CN106019199A - 冲击分压器线性度校准用环形电容分压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冲击分压器线性度校准用环形电容分压器。其中，该电容分压器包括：导电的壳体和导杆、低压臂和数据采集装置；其中，导杆穿设于壳体，并且，导杆与壳体的穿设部位之间为绝缘连接，导杆的第一端用于与冲击电压发生器相连接，导杆的第二端用于与电压分压器相连接；低压臂置于壳体内，低压臂包括电容体，电容体的第一端与壳体电连接，电容体的第二端与导杆电连接；数据采集装置的第一输入端与电容体的第一端电连接，数据采集装置的第二输入端与电容体的第二端电连接，用于采集电容体的电压。本发明的电容分压器内部结构为纯电容结构，不存在电感，导杆代替高压引线，抗干扰能力强，使得冲击电压分压器线性度的测量更加准确。

Description

冲击分压器线性度校准用环形电容分压器
技术领域
本发明涉及电测技术领域，具体而言，涉及一种冲击分压器线性度校准用环形电容分压器。
背景技术
目前，线性度作为衡量电阻分压器的关键技术参数，在冲击电压量值溯源研究和量值传递中作为一个不容忽视的不确定度组成分量，表征为外施电压的变化，分压器分压比的变化。无论是冲击电压量值溯源研究，还是分压器的型式试验、出厂试验、例行试验以及周期校准中线性度测量都是必要测量项目。
而现有的用于测量冲击电压分压器线性度的分压器，内部结构有电容和弱阻尼，存在电感，频率响应差；冲击电压发生器与用于测量冲击电压分压器线性度的分压器的连接线、以及用于测量冲击电压分压器线性度的分压器和电压分压器的连接线均采用高压引线，而高压引线杂散电感高，阻尼电阻大，抗干扰能力差，使得冲击电压分压器线性度的测量不准确。
发明内容
鉴于此，本发明提出了一种冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，旨在解决现有分压器频率响应差、杂散电感高，抗干扰能力差，导致冲击电压分压器线性度测量不准确的问题。
一个方面，本发明提出了一种冲击分压器线性度校准用环形电容分压器。该冲击分压器线性度校准用环形电容分压器包括：导电的壳体和导杆、低压臂和数据采集装置；其中，所述导杆穿设于所述壳体，并且，所述导杆与所述壳体的穿设部位之间为绝缘连接，所述导杆的第一端用于与冲击电压发生器相连接，所述导杆的第二端用于与电压分压器相连接；所述低压臂置于所述壳体内，所述低压臂包括电容体，所述电容体的第一端与所述壳体电连接，所述电容体的第二端与所述导杆电连接；所述数据采集装置的第一输入端与所述电容体的第一端电连接，所述数据采集装置的第二输入端与所述电容体的第二端电连接，用于采集所述电容体两端的电压。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述电容体由多个沿圆周等分布的电容并联而成。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述低压臂还包括：匹配电阻；其中，所述匹配电阻的第一端与所述数据采集装置的第二输入端电连接，所述匹配电阻的第二端与各所述电容的第二端电连接。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述低压臂还包括：第一电路板和第二电路板；其中，所述第一电路板与所述壳体电连接，所述第二电路板与所述导杆电连接；并且，各所述电容的第一端通过所述第一电路板相连通，各所述电容的第二端通过所述第二电路板相连通，所述匹配电阻的第二端与所述第二电路板电连接；所述数据采集装置的第一输入端与所述第一电路板电连接。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述第一电路板和所述第二电路板并列设置，所述匹配电阻和所述电容体均置于所述第一电路板和所述第二电路板之间；所述第一电路板开设有第一通孔，所述第一通孔中设置有绝缘环，所述匹配电阻的第一端与所述数据采集装置的第二输入端之间的连线穿设于所述绝缘环；所述第二电路板设置有导电的连接杆，所述连接杆与所述导杆电连接。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述低压臂还包括：屏蔽壳；其中，所述电容体、所述匹配电阻、所述第一电路板和所述第二电路板均置于所述屏蔽壳内；所述屏蔽壳为一端开口的导电壳体，所述屏蔽壳的开口端盖设有第一绝缘盖，所述第一绝缘盖开设有第二通孔，所述连接杆穿设于所述第二通孔；所述屏蔽壳与所述壳体电连接，并且，所述第一电路板与所述屏蔽壳电连接；所述屏蔽壳开设有第三通孔，所述匹配电阻与所述数据采集装置的连接线、以及所述第一电路板与所述数据采集装置的连接线均穿设于所述第三通孔。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，还包括：置于所述壳体内的衰减器；其中，所述第一电路板与所述衰减器的第一输入端电连接，所述匹配电阻的第一端与所述衰减器的第二输入端电连接，所述衰减器的第一输出端与所述数据采集装置的第一输入端电连接，所述衰减器的第二输出端与所述数据采集装置的第二输入端电连接。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述数据采集装置置于所述壳体内。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，所述壳体为两端开口的环形体，并且，所述壳体开口的两端均盖设有第二绝缘盖，两个所述第二绝缘盖同轴开设有第四通孔，所述导杆穿设于所述第四通孔，所述导杆的两端均伸出所述壳体外一段距离。
进一步地，上述冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，还包括：阻尼电阻；其中，所述导杆的第一端设置有安装孔，所述阻尼电阻安装于所述安装孔，并且，所述阻尼电阻置于所述壳体外。
本发明中的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器内部结构为纯电容结构，不存在电感，频率响应好，用导杆代替冲击电压发生器与冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的连接线、以及冲击分压器线性度校准用环形电容分压器与电压分压器的连接线，杂散电感低，阻尼电阻小，抗干扰能力强，使得冲击电压分压器线性度的测量更加准确。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器中，低压臂的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器在使用状态的接线图；
图4为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的等效电路示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参见图1，图1为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的结构示意图。如图所示，该装置包括导电的壳体1和导杆2、低压臂3和数据采集装置4。
导杆2可以穿设于壳体1，具体地，导杆2的轴线可以与壳体1的轴线平行，壳体1可以为两端开口的环形体，该环形体的截面形状可以为圆形，也可以为方形等形状，具体形状可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。导杆2与壳体1的穿设部位之间为绝缘连接。具体地，可以在壳体1开口的两端均盖设有第二绝缘盖11，两个第二绝缘盖11同轴开设有第四通孔(图中未标出)，导杆2穿设于第四通孔，并且，导杆2的两端均伸出壳体1外一段距离。
参见图2，图2为低压臂的结构示意图。低压臂3可以包括电容体31，电容体31可以为一个电容，也可以由多个沿圆周分布的电容311并联而成，并且，电容体31的第一端(图1所示的左端)与壳体1电连接，电容体31的第二端(图1所示的左端)与导杆2电连接。
数据采集装置4可以置于壳体1内，也可以置于壳体1外，并且，数据采集装置4的第一输入端与电容体31的第一端电连接，数据采集装置4的第二输入端与电容体31的第二端电连接，数据采集装置4用于采集电容体31两端的电压，并且，数据采集装置4的输出端可以通过光纤与PC机13相连接，数据采集装置4可以通过绝缘支撑杆固定于壳体1内部。
参见图3，图3为本发明实施例提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器使用状态的接线图。测量时，首先将导杆2的第一端与冲击电压发生器5相连接，将导杆2的第二端与电压分压器6相连接。导杆2的第一端为电压输入端，调节该冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的输入电压，数据采集装置4采集电容体31两端的输出电压并将采集到的电容体31两端的输出电压传输到PC机13，PC机13将电容体31两端的输出电压转换成图形，观察在不同输入电压下电容体31两端的输出电压是否成线性，并与已知线性度相比较，得到电压分压器6的线性度。
另外，当冲击高电压施加于该冲击分压器线性度校准用环形电容分压器时，壳体1和接地体或接地墙之间会存在杂散电容14，而杂散电容14的电容量为pF级，该杂散电容14为该冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的高压臂电容。
与现有分压器相比，本发明提供的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器内部结构为纯电容结构，不存在电感，频率响应好，采用导杆2来代替高压引线，使得杂散电感降低，阻尼电阻变小，抗干扰能力强，使得冲击电压分压器线性度的测量更准确。
上述实施例中低压臂3还可以包括：匹配电阻32。其中，匹配电阻32的第一端(图1所示的上端)与数据采集装置4的第二输入端电连接。具体的，匹配电阻32的第一端与数据采集装置4的第二输入端的连接线可以为电缆。匹配电阻32的第二端(图1所示的下端)与各电容311的第二端电连接，也就是说，在电容311的第二端与数据采集装置4的第二输入端之间增设匹配电阻32。具体实施时，匹配电阻32可以置于多个沿圆周等分布的并联电容311所形成的圆周内。
本实施例中，在电容311的第二端与数据采集装置4的第二输入端之间串联匹配电阻32，匹配电阻32可以匹配电缆的波阻抗，减小了电缆中的波形折反射，增强了冲击电压分压器线性度的测量准确性。
上述实施例中，低压臂3还可以包括：第一电路板33和第二电路板34。其中，第一电路板33与壳体1电连接，第二电路板34与导杆2电连接。电容体31的第一端与第一电路板电连接，各电容311的第一端通过第一电路板内部连线相连通，第一电路板33与数据采集装置4的第一输入端电连接，通过第一电路板33，实现了电容体31的第一端与壳体1之间的电连接，同时，也实现了电容体31的第一端与数据采集装置之间的电连接。电容体31的第二端与第二电路板电连接，各电容311的第二端通过第二电路板内部连线相连通，通过第二电路板，实现了电容体31的第二端与导杆2之间的电连接。匹配电阻32的第一端与数据采集装置的第二输入端的连接线需绝缘穿过第一电路板33，故第一电路板33可以开设有第一通孔(图中未标出)，并且，可以在第一通孔中设置绝缘环7，匹配电阻32的第一端与数据采集装置的第二输入端的连接线穿设于绝缘环7。匹配电阻32的第二端与第二电路板34内部连线电连接，通过第二电路板34，实现了匹配电阻32的第二端与电容体31的第二端之间的电连接，第二电路板34可以设置有导电的连接杆8，连接杆8与第二电路板34的内部连线电连接，并且，连接杆8与导杆2电连接，通过连接杆8，实现了电容体31的第二端、以及匹配电阻32的第二端均与导杆2之间的电连接。
具体实施时，第一电路板33和第二电路板34并列设置，匹配电阻32和电容体31均置于第一电路板33和第二电路板34之间。电路板可以为线路板，也可以为PCB板，也可以为其他形式的电路板，具体形式可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。需要说明的是，第二电路板34可以通过导电的连接杆8与导杆2电连接，第二电路板34也可以通过其他导电构件与导杆2电连接，具体形式可以根据实际情况来确定，本实施例对其不做任何限定。
上述实施例中，低压臂3还可以包括：屏蔽壳35。其中，电容体31、匹配电阻32、第一电路板33和第二电路板34均置于屏蔽壳35内。屏蔽壳35可以为一端开口的导电壳体，屏蔽壳35与壳体1电连接，第一电路板33上的用于连通各电容311第一端的线路与屏蔽壳35电连接，通过屏蔽壳35，实现了电容体31的第一端与壳体1之间的电连接。第二电路板34与屏蔽壳35绝缘，具体的，可以在屏蔽壳35的开口端盖设有第一绝缘盖9，并且，第一绝缘盖9开设有第二通孔(图中未标出)，用于连接杆8的穿设。匹配电阻32的第一端与数据采集装置的第二输入端之间的连接线、以及第一电路板33与数据采集装置4之间的连接线均需穿设于屏蔽壳35，故屏蔽壳35还可以开设第三通孔(图中未标出)，用于穿设匹配电阻32的第一端与数据采集装置的第二输入端之间的连接线、以及第一电路板33与数据采集装置4之间的连接线。
具体实施时，第一绝缘盖9可以通过螺栓连接于屏蔽壳35。屏蔽壳35可以通过螺栓与壳体1电连接，第一电路板33可以通过螺栓与屏蔽壳35电连接。
本实施例中，将电容体31置于屏蔽壳35内，屏蔽壳35可以屏蔽外界杂散电容，使得冲击电压分压器线性度的测量结果更准确。
上述实施例中，还可以包括：置于壳体1内的衰减器10。其中，衰减器10连接于低压臂3和数据采集装置4之间。具体地，第一电路板33与衰减器10的第一输入端电连接，匹配电阻32的第一端与衰减器10的第二输入端电连接，衰减器10的第一输出端与数据采集装置4的第一输入端电连接，衰减器10的第二输出端与数据采集装置4的第二输入端电连接。
本实施例中，由于数据采集装置4的测量电压不能高于10V，并且，电容体31的容量不能太大，故采用衰减器10用来降低电容体31两端的电压。
上述实施例中还可以包括阻尼电阻12。其中，导杆1的第一端设置有安装孔，阻尼电阻12安装于安装孔，并且，阻尼电阻12置于壳体1外。
具体实施时，可以在导杆1的第一端设置有安装孔，将阻尼电阻12安装于安装孔内，也可以用螺杆将阻尼电阻12固定于导杆1的第一端。
本实施例中，阻尼电阻12安装于导杆1，能有效减小导杆1上杂散电容引起的振荡。
综上所述，本实施例中的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器内部结构为纯电容结构，不存在电感，频率响应好，用导杆代替冲击电压发生器与冲击分压器线性度校准用环形电容分压器的连接线、以及冲击分压器线性度校准用环形电容分压器与电压分压器的连接线，杂散电感低，阻尼电阻小，抗干扰能力强，使得冲击电压分压器线性度的测量更加准确。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，用于测量冲击电压分压器的线性度，其特征在于，包括：导电的壳体(1)和导杆(2)、低压臂(3)和数据采集装置(4)；其中，
所述导杆(2)穿设于所述壳体(1)，并且，所述导杆(2)与所述壳体(1)的穿设部位之间为绝缘连接，所述导杆(2)的第一端用于与冲击电压发生器(5)相连接，所述导杆(2)的第二端用于与电压分压器(6)相连接；
所述低压臂(3)置于所述壳体(1)内，所述低压臂(3)包括电容体(31)，所述电容体(31)的第一端与所述壳体(1)电连接，所述电容体(31)的第二端与所述导杆(2)电连接；
所述数据采集装置(4)的第一输入端与所述电容体(31)的第一端电连接，所述数据采集装置(4)的第二输入端与所述电容体(31)的第二端电连接，用于采集所述电容体(31)两端的电压。
2.根据权利要求1所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，
所述电容体(31)由多个沿圆周等分布的电容(311)并联而成。
3.根据权利要求2所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，所述低压臂(3)还包括：匹配电阻(32)；其中，
所述匹配电阻(32)的第一端与所述数据采集装置(4)的第二输入端电连接，所述匹配电阻(32)的第二端与各所述电容(311)的第二端电连接。
4.根据权利要求3所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，所述低压臂(3)还包括：第一电路板(33)和第二电路板(34)；其中，
所述第一电路板(33)与所述壳体(1)电连接，所述第二电路板(34)与所述导杆(2)电连接；并且，各所述电容(311)的第一端通过所述第一电路板(33)相连通，各所述电容(311)的第二端通过所述第二电路板(34)相连通，所述匹配电阻(32)的第二端与所述第二电路板(34)电连接；
所述数据采集装置(4)的第一输入端与所述第一电路板(33)电连接。
5.根据权利要求4所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，
所述第一电路板(33)和所述第二电路板(34)并列设置，所述匹配电阻(32)和所述电容体(31)均置于所述第一电路板(33)和所述第二电路板(34)之间；
所述第一电路板(33)开设有第一通孔，所述第一通孔中设置有绝缘环(7)，所述匹配电阻(32)的第一端与所述数据采集装置(4)的第二输入端之间的连线穿设于所述绝缘环(7)；
所述第二电路板(34)设置有导电的连接杆(8)，所述连接杆(8)与所述导杆(2)电连接。
6.根据权利要求5所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，所述低压臂(3)还包括：屏蔽壳(35)；其中，
所述电容体(31)、所述匹配电阻(32)、所述第一电路板(33)和所述第二电路板(34)均置于所述屏蔽壳(35)内；
所述屏蔽壳(35)为一端开口的导电壳体，所述屏蔽壳(35)的开口端盖设有第一绝缘盖(9)，所述第一绝缘盖(9)开设有第二通孔，所述连接杆(8)穿设于所述第二通孔；
所述屏蔽壳(35)与所述壳体(1)电连接，并且，所述第一电路板(33)与所述屏蔽壳(35)电连接；
所述屏蔽壳(35)开设有第三通孔，所述匹配电阻(32)与所述数据采集装置(4)的连接线、以及所述第一电路板(33)与所述数据采集装置(4)的连接线均穿设于所述第三通孔。
7.根据权利要求1所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，还包括：置于所述壳体(1)内的衰减器(10)；其中，
所述第一电路板(33)与所述衰减器(10)的第一输入端电连接，所述匹配电阻(32)的第一端与所述衰减器(10)的第二输入端电连接，所述衰减器(10)的第一输出端与所述数据采集装置(4)的第一输入端电连接，所述衰减器(10)的第二输出端与所述数据采集装置(4)的第二输入端电连接。
8.根据权利要求1所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，
所述数据采集装置(4)置于所述壳体(1)内。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，
所述壳体(1)为两端开口的环形体，并且，所述壳体(1)开口的两端均盖设有第二绝缘盖(11)，两个所述第二绝缘盖(11)同轴开设有第四通孔，所述导杆(2)穿设于所述第四通孔，所述导杆(2)的两端均伸出所述壳体(1)外一段距离。
10.根据权利要求9所述的冲击分压器线性度校准用环形电容分压器，其特征在于，还包括：阻尼电阻(12)；其中，
所述导杆(1)的第一端设置有安装孔，所述阻尼电阻(12)安装于所述安装孔，并且，所述阻尼电阻(12)置于所述壳体(1)外。
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