CN108072783A - 使用参考信号的非接触式电压测量系统 - Google Patents

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Abstract

本公开题为“使用参考信号的非接触式电压测量系统”。本公开提供了用于测量绝缘导体（例如，绝缘线）的交流(AC)电压而不需要所述导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。非电流接触式（或“非接触式”）电压测量系统包括导电传感器、内部接地保护件和参考屏蔽件。共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述参考屏蔽件之间，以生成使参考电流穿过所述导电传感器的AC参考电压。至少一个处理器接收指示由于所述绝缘导体中的所述AC参考电压和所述AC电压而导致流过所述导电传感器的电流的信号，并且至少部分地基于所接收到的信号来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。

Description

使用参考信号的非接触式电压测量系统
背景技术
技术领域
本公开整体涉及电特性的测量，并且更具体地讲，涉及交流(AC)电压的非接触式测量。
相关领域的说明
电压表是用于测量电路中的电压的仪器。测量不止一种电特性的仪器称为万用表或数字万用表(DMM)，并且用于测量服务、故障排除和维护应用通常需要的许多参数。此类参数通常包括交流(AC)电压和电流、直流(DC)电压和电流以及电阻或通断性。还可以测量其他参数，诸如功率特性、频率、电容和温度，以满足特定应用的要求。
对于测量AC电压的常规电压表或万用表，需要使至少一个测量电极或探头与导体电流接触，这通常需要切除绝缘电线的绝缘体的一部分，或提前提供测量端子。除了需要暴露的电线或端子进行电流接触之外，将电压表探头接触到剥离的电线或端子的步骤可能相当危险，因为具有被电击或触电的危险。
非接触式电压检测器一般用于检测通常为高电压的交流(AC)电压的存在，而不需要与电路电流接触。当检测到电压时，通过指示诸如灯、蜂鸣器或振动电机来警告用户。然而，此类非接触式电压检测器仅提供AC电压的存在或不存在的指示，而不提供AC电压的实际大小（例如，RMS值）的指示。
因此，需要一种AC电压测量系统，其能提供方便和准确的电压测量，而不需要与被测电路电流接触。
发明内容
用于测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统可以总结为包括：外壳；物理耦合到该外壳的导电传感器，该导电传感器能够选择性地定位成接近绝缘导体，而不电流接触该导体，其中该导电传感器与绝缘导体电容耦合；导电内部接地保护件，其至少部分地围绕导电传感器并与该导电传感器电流隔离，该内部接地保护件的大小和尺寸被设计成屏蔽导电传感器免受杂散电流的影响；导电参考屏蔽件，其围绕外壳的至少一部分并且与内部接地保护件电流绝缘，该导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小内部接地保护件和外部接地端之间的电流；共模参考电压源，其在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，该共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；电耦合到导电传感器的电流测量子系统，其中该电流测量子系统在操作中生成指示通过导电传感器传导的电流的传感器电流信号；以及通信地耦合接到电流测量子系统的至少一个处理器，其中，在操作中，所述至少一个处理器：从电流测量子系统接收传感器电流信号；并且至少部分地基于所接收到的传感器电流信号、AC参考电压和参考频率来确定绝缘导体中的AC电压。在操作中，电流测量子系统可从导电传感器接收输入电流，并且传感器电流信号可包括指示从导电传感器接收的输入电流的电压信号。电流测量子系统可包括可作为电流-电压转换器操作的运算放大器。所述至少一个处理器在操作中可将所接收到的传感器电流信号转换为数字信号；并处理数字信号以获得传感器电流信号的频域表示。所述至少一个处理器可实现快速傅里叶变换(FFT)以获得传感器电流信号的频域表示。共模参考电压源可与由至少一个处理器实现的FFT的窗口同相生成AC参考电压。所述至少一个处理器可包括至少一个电子滤波器，其对接收到的传感器电流信号进行滤波。所述至少一个处理器可处理传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量，绝缘导体电流分量指示由于绝缘导体中的电压而导致通过导电传感器传导的电流，并且参考电流分量指示由于共模参考电压源的电压而导致通过导电传感器传导的电流。所述至少一个处理器可确定传感器电流信号的所确定绝缘导体电流分量的频率。所述至少一个处理器可基于绝缘导体电流分量、参考电流分量、绝缘导体电流分量的频率、参考频率和AC参考电压来确定绝缘导体中的AC电压。所述至少一个处理器可处理传感器电流信号以确定绝缘导体中的电压的频率。共模参考电压源可包括数模转换器(DAC)。导电参考屏蔽件可以至少部分地围绕导电内部接地保护件。导电传感器和导电内部接地保护件各自在形状上可以是非平面的。导电参考屏蔽件的至少一部分在形状上可以是圆柱形的。导电内部接地保护件可包括具有护孔的表面，并且导电传感器可相对于包括护孔的内部接地保护件的表面凹陷。所述至少一个处理器在共模参考电压源被禁用时可获得第一传感器电流信号，在共模参考电压源被启用时可获得第二传感器电流信号，并且可以至少部分地基于第一传感器电流信号和第二传感器电流信号、AC参考电压和参考频率确定绝缘导体中的AC电压。
一种操作用于测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统的方法，该系统包括：外壳；物理耦合到外壳的导电传感器，其能够选择性地定位成接近绝缘导体，而不电流接触该导体；导电内部接地保护件，其至少部分地围绕导电传感器并与导电传感器电流隔离，其中该内部接地保护件的大小和尺寸被设计成屏蔽导电传感器免受杂散电流的影响；导电参考屏蔽件，其围绕外壳的至少一部分并与内部接地保护件电流绝缘，其中该导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小内部接地保护件和外部接地端之间的电流；该方法可以总结为包括：使共模参考电压源生成具有参考频率的交流电(AC)参考电压，该共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；通过电耦合到导电传感器的电流测量子系统，生成指示通过导电传感器传导的电流的传感器电流信号；由至少一个处理器从电流测量子系统接收传感器电流信号；并且由至少一个处理器至少部分地基于所接收到的传感器电流信号、AC参考电压和参考频率来确定绝缘导体中的AC电压。生成传感器电流信号可包括从导电传感器接收输入电流；以及生成指示从导电传感器接收的输入电流的电压信号。可利用作为电流-电压转换器工作的运算放大器来生成传感器电流信号。确定绝缘导体中的AC电压可包括：由至少一个处理器将接收到的传感器电流信号转换成数字信号；以及由至少一个处理器处理数字信号以获得传感器电流信号的频域表示。处理数字信号可包括实现快速傅立叶变换(FFT)以获得传感器电流信号的频域表示。确定绝缘导体中的AC电压可包括以电子方式对接收到的传感器电流信号进行滤波。确定绝缘导体中的AC电压可包括处理传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量，其中绝缘导体电流分量可指示由于绝缘导体中的电压而导致通过导电传感器传导的电流，并且参考电流分量可指示由于共模参考电压源的电压而导致通过导电传感器传导的电流。确定绝缘导体中的AC电压可包括确定传感器电流信号的所确定绝缘导体电流分量的频率。绝缘导体中的AC电压可基于绝缘导体电流分量、参考电流分量、绝缘导体电流分量的频率、参考频率和AC参考电压来确定。确定绝缘导体中的AC电压可包括处理传感器电流信号以确定绝缘导体中的电压的频率。确定绝缘导体中的AC电压可包括：当共模参考电压源被禁用时，由至少一个处理器获得第一传感器电流信号；当共模参考电压源被启用时，由至少一个处理器获得第二传感器电流信号；以及由至少一个处理器至少部分地基于第一传感器电流信号和第二传感器电流信号、AC参考电压和参考频率确定绝缘导体中的AC电压。
用于测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统可以总结为包括：外壳；物理耦合到外壳的导电传感器，该导电传感器可选择性地定位成接近绝缘导体，而不电流接触该导体，其中导电传感器与绝缘导体电容耦合；导电内部接地保护件，其至少部分地围绕导电传感器并与该导电传感器电流隔离；导电参考屏蔽件，其围绕外壳的至少一部分并与内部接地保护件电流绝缘；共模参考电压源，其在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，该共模参考电压源电耦合在内部接地保护件和导电参考屏蔽件之间；电耦合到导电传感器的测量子系统，其中该测量子系统在操作中检测通过导电传感器传导的电流；以及通信地耦合到测量子系统的至少一个处理器，其中，在操作中，所述至少一个处理器：从测量子系统接收指示检测到的电流的信号；并且至少部分地基于所接收到的信号、AC参考电压和参考频率来确定绝缘导体中的AC电压。
附图说明
在附图中，相同的附图标记指示相似的元件或动作。附图中的元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。例如，各种元件的形状和角度不一定按比例绘制，并且这些元件中的一些可能被任意地放大和定位，以提高附图的可读性。此外，绘制的元件的特定形状不一定意图传达关于特定元件的实际形状的任何信息，并且可能仅为了便于在附图中识别而被选择。
图1A是根据一个例示的具体实施的环境的示意图，在该环境中操作者可使用非接触式电压测量系统来测量绝缘线中存在的AC电压，而不需要与线电流接触。
图1B是根据一个例示的具体实施的图1A的非接触式电压测量系统的俯视图，其示出了在绝缘线和非接触式电压测量系统的导电传感器之间形成的耦合电容、绝缘导体电流分量以及非接触式电压测量系统和操作者之间的体电容。
图2是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的各种内部部件的示意图。
图3是根据一个例示的具体实施的示出非接触式电压测量系统的各种信号处理部件的框图。
图4是根据一个例示的具体实施的实现快速傅里叶变换(FFT)的非接触式电压测量系统的示意图。
图5是根据信号和参考信号分离的另一示例的实现模拟电子滤波器的非接触式电压测量系统的框图。
图6是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图。
图7A是根据一个例示的具体实施的示出各种泄漏和杂散电容的非接触式电压测量系统的示意图。
图7B是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意图，示出了各种泄漏和杂散电容并包括对参考电压信号的补偿。
图7C示出了根据一个例示的具体实施的图7B的系统的示例性传感器布置。
图8是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的传感器和外部接地端之间的电容。
图9A是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的内部接地保护件和外部接地端之间的电容。
图9B是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的示意性电路图，示出了非接触式电压测量系统的内部接地保护件和外部接地端之间的电容。
图10是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的传感器和内部接地保护组件的透视图。
图11是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的“U”形或“V”形传感器前端的剖视图。
图12是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的弓形传感器前端的正视图。
图13是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的圆柱形传感器前端的透视图。
图14A是根据一个例示的具体实施的非接触式电压测量系统的传感器前端的俯视图，其中内部接地保护件的保护环夹具处于闭合位置。
图14B是根据一个例示的具体实施的图14A所示非接触式电压测量系统的前端的俯视图，其中内部接地保护件的保护环夹具处于打开位置。
图15是根据一个例示的具体实施的图14A的传感器前端的一部分的透视图，其中内部接地保护件的保护环夹具被去除。
具体实施方式
在下面的描述中，阐述了某些具体细节以便提供对所公开的各种具体实施的彻底理解。然而，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下，或者使用其他方法、部件、材料等的情况下实现这些具体实施。在其他实例中，没有详细示出或描述与计算机系统、服务器计算机和/或通信网络相关联的公知结构，以避免不必要地模糊这些具体实施的描述。
除非上下文另有要求，否则贯穿整个说明书和权利要求书，单词“包含”与“包括”是同义的，并且是包容性的或开放式的（即，不排除额外的、未被引用的元件或方法动作）。
本说明书通篇对“一个具体实施”或“具体实施”的引用意指结合该具体实施描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个具体实施中。因此，本说明书通篇各个地方出现的短语“在一个具体实施中”或“在具体实施中”不一定全部指代相同的具体实施。此外，在一个或多个具体实施中，特定特征、结构或特性可以任何合适的方式组合。
如说明书和所附权利要求所用，单数形式“一个”和“该”包括复数指示物，除非上下文另有明确指示。还应指出的是，术语“或”通常被使用为在其意义上包括“和/或”，除非上下文另有明确指示。
本文所提供的标题和说明书摘要仅为了方便而提供，并且不解释具体实施的范围或含义。
本公开的一个或多个具体实施涉及用于测量绝缘导体或未绝缘的裸导体（例如，绝缘线）的交流(AC)电压，而不需要导体和测试电极或探头之间的电流连接的系统和方法。一般来说，提供非电流接触式（或“非接触式”）电压测量系统，该系统使用电容传感器来测量绝缘导体中相对于接地端的AC电压信号。不需要电流连接的此类系统在本文中称为“非接触式”。如本文所用，“电耦合”包括直接和间接电耦合，除非另有说明。
图1A是环境100的示意图，在该环境中操作者104可使用本公开的非接触式电压测量系统102来测量绝缘线106中存在的AC电压，而不需要非接触式电压测量系统和线106之间的电流接触。图1B是图1A的非接触式电压测量系统102的俯视图，其示出了操作期间非接触式电压测量系统的各种电特性。非接触式电压测量系统102包括外壳或主体108，该外壳或主体包括握持部分或端部110以及与该握持部分相对置的探头部分或端部112（在本文中也称为前端）。外壳108还可以包括便于用户与非接触式电压测量系统102交互的用户界面114。用户界面114可包括任何数量的输入件（例如，按钮、拨盘、开关、触摸传感器）和任何数量的输出件（例如，显示器、LED、扬声器、蜂鸣器）。非接触式电压测量系统102还可包括一个或多个有线和/或无线通信接口（例如，USB、Wi-Fi®、Bluetooth®）。
在至少一些具体实施中，如图1B中最佳地示出，探头部分112可包括由第一延伸部分118和第二延伸部分120限定的凹部116。凹部116接收绝缘线106（参见图1A）。绝缘线106包括导体122和围绕导体122的绝缘体124。当绝缘线106位于非接触式电压测量系统102的凹部116内时，凹部116可包括邻近该绝缘线的绝缘体124安置的传感器或电极126。尽管为了清楚起见未示出，但传感器126可设置在外壳108的内侧，以防止传感器和其他物体之间的物理接触和电接触。
如图1A所示，在使用中，操作者104可抓握外壳108的握持部分110并将探头部分112放置为接近绝缘线106，使得非接触式电压测量系统102可准确地测量该线中存在的相对于接地端（或另一参考节点）的AC电压。虽然探头端部112被示出为具有凹部116，但是在其他具体实施中，探头部分112可被不同地配置。例如，在至少一些具体实施中，探头部分112可包括可选择性地移动的夹具、钩、包括传感器的平坦或弓形表面，或允许非接触式电压测量系统102的传感器被定位成接近绝缘线106的其他类型的界面。下面参考图10至图15讨论各种探头部分和传感器的实施例。
可能只在某些具体实施中使操作者的身体充当地面/接地参考。本文讨论的非接触式测量功能不限于仅相对于地面测量的应用。外部参考可电容耦合到任何其他电位。例如，如果外部参考电容耦合到三相系统中的另一相，则测量相间电压。一般来说，本文讨论的概念不限于仅使用连接到参考电压和任何其他参考电位的体电容耦合来相对于地面参考。
如下面进一步讨论的，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统102可在AC电压测量期间利用操作者104和接地端128之间的体电容(CB)。尽管术语“接地端”用于节点128，但是该节点不一定是地面/接地，而是可以通过电容耦合以电流隔离的方式连接到任何其他参考电位。
下面参考图2至图15讨论非接触式电压测量系统102测量AC电压使用的特定系统和方法。
图2示出了也在图1A和图1B中示出的非接触式电压测量系统102的各种内部部件的示意图。在该示例中，非接触式电压测量系统102的导电传感器126大体上为“V”形并被定位成接近待测绝缘线106，并且与绝缘线106的导体122电容耦合，从而形成传感器耦合电容器(CO)。操控非接触式电压测量系统102的操作者104具有对地体电容(CB)。因此，如图1B和图2所示，线122中的AC电压信号(VO)通过串联连接的耦合电容器(CO)和体电容(CB)生成绝缘导体电流分量或“信号电流”(IO)。在一些具体实施中，体电容(CB)还可包括生成对地或对任何其他参考电位的电容的电流隔离的测试导线。
线122中的待测量的AC电压(VO)具有与外部接地端128（例如，零线）的连接。非接触式电压测量系统102本身也具有对接地端128的电容，当操作者104（图1）将非接触式电压测量系统握在其手中时，该对地电容主要由体电容(CB)组成。电容CO和CB两者形成导电回路，并且该回路中的电压生成信号电流(IO)。信号电流(IO)由电容耦合到导电传感器126的AC电压信号(VO)生成，并且通过非接触式电压测量系统的外壳108和对接地端128的体电容器(CB)回到外部接地端128。电流信号(IO)取决于非接触式电压测量系统102的导电传感器126和待测绝缘线106之间的距离、导电传感器126的特定形状，以及导体122的大小和电压电平(VO)。
为了补偿直接影响信号电流(IO)的距离方差和随之而来的耦合电容器(CO)方差，非接触式电压测量系统102包括生成具有参考频率(fR)的AC参考电压(VR)的共模参考电压源130。
为了减少或避免杂散电流，非接触式电压测量系统102的至少一部分可被导电内部接地保护件或遮蔽件132围绕，这使得大部分电流流过与绝缘线106的导体122形成耦合电容器(CO)的导电传感器126。内部接地保护件132可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。
此外，为了避免内部接地保护件132和外部接地端128之间的电流，非接触式电压测量系统102包括导电参考屏蔽件134。参考屏蔽件134可由任何合适的导电材料（例如，铜）形成，并且可以是实心的（例如，箔片）或者具有一个或多个开口（例如，网眼）。共模参考电压源130电耦合在参考屏蔽件134和内部接地保护件132之间，这可产生用于非接触式电压测量系统102的具有参考电压(VR)和参考频率(fR)的共模电压。这种AC参考电压(VR)驱动附加的参考电流(IR)通过耦合电容器(CO)和体电容器(CB)。
围绕导电传感器126的至少一部分的内部接地保护件132保护导电传感器免受AC参考电压(VR)的直接影响，该直接影响会导致导电传感器126和参考屏蔽件134之间的参考电流(IR)发生不期望的偏移。如上所述，内部接地保护件132是用于非接触式电压测量系统102的内部电子接地端138。在至少一些具体实施中，内部接地保护件132还围绕非接触式电压测量系统102的部分或全部电子器件，以避免AC参考电压(VR)耦合到电子器件中。
如上所述，参考屏蔽件134用于将参考信号注入到输入AC电压信号(VO)上，并且作为第二功能将保护件132最小化到接地端128电容。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134围绕非接触式电压测量系统102的部分或全部外壳108。在此类具体实施中，部分或全部电子器件参见参考共模信号，该信号还生成导电传感器126和绝缘线106中的导体122之间的参考电流(IR)。在至少一些具体实施中，参考屏蔽件134中的唯一间隙可以是用于导电传感器126的开口，该开口允许导电传感器在非接触式电压测量系统102的操作期间被定位成接近绝缘线106。
内部接地保护件132和参考屏蔽件134可提供围绕非接触式电压测量系统102的外壳108（参见图1A和图1B）的双层遮蔽件。参考屏蔽件134可设置在外壳108的外表面上，并且内部接地保护件132可用作内部屏蔽件或保护件。导电传感器126通过保护件132屏蔽参考屏蔽件134，使得任何参考电流均由导电传感器126和待测导体122之间的耦合电容器(CO)生成。
围绕传感器126的保护件132还减少了靠近传感器的相邻线的杂散影响。
如图2所示，非接触式电压测量系统102可包括作为反相电流-电压转换器工作的输入放大器136。输入放大器136具有同相端子，该同相端子电耦合至用作非接触式电压测量系统102的内部接地端138的内部接地保护件132。输入放大器136的反相端子可电耦合到导电传感器126。反馈电路137（例如，反馈电阻器）还可耦合在输入放大器136的反相端子和输出端子之间，以提供用于输入信号调节的反馈和适当的增益。
输入放大器136从导电传感器126接收信号电流(IO)和参考电流(IR)，并将所接收的电流转换成指示输入放大器的输出端子处的导电传感器电流的传感器电流电压信号。该传感器电流电压信号可例如是模拟电压。该模拟电压可被馈送到信号处理模块140，如下文进一步讨论的，该信号处理模块处理传感器电流电压信号以确定绝缘线106的导体122中的AC电压(VO)。信号处理模块140可包括数字和/或模拟电路的任何组合。
非接触式电压测量系统102还可包括通信地耦合到信号处理模块140的用户界面142（例如，显示器），以呈现所确定的AC电压(VO)或者以通过界面与非接触式电压测量系统的操作者104进行通信。
图3是非接触式电压测量系统300的框图，其示出了该非接触式电压测量系统的各种信号处理部件。图4是图3的非接触式电压测量系统300的更详细的图。
非接触式电压测量系统300可与上述非接触式电压测量系统102相似或相同。因此，相似或相同的部件用相同的附图标号标记。如图所示，输入放大器136将来自导电传感器126的输入电流(IO + IR)转换成指示输入电流的传感器电流电压信号。使用模数转换器(ADC) 302将传感器电流电压信号转换成数字形式。
线122中的AC电压(VO)与AC参考电压(VR)相关，如等式(1)：
(1)
其中(IO)是由于导体122中的AC电压(VO)而通过导电传感器126的信号电流，(IR)是由于AC参考电压(VR)而通过导电传感器126的参考电流，(fO)是正被测量的AC电压(VO)的频率，并且(fR)是参考AC电压(VR)的频率。
与AC电压(VO)相关的标记有“O”的信号具有和与共模参考电压源130相关的标记有“R”的信号不同的频率。在图4的具体实施中，数字处理诸如实现快速傅里叶变换(FFT)算法306的电路可用于分离信号大小。在下面讨论的图5的具体实施中，可使用模拟电子滤波器将“O”信号特性（例如，大小、频率）与“R”信号特性分开。
电流(IO)和(IR)由于耦合电容器(CO)分别取决于频率(fO)和(fR)。流过耦合电容器(CO)和体电容(CB)的电流与频率成比例，因此需要测量待测导体122中AC电压(VO)的频率(fO)，以确定参考频率(fR)与信号频率(fO)的比率，该比率在上面列出的等式(1)中被使用，或者参考频率是已知的，因为参考频率是由系统本身生成的。
在输入电流(IO + IR)已由输入放大器136调节并由ADC 302数字化之后，可通过使用FFT 306表示频域中的信号来确定数字传感器电流电压信号的频率分量。当已经测量频率(fO)和(fR)两者时，可确定频率窗口，以计算来自FFT 306的电流(IO)和(IR)的基本大小。
接下来，如框308所示，分别指定为IR,1和IO,1的电流(IR)和(IO)的基波谐波的比率可通过所确定的频率(fO)和(fR)来校正，并且该因数可用于通过在线122中添加谐波(VO)来计算所测量的原始基波或RMS电压，该原始基波或RMS电压可在显示器312上呈现给用户。
耦合电容器(CO)通常可具有约0.02pF至1pF范围内的电容值，例如具体取决于绝缘导体106和导电传感器126之间的距离以及传感器126的特定形状和尺寸。体电容(CB)可例如具有约20pF至200pF的电容值。
从上述等式(1)可以看出，由共模参考电压源130生成的AC参考电压(VR)不需要处于与导体122中的AC电压(VO)相同的范围来实现类似的信号电流(IO)和参考电流(IR)的电流大小。通过选择相对较高的参考频率(fR)，AC参考电压(VR)可能相对较低（例如，小于5V）。例如，可将参考频率(fR)选择为3kHz，这比具有60Hz的信号频率(fO)的典型的120V VRMS AC电压(VO)高50倍。在这种情况下，可将AC参考电压(VR)选择为仅2.4V（即，120V ÷ 50），以生成与信号电流(IO)相同的参考电流(IR)。一般来说，将参考频率(fR)设置为信号频率(fO)的N倍允许AC参考电压(VR)具有线122中的AC电压(VO)的(1/N)倍的值，以产生处于彼此相同范围的电流(IR)和(IO)，从而实现类似的IR和IO的不确定性。
可使用任何合适的信号发生器来生成具有参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。在图3所示的实施例中，使用Σ-Δ数模转换器(Σ-Δ DAC) 310。Σ-Δ DAC 310使用比特流来产生具有限定的参考频率(fR)和AC参考电压(VR)的波形（例如，正弦波形）信号。在至少一些具体实施中，Σ-Δ DAC 310可生成与FFT 306的窗口同相的波形以减少抖动。
在至少一些具体实施中，ADC 302可具有14位的分辨率。在操作中，对于标称的50Hz输入信号，ADC 302可以10.24kHz的采样频率对来自输入放大器136的输出进行采样，以在100ms（FFT 306的10Hz窗口）中提供2n个样本(1024)以准备好由FFT 306进行处理。对于60Hz输入信号，采样频率可例如为12.28kHz。ADC 302的采样频率可与参考频率(fR)的全数周期同步。例如，输入信号频率可在40Hz至70Hz的范围内。根据所测量的AC电压(VO)的频率，可使用FFT 306来确定AC电压(VO)的窗口，并使用汉宁窗函数进行进一步的计算，以抑制由在聚合间隔中捕获的不完整信号周期引起的相移抖动。
在一个实施例中，共模参考电压源130生成具有2419Hz的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)。对于60Hz的信号，该频率介于第40个谐波和第41个谐波之间，并且对于50Hz的信号，该频率介于第48个谐波和第49个谐波之间。通过提供具有不是预期AC电压(VO)的谐波的参考频率(fR)的AC参考电压(VR)，AC电压(VO)不太可能影响参考电流(IR)的测量。
在至少一些具体实施中，将共模参考电压源130的参考频率(fR)选择为最不可能受到待测导体122中的AC电压(VO)的谐波的影响的频率。例如，当参考电流(IR)超过极限时（这可指示导电传感器126正在接近待测导体122），可关断共模参考电压源130。可在共模参考电压源130被关断的情况下进行测量（例如，100ms测量），以检测一定数量的（例如，三个、五个）候选参考频率处的信号谐波。然后，可在该数量的候选参考频率处确定AC电压(VO)中的信号谐波的大小，以识别哪个候选参考频率可能受到AC电压(VO)的信号谐波的影响最小。然后可将参考频率(fR)设置为所识别的候选参考频率。参考频率的这种切换可避免或减少信号频谱中可能的参考频率分量的影响，而这种影响可能增加所测量的参考信号并降低准确度，并且可能产生不稳定的结果。
图5是实现电子滤波器的非接触式电压测量系统的信号处理部分500的框图。信号处理部分500可从电流测量子系统（例如，输入放大器136）接收与导电传感器126电流(IO +IR)成比例的传感器电流电压信号。
如上所述，信号电流(IO)具有与参考电流(IR)不同的频率。为了将信号电流(IO)与参考电流(IR)隔离开，信号处理部分500可包括第一滤波器502，该第一滤波器用于使信号电流(IO)通过并且拒绝参考电流(IR)。经过滤波的信号然后可由第一整流器504整流，并由第一ADC 506数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器508以用于计算，如上所述。类似地，为了将参考电流(IR)与信号电流(IO)隔离开，信号处理部分500可包括第二滤波器510，该第二滤波器用于使参考电流(IR)通过并且拒绝信号电流(IO)。经过滤波的信号然后可由第二整流器512整流，并由第二ADC 514数字化。经过数字化的信号可被馈送到合适的处理器508以用于计算。第一滤波器502和第二滤波器510可以是任何合适的模拟滤波器，并且每者可包括多个分立部件（例如，电容器、电感器）。
图6是非接触式电压测量系统的部分的示意性电路图，诸如上面讨论的任何非接触式电压测量系统，示出了由共模参考电压源130、体电容(CB）、耦合电容器(CO)、线122、外部接地端128和内部接地端138形成的回路。
图7A是示出各种泄漏和杂散电容的非接触式电压测量系统102的示意图。通常，即使采用复杂的屏蔽技术，通过特殊的传感器设计和遮蔽方法也不能完全消除通过系统（例如，传感器126）看到的不同杂散电容器的影响。如上所述，本公开的具体实施利用共模参考电压源130来生成具有与所测量的信号频率(fO)不同的参考频率(fR)的参考电压，以补偿通过系统看到的杂散电容。
具体地讲，除了耦合电容器(CO)之外，图7A示出了体电容(CB)、电容(CX)、电容(C传感器-参考)和电容(CG)。体电容(CB)与耦合电容器(CO)串联，在典型的应用中，体电容(CB)远大于耦合电容器(CO)。因此，体电容(CB)仅影响电流的大小(IO + IR)，但不影响电流的比率(IO/IR)。
如图7A和图8所示，电容(CX)是导电传感器126和外部接地端128之间的传感器电容。耦合电容器(CO)不是线122和传感器126之间唯一的电容。传感器126和外部接地端128之间还有电容(CX)，特别是用于基本上不覆盖传感器126的区域的细线。电容(CX)对于信号电流(IO)具有电容分压效应，并且可能导致AC电压(VO)的较低电压测量。电容(CX)因此降低电流(IO + IR)的大小。然而，参考电流(IR)被除以相同的比率，因此还补偿杂散电容器(CX)，从而比率(IO/IR)不受影响。还为了避免任何内部电流流到非接触式电压测量系统之外，如上文至少在一些具体实施中所讨论的，除了感测区域之外的整个测量系统可以被参考屏蔽件134与外部环境屏蔽，并且被连接到共模参考电压源130的输出端以产生参考电流(IR)。
如图7A所示，电容(C传感器-参考)是参考屏蔽件134与导电传感器126之间的剩余电容。电容(C传感器-参考)导致传感器电流(IO + IR)的偏移，即使未测量线106中的AC电压(VO)也存在该传感器电流。
如图7A和图9A所示，电容(CG)是内部接地端138与外部接地端128或参考电位之间的电容。电容(CG)是参考电流(IR)的并联支路，并减小参考电流。因此，电容(CG)导致线106中的AC电压(VO)的计算结果的增大。参见图9B，其示出了电容(CG)的影响。具体地讲，电容(CG)对IR和IO有不同的影响，因此影响比率IO/IR。
(2)
(3)
(4)
(5)。
从上面的等式(2)至(5)可以看出，比率IO/IR取决于CB/CG。当参考遮蔽件围绕非接触式压力测量系统102的整个壳体和传感器时，电容CG小得多。
图7B示出了通过使用反向参考信号(-VR)以及将该反向参考信号耦合到传感器126的布置，提供补偿参考电压(VR)对传感器126的影响的具体实施。图7C示出了包括反向参考信号补偿的示例性传感器布置。
在图7B中，可调节反相放大器141用于向传感器126提供反向参考信号(-VR)，以补偿参考电压(+VR)对传感器的影响。这可通过被定位成接近传感器126的电容耦合(CC)来实现。电容耦合(CC)可以是被定位成接近传感器的线、遮蔽件、屏蔽件等的形式。当绝缘导体106具有相对较小的直径时，补偿可能是特别有利的，因为在这种情况下，来自参考屏蔽件134的参考电压(VR)可能对传感器126具有最大的影响。
图7C示出了用于提供上述参考信号补偿的具体实施中的示例性传感器布置139。传感器布置139包括传感器139a、绝缘层139b（例如，Kapton®带）、内部接地保护件139c、反向参考信号层139d (-VR)、绝缘层139e，以及参考信号层139f (+VR)。
图10是用于非接触式电压测量系统（诸如，上述任何非接触式电压测量系统）的示例性传感器和保护组件1000的透视图。在该实施例中，传感器和保护组件1000包括导电传感器1002、内部接地保护件1004以及设置在传感器和内部接地保护件之间的隔离层1006。一般来说，传感器组件1000应在传感器1002和待测线之间提供良好的耦合电容(CO)，并且应抑制对其他相邻线的电容和对外部接地端的电容。传感器组件1000还应使传感器1002和参考屏蔽件（例如，参考屏蔽件134）之间的电容(C传感器-参考)最小化。
作为一个简单的示例，传感器1002、保护件1004和隔离层1006可各自包括一片箔。保护件1004可耦合到载体（参见图11），隔离层1006（例如，Kapton®带）可耦合到保护件，并且传感器1004可耦合到隔离层。
图11示出了非接触式电压测量系统的探头或前端1100的传感器实现的实施例的剖视图，该探头或前端包括覆盖传感器组件1000以避免传感器组件和任何物体之间的直接电流接触的外壳层1102（例如，塑料）。前端1100可与图1A和图1B中所示的非接触式电压测量系统102的前端112相似或相同。在该图示中，包括传感器1002、保护件1004和隔离层1006的传感器组件1000的形状为“U”形或“V”形，以允许传感器组件1000围绕不同直径的绝缘线，以增加耦合电容(CO)，并且通过保护件更好地屏蔽相邻的导电物体。
在图11所示的实施例中，传感器组件1000被成形为适应各种直径的绝缘线，诸如具有相对较大直径的绝缘线1104或具有相对较小直径的绝缘线1106。在每种情况下，当线被定位在前端1100的凹部1108中时，传感器组件1000大体上围绕该线。限定凹部1108并且位于传感器组件1000和待测线之间的前端1100的壁可相对较薄（例如，1mm），以提供电流隔离，同时仍允许适当的电容耦合。
图12示出了非接触式电压测量系统的弓形前端1200的正视图。前端1200包括由第一延伸部分1204和第二延伸部分1206限定的凹部1202。凹部1202包括相对较大的上部弓形部分1208，其接收具有相对较大直径的绝缘线1210。凹部1202还包括位于部分1208下方的相对较小的下部弓形部分1212，其接收具有相对较小直径的绝缘线1214。可类似于图10所示传感器组件1000并且被部分1208和部分1212覆盖的传感器组件1216，可具有与弓形部分1208和弓形部分1212的形状基本上吻合的形状，使得传感器组件1216基本上围绕具有相对较大直径的线（例如，线1210）和具有相对较小直径的线（例如，线1214）。
图13是非接触式电压测量系统的圆柱形前端1300的透视图。在该实施例中，前端1300包括圆柱形内部接地保护件1302，该圆柱形内部接地保护件具有侧壁1304和可被定位成接近待测线的前表面1306。内部接地保护件1302的前表面1306包括中心开口1308。和待测线一起形成耦合电容器(CO)的导电传感器1310被凹陷在内部接地保护件1302的开口1308的后面，以避免与相邻物体的电容耦合。例如，传感器1310可从内部接地保护件1302的前表面1306凹入一定距离（例如，3mm）。
内部接地保护件1302的侧壁1304可被圆柱形参考屏蔽件1312包围，该圆柱形参考屏蔽件通过隔离层1314与内部接地保护件隔离。共模参考电压源（例如，电压源130）可连接在内部接地保护件1302和参考屏蔽件1312之间以提供上述功能。
图14A和图14B示出了非接触式电压测量系统的前端1400的俯视图，并且图15示出了前端一部分的透视图。在该实施例中，前端1400包括内部接地保护件1402，该内部接地保护件包括前表面1404，待测线1406（图15）可抵靠该前表面定位。前表面1404包括边缘1407，在这种情况下为矩形，该边缘限定了前表面中的开口1408。该小而长的矩形开口容纳从侧面看也具有较长而细的形状的线形状。这再次减少了相邻线的影响。与待测线形成耦合电容器(CO)的导电传感器1410在内部接地保护件1402的前表面1404的开口1408后方凹进一定距离（例如，3mm）。
内部接地保护件1402还包括从前表面1404的侧边缘向前延伸（朝向待测线）的侧壁1412和侧壁1414。内部接地保护件1402还可包括导电保护环夹具1416，该导电保护环夹具包括第一夹臂1416A和第二夹臂1416B。夹臂1416A和夹臂1416B可以选择性地移动到如图14B所示的打开位置，以允许待测线被定位成与内部接地保护件1402的前表面1404相邻。一旦导线处于正确的位置，夹臂1416A和夹臂1416B可被选择性地移动到如图14A所示的闭合位置，以提供围绕传感器1410的屏蔽件来屏蔽与外部环境（例如，相邻导体、相邻物体）的电容。当处于闭合位置时，保护环夹具1416可基本上为例如具有在传感器1410上方和下方延伸的高度的圆柱形形状。夹臂1416A和夹臂1416B可使用任何合适的手动或自动致动子系统1418选择性地移动。例如，夹臂1416A和夹臂1416B可通过用作致动系统1418的弹簧或其他偏置机构朝向闭合位置（图14A）偏置，该偏置可由操作者克服来将夹臂移动到打开位置（图14B），使得待测线可被定位成靠近内部接地保护件1402的前表面1404。
前述具体实施方式已通过使用框图、示意图和实施例阐述了装置和/或过程的各种具体实施。在此类框图、示意图和实施例包含一个或多个功能和/或操作的情况下，本领域的技术人员将会理解，可通过广泛的硬件、软件、固件或几乎其任何组合来单独地和/或共同地实现此类框图、流程图或实施例内的每个功能和/或操作。在一个具体实施中，本主题可通过专用集成电路(ASIC)来实现。然而，本领域的技术人员将认识到，本文公开的具体实施可全部或部分地在标准集成电路中被等同实现为在一个或多个计算机上运行一个或多个计算机程序（例如，在一个或多个计算机系统上运行一个或多个程序）、在一个或多个控制器（例如，微控制器）上运行一个或多个程序、在一个或多个处理器（例如，微处理器）上运行一个或多个程序、固件或几乎其任何组合，并且鉴于本公开，为软件和/或固件设计电路和/或编写代码将完全在本领域的普通技术人员的技能内。
本领域的技术人员将认识到，本文陈述的许多方法或算法可采用另外的动作，可省去某些动作，并且/或者可以与指定顺序不同的顺序来执行动作。例如，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统可不利用处理器来执行指令。例如，非接触式电压测量系统可是硬连线的，以提供本文讨论的功能中的一些或全部功能。另外地，在至少一些具体实施中，非接触式电压测量系统可不利用处理器来引起或发起本文讨论的不同测量。例如，此类非接触式电压测量系统可依赖于一个或多个单独的输入，诸如致使测量发生的用户致动按钮。
此外，本领域的技术人员将理解，本文提出的机构能够作为各种形式的程序产品分配，并且不管用于实际实行该分配的信号承载介质为何种特定类型，例示性具体实施都同样适用。信号承载介质的示例包括但不限于可记录型介质诸如软盘、硬盘驱动器、CDROM、数字磁带和计算机存储器。
可组合上述各种具体实施来提供进一步的具体实施。当与本文的具体教导和定义不一致时，包括但不限于在2016年11月11日提交的美国临时专利申请No. 62/421,124的在本说明书中提及或者在申请资料表中列出的所有美国专利、美国专利申请公布、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利公布据此全文以引用方式并入本文中。必要时，可修改具体实施的方面以采用各种专利、申请和公布的系统、电路和概念来提供进一步的具体实施。
鉴于上文的具体实施方式，可对这些具体实施做出这些及其他改变。一般来说，在以下权利要求书中，所用的术语不应被解释为将权利要求限制于本说明书和权利要求书中公开的具体实施，而应被解释为包括所有可能的具体实施以及这些权利要求赋予的等效物的全部范围。因此，权利要求并不受本公开内容所限定。

Claims (29)

1.一种测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统，所述系统包括：
外壳；
导电传感器，所述导电传感器物理地耦合到所述外壳，所述导电传感器能够选择性地定位成接近所述绝缘导体而不电流接触所述导体，其中所述导电传感器与所述绝缘导体电容耦合；
导电内部接地保护件，所述导电内部接地保护件至少部分地围绕所述导电传感器并与所述导电传感器电流隔离，所述内部接地保护件的大小和尺寸被设计成屏蔽所述导电传感器免受杂散电流的影响；
导电参考屏蔽件，所述导电参考屏蔽件围绕所述外壳的至少一部分并与所述内部接地保护件电流绝缘，所述导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小所述内部接地保护件和外部接地端之间的电流；
共模参考电压源，所述共模参考电压源在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
电流测量子系统，所述电流测量子系统电耦合到所述导电传感器，其中所述电流测量子系统在操作中生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器通信地耦合到所述电流测量子系统，其中，在操作中，所述至少一个处理器：
从所述电流测量子系统接收所述传感器电流信号；以及
至少部分地基于所接收到的传感器电流信号、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在操作中，所述电流测量子系统从所述导电传感器接收输入电流，并且所述传感器电流信号包括指示从所述导电传感器接收的所述输入电流的电压信号。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述电流测量子系统包括作为电流-电压转换器工作的运算放大器。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器在操作中：
将所接收到的传感器电流信号转换为数字信号；以及
处理所述数字信号以获得所述传感器电流信号的频域表示。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述至少一个处理器实现快速傅里叶变换(FFT)以获得所述传感器电流信号的所述频域表示。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述共模参考电压源与由所述至少一个处理器实现的FFT的窗口同相产生所述AC参考电压。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器包括至少一个电子滤波器，所述至少一个电子滤波器对所接收到的传感器电流信号进行滤波。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器处理所述传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量，所述绝缘导体电流分量指示由于所述绝缘导体中的电压而导致通过所述导电传感器传导的电流，并且所述参考电流分量指示由于所述共模参考电压源的电压而导致通过所述导电传感器传导的电流。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个处理器确定所述传感器电流信号的所确定的绝缘导体电流分量的频率。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述至少一个处理器基于所述绝缘导体电流分量、所述参考电流分量、所述绝缘导体电流分量的所述频率、所述参考频率和所述AC参考电压来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器处理所述传感器电流信号以确定所述绝缘导体中的所述电压的所述频率。
12.根据权利要求1所述的系统，其中所述共模参考电压源包括数模转换器(DAC)。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电参考屏蔽件至少部分地围绕所述导电内部接地保护件。
14.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电传感器和所述导电内部接地保护件各自在形状上是非平面的。
15.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电参考屏蔽件的至少一部分在形状上是圆柱形的。
16.根据权利要求1所述的系统，其中所述导电内部接地保护件包括具有护孔的表面，并且所述导电传感器相对于包括所述护孔的所述内部接地保护件的所述表面是凹陷的。
17.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个处理器在所述共模参考电压源被禁用时获得第一传感器电流信号，在所述共模参考电压源被启用时获得第二传感器电流信号，并且至少部分地基于所述第一传感器电流信号和所述第二传感器电流信号、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
18.一种操作用于测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统的方法，所述系统包括：外壳；物理地耦合到所述外壳的导电传感器，所述导电传感器能够选择性地定位成接近绝缘导体，而不电流接触所述导体；导电内部接地保护件，所述导电内部接地保护件至少部分地围绕所述导电传感器并与所述导电传感器电流隔离，其中所述内部接地保护件的大小和尺寸被设计成屏蔽所述导电传感器免受杂散电流的影响；导电参考屏蔽件，所述导电参考屏蔽件围绕所述外壳的至少一部分并与所述内部接地保护件电流绝缘，其中所述导电参考屏蔽件的大小和尺寸被设计成减小所述内部接地保护件和外部接地端之间的电流；所述方法包括：
使共模参考电压源生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
通过电耦合到所述导电传感器的电流测量子系统生成指示通过所述导电传感器传导的电流的传感器电流信号；
由至少一个处理器从所述电流测量子系统接收所述传感器电流信号；以及
由至少一个处理器至少部分地基于所接收到的传感器电流信号、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
19.根据权利要求18所述的方法，其中生成所述传感器电流信号包括：
从所述导电传感器接收输入电流；以及
生成指示从所述导电传感器接收的所述输入电流的电压信号。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述传感器电流信号是利用作为电流-电压转换器操作的运算放大器来生成的。
21.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括：
由至少一个处理器将所接收到的传感器电流信号转换为数字信号；以及
由至少一个处理器处理所述数字信号以获得所述传感器电流信号的频域表示。
22.根据权利要求21所述的方法，其中处理所述数字信号包括实现快速傅里叶变换(FFT)以获得所述传感器电流信号的所述频域表示。
23.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括以电子方式对所接收到的传感器电流信号进行滤波。
24.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括处理所述传感器电流信号以确定绝缘导体电流分量和参考电流分量，其中所述绝缘导体电流分量指示由于所述绝缘导体中的电压而导致通过所述导电传感器传导的电流，并且所述参考电流分量指示由于所述共模参考电压源的电压而导致通过所述导电传感器传导的电流。
25.根据权利要求24所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括确定所述传感器电流信号的所确定的绝缘导体电流分量的频率。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述绝缘导体中的所述AC电压是基于所述绝缘导体电流分量、所述参考电流分量、所述绝缘导体电流分量的所述频率、所述参考频率和所述AC参考电压来确定的。
27.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括处理所述传感器电流信号以确定所述绝缘导体中的所述电压的频率。
28.根据权利要求18所述的方法，其中确定所述绝缘导体中的所述AC电压包括：
当所述共模参考电压源被禁用时，由至少一个处理器获得第一传感器电流信号；
当所述共模参考电压源被启用时，由至少一个处理器获得第二传感器电流信号；以及
由至少一个处理器至少部分地基于所述第一传感器电流信号和所述第二传感器电流信号、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
29.一种测量绝缘导体中的交流(AC)电压的系统，所述系统包括：
外壳；
导电传感器，所述导电传感器物理地耦合到所述外壳，所述导电传感器能够选择性地定位成接近所述绝缘导体而不电流接触所述导体，其中所述导电传感器与所述绝缘导体电容耦合；
导电内部接地保护件，所述导电内部接地保护件至少部分地围绕所述导电传感器并与所述导电传感器电流隔离；
导电参考屏蔽件，所述导电参考屏蔽件围绕所述外壳的至少一部分并与所述内部接地保护件电流绝缘；
共模参考电压源，所述共模参考电压源在操作中生成具有参考频率的交流(AC)参考电压，所述共模参考电压源电耦合在所述内部接地保护件和所述导电参考屏蔽件之间；
测量子系统，所述测量子系统电耦合到所述导电传感器，其中所述测量子系统在操作中检测通过所述导电传感器传导的电流；和
至少一个处理器，所述至少一个处理器通信地耦合到所述测量子系统，其中，在操作中，所述至少一个处理器：
从所述测量子系统接收指示所述检测到的电流的信号；以及
至少部分地基于所接收到的信号、所述AC参考电压和所述参考频率来确定所述绝缘导体中的所述AC电压。
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