CN105954602B - 一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法，它包括电机、信号处理电路，在电机的底部机轴设有带屏蔽罩的旋转连接器；在电机的外围由下至上设有屏蔽板、电路板、电路板、屏蔽板；在电机的顶部机轴由下至上设有大气电场感应器绝缘板、大气电场感应器、旋转屏蔽遮挡盘；所述旋转屏蔽遮挡盘为四片风叶状，在每片风叶中各设有一个旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件；在大气电场感应器绝缘板的裸露处设有停车位置传感器，在停车位置传感器的两侧各设有一个停车位置偏移传感器。本发明在出现大气电场信号时，大气电场感应器获取大气雷电电场监测数据；无大气电场信号时，电机停转，完成定位停车，进入定时运转模式；达到全天候、免维护的性能。

Description

一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法

技术领域

本发明涉及一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法。

背景技术

雷电灾害是威胁人类生命财产安全的自然灾害之一，在云地闪击发生之前准确进行预警具有十分重要的意义。由于雷电发生时，大气电场出现剧烈变化，监测大气电场是目前普遍采用的方法。

大气电场静止或者出现变化，电场对地面物体产生影响，物体电子出现对应电场的排布，测试出物体电子排布的电位，就完成了电场检测。目前，检测大气电场有电子式电场传感器、叉簧振动式传感器、转盘式电场传感器等。目前大气电场检测精度高仍属转盘式电场传感器，是目前使用量最大的产品。

转盘式电场传感器由一个控制电机、控制电机带动均布的屏蔽遮挡转盘、电极轴转动连接器、均布豁口的大气电场感应圆盘、屏蔽盘、电机恒速控制电路、电场信号处理电路组成，由于屏蔽遮挡盘不间断的连续运转，转速变化造成测量精度下降、电机损坏或者转速失去控制是转盘式电场传感器普遍存在的问题。

由于转盘式电场传感器的电机在额定负荷下持续运行，轴承处在一个高温度状态运行，特别是在夏季，温度升高轴承润滑性能下降，轴承寿命随着温度升高而下降，在不同环境空气污染颗粒情况下，旋转圆盘、电机需要定期进行维护，避免因转轴阻尼增大使恒速控制电路失控或损坏，以至于电机转速下降导致电场测不准或者损坏。

为了解决这个问题，人们要定时，在3个月或者6个月，派人到现场对转盘式电场传感器进行维护，每年要拆下来寄到工厂进行校对。维护成本增加了产品售价，给客户带来了不必要的负担。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种大气电场信号跟随式测试仪及其测试方法，在没有雷电出现时，测试仪的旋转屏蔽遮挡盘定时运行；当出现雷电电场信号时，测试仪的旋转屏蔽遮挡盘跟随大气电场信号，测试仪的电机驱动旋转屏蔽遮挡盘进入运转状态；这样，电机有效运行时间不到原有的转盘式电场传感器运行时间的十分之一，意味着维护时间延长了10倍以上，能提高测试仪的使用寿命。

本发明是这样实现的，所述一种大气电场信号跟随式测试仪，它包括电机、信号处理电路，在电机的底部机轴设有带屏蔽罩的旋转连接器；在电机的外围由下至上设有屏蔽板、电路板、电路板、屏蔽板；在电机的顶部机轴由下至上设有大气电场感应器绝缘板、大气电场感应器、旋转屏蔽遮挡盘；所述旋转屏蔽遮挡盘为四片风叶状，在每片风叶中各设有一个旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件；所述的大气电场感应器也为四片风叶状，在每片风叶中设有螺丝与大气电场感应器绝缘板相固定；在大气电场感应器绝缘板的裸露处设有停车位置传感器，在停车位置传感器的两侧各设有一个停车位置偏移传感器。

为了防尘，本发明所述测试仪设于一个绝缘外壳内，所述外壳由外壳上盖、外壳底座、与外壳底座相连接的立杆组成。

本发明所述电机的外围由下至上设有屏蔽板、电路板、电路板、屏蔽板，其间隔由间隔支架固定，并经螺丝与外壳底座上的螺口固定。

本发明所述旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件为反射光部件或者磁铁；所述停车位置传感器、停车位置偏移传感器为霍尔传感器、光学传感器、磁感应传感器、涡流传感器、电容传感器中的一种或几种。

本发明所述一种大气电场信号跟随式测试仪的测试方法：

（1）出现大气电场信号时，大气电场感应器获取大气雷电电场监测数据；

（2）电机控制旋转屏蔽遮挡盘旋转将电场信号分割成数字信号；

（3）无大气电场信号时，电机停转，旋转屏蔽遮挡盘停在不遮挡大气电场感应器的位置，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件对准停车位置传感器，完成定位停车，进入定时运转模式；

（4）若由于振动造成旋转屏蔽遮挡盘发生位置偏移，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件没有对准停车位置传感器，停车位置偏移传感器发出信号，调整电机使旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件对准停车位置传感器，完成定位停车，进入定时运转模式。

本发明的有益效果是，它能够克服现今的转盘式电场传感器需要定时维护、定时返厂标校、寿命短的问题。本发明在出现大气电场信号时，大气电场感应器获取大气雷电电场监测数据，电机控制旋转屏蔽遮挡盘旋转将电场信号分割成数字信号；无大气电场信号时，电机停转，旋转屏蔽遮挡盘停在不遮挡大气电场感应器的位置，完成定位停车，进入定时运转模式；达到全天候、无间隙、无损耗、免维护的性能。

附图说明

图1为本发明所述大气电场信号跟随式测试仪的剖示图。

图2为本发明所述大气电场信号跟随式测试仪的分散图。

图3为本发明去掉外壳后旋转屏蔽遮挡盘与大气电场感应器重叠示意图。

图4、图5分别为本发明去掉外壳后旋转屏蔽遮挡盘上的位置信号识别部件偏离停车位置传感器示意图。

图6为本发明去掉外壳后旋转屏蔽遮挡盘上的位置信号识别部件对准停车位置传感器示意图。

图7为电机轴承温度寿命曲线示意图。

图8为电机轴承润滑寿命曲线示意图。

图9为电机工作状态示意图。

图中：1.电机，2. 屏蔽罩，3.旋转连接器，4. 屏蔽板，5.电路板，6.电路板，7. 屏蔽板，8.大气电场感应器绝缘板，9.大气电场感应器，10.旋转屏蔽遮挡盘，11.位置信号识别部件，12.螺丝，13.停车位置传感器，14.停车位置偏移传感器，15.外壳上盖，16.外壳底座，17.立杆，18.间隔支架，19.螺丝，20.螺口,21.润滑充分阶段，22.润滑平衡阶段，23.润滑不足阶段，24.润滑破坏阶段。

具体实施方式

本发明所述一种大气电场信号跟随式测试仪，如图1－6所示，它包括电机1、信号处理电路，在电机1的底部机轴设有带屏蔽罩2的旋转连接器3；在电机1的外围由下至上设有屏蔽板4、电路板5、电路板6、屏蔽板7；在电机1的顶部机轴由下至上设有大气电场感应器绝缘板8、大气电场感应器9、旋转屏蔽遮挡盘10；所述旋转屏蔽遮挡盘10为四片风叶状，在每片风叶中各设有一个旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件11；所述的大气电场感应器9也为四片风叶状，在每片风叶中设有螺丝12与大气电场感应器绝缘板8相固定；在大气电场感应器绝缘板8的裸露处设有停车位置传感器13，在停车位置传感器13的两侧各设有一个停车位置偏移传感器14。为了防尘，本发明所述测试仪设于一个绝缘外壳内，所述外壳由外壳上盖15、外壳底座16、与外壳底座16相连接的立杆17组成。本发明所述电机的外围由下至上设有屏蔽板、电路板、电路板、屏蔽板，其间隔由间隔支架18固定，并经螺丝19与外壳底座16上的螺口20固定。本发明所述旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件11为反射光部件或者磁铁；所述停车位置传感器13、停车位置偏移传感器14为霍尔传感器、光学传感器、磁感应传感器、涡流传感器、电容传感器中的一种或几种。

本发明所述一种大气电场信号跟随式测试仪的测试方法：

（1）出现大气电场信号时，大气电场感应器9获取大气雷电电场监测数据；

（2）电机1控制旋转屏蔽遮挡盘10旋转将电场信号分割成数字信号；

（3）无大气电场信号时，电机1停转，旋转屏蔽遮挡盘10停在不遮挡大气电场感应器9的位置，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件11对准停车位置传感器13，完成定位停车，进入定时运转模式；

（4）若由于振动造成旋转屏蔽遮挡盘10发生位置偏移，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件11没有对准停车位置传感器13，停车位置偏移传感器14发出信号，调整电机1使旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件11对准停车位置传感器13，完成定位停车，进入定时运转模式。

本发明提供的一种大气电场信号跟随式测试仪，在不同环境温度下，控制电路调整电机运转时间和停机时间比，使电机轴承润滑阻尼能够在一个小范围内变化，趋向于准恒阻尼特性，电机能够在长寿命状态运行。本发明的控制电路、运行电机均装在塑料壳体内，保证电机能够在干净的环境下运行。本发明解决了现今的转盘式电场传感器需要几个月就要维护、每年要送厂家标校问题，以及随着运行时间推移测试精度下降问题，做到全天候、无间隙、无损耗、免维护。

下面对电机轴承温度、电机轴承润滑、电机工作状态作进一步阐述：

电机轴承温度寿命曲线如图7所示，k1点是环境温度，k2-k3区间是电机轴承长寿命阶段（a点到b点），k3-k4区间（b点到c点）是寿命缩短阶段，c点轴承发热与散热温度达到平衡，电机在此温度下长期运行，寿命极大缩短。

电机轴承润滑寿命曲线如图8所示，电机出厂时，轴承润滑S1-S2阶段是电机轴承寿命最佳阶段，延长S1-S2阶段是保证电机轴承寿命的重要条件。图8中，标有润滑充分阶段21，润滑平衡阶段22，润滑不足阶段23，润滑破坏阶段24。

电机工作状态如图9所示，电机t0-t1运转，t1-t2静止，t2-t3又开始运转，如此反复。电机在t0-t1运转中产生的轴承温升曲线从T1到a点，对应温度T2。电机停转时温度下降到b点（T1点环境温度），电机启动时轴承温度从c点到d点，如此反复。控制电路根据检测的环境温度，计算出电机t1-t2停车时间，使得电机轴承润滑温度始终处于最佳状态，运转阻力趋于恒定。

本发明克服现今的转盘式电场传感器寿命短的问题，即电机损坏问题，克服电机转速控制电路复杂问题，由于电机轴承始终处于准恒阻尼状态，能够克服大气电场测不准问题。

Claims (5)

1.一种大气电场信号跟随式测试仪，它包括电机、信号处理电路，其特征是：在电机的底部机轴设有带屏蔽罩的旋转连接器；在电机的外围由下至上设有屏蔽板（4）、电路板（5）、电路板（6）、屏蔽板（7）；在电机的顶部机轴由下至上设有大气电场感应器绝缘板、大气电场感应器、旋转屏蔽遮挡盘；所述旋转屏蔽遮挡盘为四片风叶状，在每片风叶中各设有一个旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件；所述的大气电场感应器也为四片风叶状，在每片风叶中设有螺丝与大气电场感应器绝缘板相固定；在大气电场感应器绝缘板的裸露处设有停车位置传感器，在停车位置传感器的两侧各设有一个停车位置偏移传感器。

2.根据权利要求1所述一种大气电场信号跟随式测试仪，其特征是：所述测试仪设于一个绝缘外壳内，所述外壳由外壳上盖、外壳底座、与外壳底座相连接的立杆组成。

3.根据权利要求1所述一种大气电场信号跟随式测试仪，其特征是：所述屏蔽板（4）、电路板（5）、电路板（6）、屏蔽板（7），其间隔由间隔支架固定，并经螺丝与外壳底座上的螺口固定。

4.根据权利要求1所述一种大气电场信号跟随式测试仪，其特征是：所述旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件为反射光部件或者磁铁；所述停车位置传感器为霍尔传感器、光学传感器、磁感应传感器、涡流传感器、电容传感器中的一种或几种；所述停车位置偏移传感器为霍尔传感器、光学传感器、磁感应传感器、涡流传感器、电容传感器中的一种或几种。

5.权利要求1所述一种大气电场信号跟随式测试仪的测试方法：

（1）出现大气电场信号时，大气电场感应器获取大气雷电电场监测数据；

（2）电机控制旋转屏蔽遮挡盘旋转将电场信号分割成数字信号；

（3）无大气电场信号时，电机停转，旋转屏蔽遮挡盘停在不遮挡大气电场感应器的位置，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件对准停车位置传感器，完成定位停车，进入定时运转模式；

（4）若由于振动造成旋转屏蔽遮挡盘发生位置偏移，即旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件没有对准停车位置传感器，停车位置偏移传感器发出信号，调整电机使旋转屏蔽遮挡盘位置信号识别部件对准停车位置传感器，完成定位停车，进入定时运转模式。