因而可以通过测量电场作用下晶体折射率的变化来反映电场的变化，但此方法只适用于透明薄膜，对盆式绝缘子固体表面并不适合。

目前静电探头法是目前国际上表面电位测量领域中使用较广泛的方法。静电探头主要由内部感应导体、内部支撑绝缘体和外部接地屏蔽层组成。对绝缘子表面电位进行测量时，将探头垂直于待测介质表面且距离恒定，绝缘子表面电位会在感应导体上激发感应电压，可对输出感应电压进行测量。当只是考察表面电位的分布规律及影响因素，对不同条件下的实验结果进行横向比较时，采用传统的线性标度方法来计算绝缘子表面电位。

对绝缘固体表面来说，常用的测量方法为静电电容探头法，但是由于测量距离的限制，常规的用于表面电位测量的可伸缩探头装置在移动过程中距离绝缘固体表面较近的时候，会对表面电位有较大的影响，影响测量数据的准确性。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种用于表面电位测量的可伸缩探头装置。

一种用于表面电位测量的可伸缩探头装置，包括壳体、探芯、触头和接地端子，所述壳体上设置有导向结构，所述探芯滑动设置于所述导向结构上，所述壳体与所述触头以及所述接地端子连接，所述探芯与所述触头滑动抵接，且所述探芯活动抵接于所述接地端子上。

上述实施例中的所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置，通过将探芯抵接于待测物体上以对待测物体上的表面电位进行测量，对待测物体表面横向的多个点进行测量时，测量完当前位置的表面电位后滑动探芯，使得探芯缩回至壳体上，使得探芯远离待测物体的表面，避免移动用于表面电位测量的可伸缩探头装置时探芯影响待测物体的表面电位，同时，探芯缩回至壳体上时，探芯抵接于所述接地端子，释放探芯上的残留电位，当再次通过探芯对待测物体进行测试时，能避免探芯上的残留电位影响下个位置的表面电位，从而进一步地避免探芯影响待测物体的表面电位，提升用于表面电位测量的可伸缩探头装置测量表面电位的准确性。

在其中一个实施例中，所述触头开设有限位通道，所述探芯穿设于所述限位通道内，且与所述限位通道的侧壁滑动抵接。

在其中一个实施例中，还包括绝缘支撑件，所述绝缘支撑件设置于所述壳体上，所述导向结构设置于所述绝缘支撑件上。

在其中一个实施例中，所述导向结构为开设于所述绝缘支撑件的滑动通道，所述探芯穿设于所述滑动通道内，且与所述滑动通道的侧壁滑动抵接。

在其中一个实施例中，所述绝缘支撑件的外侧表面凸起设置有凸块。

在其中一个实施例中，还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述壳体连接，所述弹性件的另一端与所述探芯连接。

在其中一个实施例中，所述弹性件为弹簧。

在其中一个实施例中，还包括第一电磁铁和磁性件，所述第一电磁铁和所述磁性件中的其中一个设置于所述壳体上，另一个设置于所述探芯上，所述第一电磁铁与所述磁性件相互吸合使所述探芯沿所述导向结构滑动。

在其中一个实施例中，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩与所述壳体连接，所述屏蔽罩开设有屏蔽通道，所述探芯至少部分穿设于所述屏蔽通道内。

在其中一个实施例中，还包括信号输出模块，所述触头与所述信号输出模块电连接。

附图说明

图1为一个实施例的用于表面电位测量的可伸缩探头装置的一个状态下的剖面结构示意图；

图2为一个实施例的用于表面电位测量的可伸缩探头装置的另一个状态下的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，一种用于表面电位测量的可伸缩探头装置10，包括壳体100、探芯200、触头300和接地端子400，所述壳体100上设置有导向结构，所述探芯200滑动设置于所述导向结构上，所述壳体100与所述触头300以及所述接地端子400连接，所述探芯200与所述触头300滑动抵接，且所述探芯200活动抵接于所述接地端子400上。本实施例中，所述探芯200在伸缩的过程中与所述触头300持续滑动抵接，也就是说，所述探芯200沿所述导向结构滑动过程中，所述探芯200始终与所述触头300滑动接触，所述触头300用于与信号输出模块310电连接，且用于使探芯200和信号输出模块310始终保持电连接状态，以使得探芯200测量的表面电位能持续地传导给信号输出模块310。本实施例中，所述探芯200沿所述导向结构滑动，且所述探芯200随着滑动至少部分凸出于所述壳体100设置，以使得探芯200的凸出部分与待测物体接触，使检测更加方便。

本实施例中，壳体的内部开设有安装腔，所述导向结构设置于安装腔内，安装腔具有一通孔，探芯活动设置于安装腔内，且探芯活动插设于所述通孔，探芯至少部分凸出于通孔，所述触头设置于安装腔内，接地端子设置于安装腔远离通孔的一端的侧壁，这样，当探芯沿着安装腔内的导向结构滑动时，探芯将朝向通孔的外部滑动，使得的一端探芯伸出通孔外，当探芯反向运动后，探芯的另一端抵接于接地端子。

请参阅图1，上述实施例中的所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10，通过将探芯200抵接于待测物体上以对待测物体上的表面电位进行测量，对待测物体表面横向的多个点进行测量时，测量完当前位置的表面电位后滑动探芯200，使得探芯200缩回至壳体100上，使得探芯200远离待测物体的表面，避免移动用于表面电位测量的可伸缩探头装置10时探芯200影响待测物体的表面电位，同时，请参阅图2，探芯200缩回至壳体100内时，探芯200抵接于所述接地端子400，释放探芯200上的残留电位，当再次通过探芯200对待测物体进行测试时，能避免探芯200上的残留电位影响下个位置的表面电位，从而进一步地避免探芯200影响待测物体的表面电位，提升用于表面电位测量的可伸缩探头装置10测量表面电位的准确性。

如图1和图2所示，在一个实施例中，所述壳体100开设有安装腔101，所述安装腔101具有一通孔102，所述探芯200活动穿设所述通孔102，所述导向结构设置于所述安装腔101的侧壁，所述接地端子400设置于所述安装腔101的侧壁，所述探芯200的部分设置于所述安装腔101内，且所述探芯200的至少部分活动设置于所述安装腔101外，也就是说，所述探芯200的至少部分活动凸出于所述壳体100的外侧。

在其中一个实施例中，所述探芯的材料为紫铜，紫铜具有良好的导电性。一个实施例中，所述探芯的形状为圆柱状，使得探芯上各处的电荷均匀传导和分布，使得测试结果更为准确。一个实施例中，所述探芯的截面直径为1mm，总长度为60mm。

在其中一个实施例中，所述接地端子由黄铜构成，置于探芯的一侧，与所述探芯的其中一端对应设置，且所述接地端子还与接电线相连，接电线用于接地，当探芯收回壳体时，探芯与接地端子接触，起到释放残留电位的作用。黄铜在兼顾导电性的前提下，具有比紫铜更好的硬度，因测量过程中探芯需要多次触碰接地端子，黄铜制成的接地端子具有良好的硬度，降低接触端子在抵接过程中损坏，能延长接地端子的使用寿命。

为使得触头300更稳定地与所述探芯200滑动抵接，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述触头300开设有限位通道301，所述探芯200穿设于所述限位通道301内，且与所述限位通道301的侧壁滑动抵接。通过将探芯200穿设在限位通道301内，探芯200滑动过程中将沿着限位通道301滑动，避免了探芯200偏位，从而使得探芯200更稳定地与所述触头300滑动抵接，且同时起到对探芯200往复运动进行限位的作用。

为使表面电位的测量数据更加精确，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10还包括绝缘支撑件800，所述绝缘支撑件800设置于所述壳体100上，所述绝缘支撑件800置于壳体100与探芯200之间，对探芯200起到支撑与绝缘的作用，所述导向结构设置于所述绝缘支撑件800上。所述绝缘支撑件800为壳体和探芯提供绝缘作用，能减少电荷泄露，从而令测量数据更加精确。

为进一步地避免电荷泄露，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述导向结构为开设于所述绝缘支撑件800的滑动通道801，所述探芯200穿设于所述滑动通道801内，且与所述滑动通道801的侧壁滑动抵接。一方面，滑动通道801对探芯200起到导向作用，使得探芯200沿滑动通道801滑动，另一方面，滑动通道801开设于绝缘支撑件800上，使得探芯200容置于绝缘支撑件800内，使得绝缘支撑件800进一步减少电荷泄露，从而令测量数据更加精确。

为进一步地减少电荷泄露，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述绝缘支撑件800的外侧表面凸起设置有凸块810。所述凸块810增加了所述绝缘支撑件800外侧表面的爬电距离，从而进一步减少电荷泄露，从而令测量数据更加精确。在一个实施例中，所述凸块810的数量为多个，从而进一步增加爬电距离，减少电荷泄露。在一个实施例中，各所述凸块810沿所述绝缘支撑件800的径向方向凸起设置。在一个实施例中，各所述凸块810沿所述绝缘支撑件800的轴向间隔设置，也就是说，所述绝缘支撑件800呈伞裙结构，从而增加爬电距离，减少电荷泄露。

一个实施例中，所述绝缘支撑件800的材料为橡胶。一个实施例中，所述绝缘支撑件800的材料为塑料。

为方便所述探芯200复位，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10还包括弹性件500，所述弹性件500的一端与所述壳体100连接，所述弹性件500的另一端与所述探芯200连接。本实施例中，将所述探芯200收回至壳体100时，所述弹性件500的弹性势能增加，当未在探芯200上施加作用力时，弹性件500弹性势能下降，并推动探芯200凸出于所述壳体100外侧，以使得探芯200复位。

在其中一个实施例中，所述弹性件为弹簧，在探芯向接地端子运动时，弹簧被压缩，弹簧获得弹性势能，随后，探芯不受其他外力时，弹簧对探芯做功，通过弹性将探芯从通孔推出，使得探芯伸出。在一个实施例中，所述弹性件为弹片。

为驱动所述探芯200在导向结构上滑动，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10还包括第一电磁铁610和磁性件620，所述第一电磁铁610和所述磁性件620中的其中一个设置于所述壳体100上，另一个设置于所述探芯200上，所述第一电磁铁610与所述磁性件620相互吸合使所述探芯200沿所述导向结构滑动。本实施例中，所述第一电磁铁610在通电状态下，吸引所述磁性件620，从而使得探芯200在导向结构上滑动。

在其中一个实施例中，如图1和图2所示，所述第一电磁铁610设置于所述壳体100上，所述磁性件620设置于所述探芯200上，所述第一电磁铁610在通电状态下，吸引所述磁性件620，且驱动所述探芯200沿所述导向结构滑动，使得探芯200收纳所述壳体100内侧，同时所述弹性件500获得弹性势能，所述探芯200抵接于所述接地端子400，释放探芯200上的电荷。接着，使所述第一电磁铁610断电，所述弹性件500弹性势能下降，并驱动所述探芯200沿所述导向结构滑动，且使得所述探芯200凸出于所述壳体100的外侧，同时断开所述探芯200与所述接地端子400的连接，以对待测物体的表面电位进行下一次测量。本实施例中，所述第一电磁铁610设置于所述安装腔101的侧壁上，所述安装腔101的侧壁开设有通电孔(图未示)，所述通电孔用于穿设电线(图未示)，所述电线的一端与所述第一电磁铁610电连接，所述电线的另一端用于与电磁组控制器900连接，以通过电磁组控制器900向第一电磁铁610通电。本实施例中，第一电磁铁610和磁性件620均具有较小的体积，能安装在紧凑的空间里，避免增加用于表面电位测量的可伸缩探头装置10的体积，使得用于表面电位测量的可伸缩探头装置10保持轻便。

如图1和图2所示，一个实施例中，所述磁性件620与所述探芯200之间设置有绝缘体820，所述绝缘体820用于隔绝所述探芯200与所述磁性件620之间的电荷传导，避免电荷在所述探芯200与所述磁性件620之间传导，以使得探芯200上的电位与待测物体上的表面电位相符，使得测量结果更加准确。本实施例中，所述弹性件500的第一端与所述第一电磁铁610连接，所述弹性件500的第二端与所述磁性件620连接，即所述弹性件500通过所述第一电磁铁610与所述壳体100连接，所述弹性件500通过所述磁性件620以及所述绝缘体820与所述探芯200连接。

另一个实施例中，所述磁性件设置于所述壳体上，所述第一电磁铁设置于所述探芯上。本实施例中，所述探芯与所述第一电磁铁之间设置有绝缘体，以使得探芯上的电位与待测物体的表面电位相符，使测量结果准确。

为实现所述磁性件的磁性功能，在其中一个实施例中，所述磁性件为铁。在其中一个实施例中，所述磁性件为钴。在其中一个实施例中，所述磁性件为镍。铁钴镍具有磁性，使用铁或钴或镍制成磁性件，使得通电状态下的第一电磁铁能吸引所述磁性件。

为实现所述磁性件的磁性功能，在其中一个实施例中，所述磁性件为铁合金。在其中一个实施例中，所述磁性件为钴合金。在其中一个实施例中，所述磁性件为镍合金。铁钴镍具有磁性，使用这些金属的合金制成磁性件，使得通电状态下的第一电磁铁能吸引所述磁性件。

在其中一个实施例中，所述磁性件为镧系合金。镧系合金具有磁性，由镧系合金制成磁性件，使得通电状态下的第一电磁铁能吸引所述磁性件。

为使所述第一电磁铁吸合所述磁性件，在其中一个实施例中，所述第一电磁铁包括第一铁芯和第一线圈，所述第一线圈沿所述第一铁芯的外侧表面螺旋设置，也就是说，所述第一线圈套设于所述第一铁芯上，所述第一线圈通电后，所述第一铁芯被所述第一线圈的磁场磁化，磁化后的所述第一铁芯具有磁性，以此吸合所述磁性件。本实施例中，所述电线与所述第一线圈电连接。

在一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置包括第二电磁铁和第三电磁铁，所述第二电磁铁设置于所述壳体上，所述第三电磁铁设置于所述探芯上，所述第二电磁铁和所述第三电磁铁相互吸合使所述探芯沿所述导向结构滑动。本实施例中，所述第二电磁铁与所述第三电磁铁分别通电，使得所述第二电磁铁与所述第三电磁铁相互吸合，使得所述探芯沿所述导向结构滑动，使得探芯收纳所述壳体内侧，同时所述弹性件获得弹性势能，所述探芯抵接于所述接地端子，释放探芯上的电荷。接着，使所述第二电磁铁与所述第三电磁铁断电，所述弹性件弹性势能下降，并驱动所述探芯沿所述导向结构滑动，且使得所述探芯凸出于所述壳体的外侧，同时断开所述探芯与所述接地端子的连接，以对待测物体的表面电位进行下一次测量。

为实现所述第二电磁铁和第三电磁铁的磁性功能，在其中一个实施例中，所述第二电磁铁包括第二铁芯和第二线圈，所述第二线圈沿所述第二铁芯的外侧表面螺旋设置，第二线圈通电后，第二铁芯被第二线圈的磁场磁化，磁化后的第二铁芯具有磁性，所述第三电磁铁包括第三铁芯和第三线圈，所述第三线圈沿所述第三铁芯的外侧表面螺旋设置，第三线圈通电后，第三铁芯被第三线圈的磁场磁化，磁化后的第三铁芯具有磁性，本实施例中，所述第二线圈与所述第三线圈的电流方向相同且绕向相反，当所述第二电磁铁和所述第三电磁铁分别处于通电状态时，所述第二电磁铁和所述第三电磁铁相互吸合。另一实施例中，所述第二线圈与所述第三线圈的电流方向相反且绕向相同，当所述第二电磁铁和所述第三电磁铁分别处于通电状态时，所述第二电磁铁和所述第三电磁铁相互吸合。

为使得所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10的测量结果更加准确，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10还包括屏蔽罩700，所述屏蔽罩700与所述壳体100连接，所述屏蔽罩700开设有屏蔽通道，所述探芯200至少部分穿设于所述屏蔽通道内，屏蔽通道与安装腔连通。所述屏蔽罩700能对探芯200起到静电屏蔽的作用，消除空间电磁干扰，从而避免对测量结果造成干扰，使得测量更加准确。本实施例中，所述屏蔽罩700绕所述探芯200凸出于所述壳体100一端的外侧表面设置，即所述屏蔽罩700绕所述探芯200与待测物体接触的一端设置。以对探芯200起到静电屏蔽的作用，消除空间电磁干扰，使测量结果更准确。

为使得屏蔽效果更好，在一个实施例中，所述屏蔽罩的材质为铝。在一个实施例中，所述屏蔽罩的材质为铝合金，铝和铝合金具有优秀的屏蔽性能。

为输出探芯200测量到的表面电位数据，如图1和图2所示，在其中一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置10还包括信号输出模块310，所述触头300与所述信号输出模块310电连接。本实施例中，所述壳体100上开设有输出孔，所述输出孔与所述安装腔101连通，所述信号输出模块310穿设于所述输出孔内，所述触头300设置于所述安装腔101内，所述信号输出模块310的一端与位于所述安装腔101内的所述触头300连接，所述信号输出模块310的另一端设置于所述安装腔101外，所述信号输出模块310远离所述触头300的一端用于与电位测试仪本体电连接，以将表面电位数据反映于电位测试仪本体上。

在其中一个实施例中，所述信号输出模块包括sma接口(sub-miniature-a，超小型-a型)，所述sma接口用于与电位测试仪本体连接。

为进一步防止所述探芯上的电荷影响到待测物体的表面电位，在一个实施例中，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置还包括拨片，所述拨片的一端与所述壳体绕性连接，所述拨片的另一端为自由端，所述拨片活动盖设于所述通孔上。本实施例中，所述拨片的数量为多个，各所述拨片绕所述通孔设置，各所述拨片活动盖设于所述通孔上。具体地，所述拨片具有绝缘性，也就是说，所述拨片为绝缘拨片，且所述拨片具有柔性，也就是说，所述拨片为绝缘柔性拨片，各所述拨片活动封闭所述通孔，本实施例中，当所述探芯凸出于所述壳体时，所述拨片的自由端抵接在所述探芯的外侧表面，因此，探芯能顺利地对待测物体进行测量，当所述探芯收回至安装腔内时，所述拨片活动盖设于所述通孔，且封闭所述通孔，由于拨片具有绝缘性能，因此能防止探芯的电荷泄露到待测物体表面，从而避免影响待测物体的表面电位，令测量更加准确。具体地，每一所述拨片的截面呈三角形，每一所述拨片的两个边角与所述壳体连接，且另一个边角为自由端，各所述拨片盖设于所述通孔时，各所述拨片拼接形成多边形，盖设于所述通孔上，该结构能保证所述探芯顺利地穿过所述拨片，即所述探芯能顺利地推动各所述拨片的自由端，从而凸出于壳体设置，当探芯收回至安装腔时，各所述拨片的自由端相互靠近，使得各所述拨片拼接形成多边形，盖设于所述通孔上，防止电荷泄露。

一个实施例中，所述拨片的材质为橡胶。一个实施例中，所述拨片的材质为有机硅橡胶。

值得一提的是，所述用于表面电位测量的可伸缩探头装置可以简称为可伸缩探头装置，也可以简称为探头装置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。