CN110794225A - 一种高压直流电场检测装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种高压直流电场检测装置及其制备方法，装置包括：机械外壳和位于机械外壳内的电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统；电动机与电场感应器、测速器和电机转速控制器电连接，信号调理电路与电场感应器、数据采集系统、电机转速控制器和测速器电连接，测速器与电场感应器和电机转速控制器电连接；信号调理电路包括差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；电场感应器包括屏蔽电极和感应电极；电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机。以解决现有电场检测装置的寿命短、功耗大、易干扰、输出不稳定等问题。

Description

一种高压直流电场检测装置及其制备方法

技术领域

本申请涉及电场检测装置及其制备方法，具体的涉及一种高压直流电场检测装置及其制备方法。

背景技术

为了保证电网稳定运行，需要对高压直流带电设备进行维护检修，但电力作业人员检修之前需要先验电。验明直流设备是否带电和准确测量其周围电场强度，以便保证设备和工作人员的安全。

目前，高压直流电场的检测方式主要采用非接触式。将直流电场测量传感器感应探头靠近被测直流带电体，利用传感器感应探头与被测直流带电体之间产生的畸变电场测量带电体的表面电位，实现对被测直流带电体表面电场的测量。

然而，基于振动电容的高压直流电场检测传感器受机械振动结构影响，存在使用寿命短、功耗大、易干扰和输出信号不稳定等问题。基于MEMS(Microelectro MechanicalSystems，微机电系统)技术的高压直流电场检测传感器，存在价格昂贵、测量量程低等问题。

由此可见，如何提供一种可连续稳定测量且较低成本的高压直流电场检测装置及其制备方法，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请提供一种高压直流电场检测装置及其制备方法，以解决现有电场检测装置存在的使用寿命短、功耗大、易干扰、输出信号不稳定和价格昂贵等问题。

一方面，本申请提供一种高压直流电场检测装置，包括：机械外壳和位于所述机械外壳内的电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统；

所述电动机与所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器电连接，所述信号调理电路与所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器电连接，所述测速器与所述电场感应器和所述电机转速控制器电连接；

所述信号调理电路包括差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；

所述电场感应器包括屏蔽电极和感应电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；

所述电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；

所述测速器包括光电开关，用于检测电动机的转速；

所述电机转速控制器用于控制所述电动机的速度；

所述数据采集系统用于将所述信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。

可选的，其特征在于，所述感应电极为差分极板结构。

可选的，所述屏蔽电极采用6等分6叶片结构，所述感应电极采用12等分6叶片结构。

可选的，所述屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板，所述感应电极采用印刷电路板。

可选的，所述差分放大电路单元包括放大器，所述差分放大电路单元将所述感应电极感应到的交变感应电流信号传输给所述放大器，将差分形式的所述交变感应信号转换为电压信号；所述电平比较电路单元用于判断电场的极性。

可选的，所述机械外壳包括传感器顶盖、传感器固定中节和传感器底座。

另一方面，本申请提供一种高压直流电场检测装置的制备方法，用于制备上文所述的任意一种高压直流电场检测装置，所述方法包括：

提供机械外壳，所述机械外壳包括传感器顶盖、传感器固定中节和传感器底座；

在所述机械外壳内设置电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统以制成高压直流电场检测装置；

在所述信号调理电路内设置差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；

将所述电动机分别电连接所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器；

将所述信号调理电路分别电连接所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器；

将所述测速器分别电连接所述电场感应器和所述电机转速控制器；

在所述电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；所述电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；

在所述测速器内设置光电开关，用于检测所述电动机的转速。

可选的，所述在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，包括：

将所述感应电极设置为差分极板结构。

可选的，所述在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，还包括：

将所述屏蔽电极设置为6等分6叶片结构，所述屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板；

将所述感应电极设置为12等分6叶片结构，所述感应电极采用印刷电路板。

可选的，在所述差分放大电路单元内设置放大器，所述差分放大电路单元将所述感应电极感应到的交变感应电流信号传输给所述放大器，将差分形式的所述交变感应信号转换为电压信号；所述电平比较电路单元用于判断电场的极性。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种高压直流电场检测装置及其制备方法，装置包括：机械外壳和位于所述机械外壳内的电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统；所述电动机与所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器电连接，所述信号调理电路与所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器电连接，测速器与电场感应器和电机转速控制器电连接；所述信号调理电路包括差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；所述电场感应器包括屏蔽电极和感应电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；所述电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；所述测速器包括光电开关，用于检测电动机的转速；所述电机转速控制器用于控制所述电动机的速度；所述数据采集系统用于将所述信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。通过本申请的提供的高压直流电场检测装置及其制备方法，电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，可以保证电动机的高寿命、低噪音和少干扰，并且可以实现更高的平稳性和更低的电流消耗；将感应电极设置为差分极板结构，感应器感应到的交变感应信号以检测高压直流电场的方式可以排除环境的干扰，能够提高检测准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种高压直流电场检测装置的结构示意图；

图2为机械外壳的顶盖结构示意图；

图3为机械外壳的固定中节结构示意图；

图4为机械外壳的底座结构示意图；

图5为机械壳内各组件之间的连接关系示意图；

图6为电场感应器的结构示意图；

图7为信号调理电路的工作原理示意图；

图8为本申请提供一种高压直流电场检测装置的制备方法的流程图；

图9为步骤S7的详细流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了保证电网稳定运行，需要对高压直流带电设备进行维护检修，但电力作业人员检修之前需要先验电。验明直流设备是否带电和准确测量其周围电场强度，以便保证设备和工作人员的安全。

目前，高压直流电场的检测方式主要采用非接触式。将直流电场测量传感器感应探头靠近被测直流带电体，利用传感器感应探头与被测直流带电体之间产生的畸变电场测量带电体的表面电位，实现对被测直流带电体表面电场的测量。

然而，基于振动电容的高压直流电场检测传感器受机械振动结构影响，存在使用寿命短、功耗大、易干扰和输出信号不稳定等问题。基于MEMS(Microelectro MechanicalSystems，微机电系统)技术的高压直流电场检测传感器，存在价格昂贵、测量量程低等问题。

有鉴于此，图1为本申请提供的一种高压直流电场检测装置的结构示意图，如图1所示，一方面本申请提供一种高压直流电场检测装置000，包括：机械外壳1和位于机械外壳1内的电场感应器2、电动机3、测速器4、信号调理电路5、电机转速控制器6和数据采集系统7。

需要说明的是图1中所示的机械外壳1只是示意性的，图1是表示高压直流电场检测装置000在检测高压直流电场E时，电场感应器2相对应于机械外壳1是裸露的状态，裸露的部分对于机械外壳可以是开口，本申请不作具体限定。

可选的，图2为机械外壳的顶盖结构示意图，图3为机械外壳的固定中节结构示意图，图4为机械外壳的底座结构示意图，结合图1、图2、图3和图4所示，机械外壳1包括顶盖11、固定中节12和底座13。

如图2、图3和图4所示，机械外壳1的顶盖11、固定中节12和底座13可以通过机械嵌套组装在一起。顶盖11主要用于保护电场感应器2，特别用于保护屏蔽电极，当高压直流电场检测装置000进行检测高压直流电场E时，通常需要将顶盖11打开或者取下，将电场感应器2裸露于高压直流电场E中，当检测完成，再将顶盖11盖上。固定中节12主要用于固定电动机3、测速器4、信号调理电路5、电机转速控制器6和数据采集系统7。底座13主要用于固定感应器2，同时对整个高压直流电场检测装置000进行底座支撑，并且在底座13上可以设置若干个通孔，通孔用于电源线或者导线穿过机械外壳1与机械外壳1内的其他部件进行连接以提供电源。图2、图3和图4所示的顶盖11、固定中节12和底座13的结构只是示意性的，本申请不作具体限定。

如图1所示，电动机3与电场感应器2、测速器4和电机转速控制器6电连接，信号调理电路5与电场感应器2、数据采集系统7、电机转速控制器6和测速器4电连接，测速器4与电场感应器2和电机转速控制器6电连接。

图5为机械壳内各组件之间的连接关系示意图，如图5所示，信号调理电路5包括差分放大电路单元51、峰值检测电路单元52、直流滤波电路单元53、饱和放大电路单元54、波形整形电路单元55和电平比较电路单元56。

如图5所示，差分放大电路单元51、峰值检测电路单元52和直流滤波电路单元53依次连接；差分放大电路单元51、饱和放大电路单元54、波形整形电路单元55和电平比较电路单元56依次连接。

如图5所示，电场感应器2包括屏蔽电极21和感应电极22，感应电极22用于通过屏蔽电极21的旋转使感应电极22暴露于高压直流电场E中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号。

可选的，感应电极为差分极板结构。

图6为电场感应器的结构示意图，如图6所示，感应电极22为差分极板结构，感应电极包括第一感应片221和第二感应片222。屏蔽电极21可旋转，当屏蔽电极21旋转时，感应电极22暴露于高压直流电场E中的面积呈周期性变化，此时，通过感应电极22暴露于高压直流电场E中的面积呈周期性变化，感应电极22周期性的呈现“暴露-遮挡-屏蔽”三种状态；随着感应电极22周期性的呈现“暴露-遮挡-屏蔽”三种状态，感应电极22上的感应电荷同时发生变化，利用特性相同的第一感应片221和第二感应片222在同一感应环境中，取得的差分信号作为感应电极22感应到的交变感应信号。感应电极与差分放大电路单元51连接，感应电极22将感应到的交变感应信号传输给差分放大电路单元51进行信号处理。需要说明的是，为了达到更稳定的屏蔽效果，屏蔽电极可以接地处理。

通过本实施例提供的感应器2感应到的交变感应信号以检测高压直流电场的方式可以排除环境的干扰，能够提高检测准确度。

可选的，屏蔽电极采用6等分6叶片结构，感应电极采用12等分6叶片结构。

可选的，屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板，感应电极采用印刷电路板。

感应电极采用12等分6叶片结构，相邻两个叶片作为一个差分对，相间隔的6个叶片组成一个感应片。

屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板作为电极板，感应电极采用印刷电路板作为电极板。将黄铜或者印刷电路板做成6等分6叶片结构的电极板形成屏蔽电极。将印刷电路板做成12等分6叶片结构的两组感应片(分别对应图6中所述第一感应片和第二感应片)形成感应电极。

电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，电动机用于带动屏蔽电极的旋转。

三相无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

三相无刷直流电机的优势是，可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；体积小、重量轻、出力大；转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；效率高，可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；

液态轴承的优势是，减噪降温，避免了滚珠与轴承金属面的直接磨擦，使设备噪音及其发热量降至最低；减震降噪，油膜可有效地吸收震动，使设备的抗震能力得到提高；减少磨损，提高设备的工作可靠性和使用寿命；有效的降低因金属磨擦而产生的噪声和发热问题。

所以，电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，可以保证电动机的高寿命、低噪音和少干扰，并且可以实现更高的平稳性和更低的电流消耗。

测速器包括光电开关，用于检测电动机的转速；电机转速控制器用于控制电动机的速度。

如图5所示，测速器4包括相连接的光电开关41和光电位置检测模块42；测速器4的光电开关41分别与电动机3和电机转速控制器6连接。光电开关41与光电位置检测模块42配合检测到电动机3的转速，并将电动机3的转速信息实时传动给电机转速控制器6，电机转速控制器6根据电动机3的实时转速信息调整电动机3的转速。

可选的，差分放大电路单元包括放大器，差分放大电路单元将感应电极感应到的交变感应电流信号传输给放大器，将差分形式的交变感应信号转换为电压信号；电平比较电路单元用于判断电场的极性。

图7为信号调理电路的工作原理示意图，结合图5和图7所示，信号调理电路5的工作过程如下：

当高压直流电场检测装置对高压直流电场进行检测时，电动机3控制屏蔽电极21转动，感应电极22感应到交变感应信号，交变感应信号分别通过差分放大电路单元51进行信号的差分放大、峰值检测电路单元52的峰值检测、直流滤波电路单元53的直流滤波，最后得到高压直流电场的大小数据；同时，交变感应信号分别通过饱和放大电路单元54的包和放大、波形整形电路单元55的波形整形到达电平比较电路单元56；同时，测速器4测得屏蔽电极21的转速，通过光电开关41和光电位置检测模块42得到屏蔽电极21在转动中位置波形，位置波形通过波形整形电路单元55的波形整形到达电平比较电路单元56；电平比较电路单元56将两组数据信息进行比较，得到高压直流电场的极性。当屏蔽电极21在转动中的位置波形与交变感应信号的波形同相(同为高电平或者同为低电平)时，高压直流电场的极性为正，当屏蔽电极21在转动中的位置波形与交变感应信号的波形反相(异号电平)时，高压直流电场的极性为负。

数据采集系统用于将信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。

如图5所示，数据采集系统7与电平比较电路单元56连接，数据采集系统7对电平比较单元56得到的高压直流电场的大小数据和极性，进行数据ADC采集，在将采集到的数据传输给PC端，以供数据和波形的显示。

另一方面，本申请提供一种高压直流电场检测装置的制备方法，用于制备上文所述的任意一种高压直流电场检测装置，图8为本申请提供一种高压直流电场检测装置的制备方法的流程图，如图8所示，方法包括：

S1：提供机械外壳，机械外壳包括传感器顶盖、传感器固定中节和传感器底座。

结合图3和图4所示，机械外壳1的顶盖11、固定中节12和底座13可以通过机械嵌套组装在一起。

S2：在机械外壳内设置电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统以制成高压直流电场检测装置。

结合图1所示，在械外壳1内设置电场感应器2、电动机3、测速器4、信号调理电路5、电机转速控制器6和数据采集系统7。

S3：在信号调理电路内设置差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元。

结合图5所示，在信号调理电路5内设置差分放大电路单元51、峰值检测电路单元52、直流滤波电路单元53、饱和放大电路单元54、波形整形电路单元55和电平比较电路单元56。差分放大电路单元51、峰值检测电路单元52和直流滤波电路单元53依次连接；差分放大电路单元51、饱和放大电路单元54、波形整形电路单元55和电平比较电路单元56依次连接。

S4：将电动机分别电连接电场感应器、测速器和电机转速控制器。

结合图1所示，将电动机3分别电连接电场感应器2、测速器4和电机转速控制器6。

S5：将信号调理电路分别电连接所述电场感应器、数据采集系统、电机转速控制器和测速器。

结合图1所示，将信号调理电路5分别电连接电场感应器2、数据采集系统7、电机转速控制器6和测速器4。

S6：将测速器分别电连接电场感应器和电机转速控制器。

结合图1所示，将测速器4分别电连接电场感应器2和电机转速控制器6。

S7：在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，感应电极用于通过屏蔽电极的旋转使感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，电动机用于带动屏蔽电极的旋转。

S8：在测速器内设置光电开关，用于检测电动机的转速。

电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，电动机用于带动屏蔽电极的旋转。

三相无刷直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。电动机的定子绕组多做成三相对称星形接法，同三相异步电动机十分相似。电动机的转子上粘有已充磁的永磁体，为了检测电动机转子的极性，在电动机内装有位置传感器。驱动器由功率电子器件和集成电路等构成，其功能是：接受电动机的启动、停止、制动信号，以控制电动机的启动、停止和制动；接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制逆变桥各功率管的通断，产生连续转矩；接受速度指令和速度反馈信号，用来控制和调整转速；提供保护和显示等等。

三相无刷直流电机的优势是，可以低速大功率运行，可以省去减速机直接驱动大的负载；体积小、重量轻、出力大；转矩特性优异，中、低速转矩性能好，启动转矩大，启动电流小；效率高，可靠性高，稳定性好，适应性强，维修与保养简单；耐颠簸震动，噪音低，震动小，运转平滑，寿命长；

液态轴承的优势是，减噪降温，避免了滚珠与轴承金属面的直接磨擦，使设备噪音及其发热量降至最低；减震降噪，油膜可有效地吸收震动，使设备的抗震能力得到提高；减少磨损，提高设备的工作可靠性和使用寿命；有效的降低因金属磨擦而产生的噪声和发热问题。

所以，电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，可以保证电动机的高寿命、低噪音和少干扰，并且可以实现更高的平稳性和更低的电流消耗。

可选的，图9为步骤S7的详细流程图，如图9所示，S7，在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，包括：

S71：将感应电极设置为差分极板结构。

结合图6所示，感应电极22为差分极板结构，感应电极包括第一感应片221和第二感应片222。屏蔽电极21可旋转，当屏蔽电极21旋转时，感应电极22暴露于高压直流电场E中的面积呈周期性变化，此时，通过感应电极22暴露于高压直流电场E中的面积呈周期性变化，感应电极22周期性的呈现“暴露-遮挡-屏蔽”三种状态；随着感应电极22周期性的呈现“暴露-遮挡-屏蔽”三种状态，感应电极22上的感应电荷同时发生变化，利用特性相同的第一感应片221和第二感应片222匝同一感应环境中，取得的差分信号作为感应电极22感应到的交变感应信号。感应电极与差分放大电路单元51连接，感应电极22将感应到的交变感应信号传输给差分放大电路单元51进行信号处理。

通过本实施例提供的感应器2感应到的交变感应信号以检测高压直流电场的方式可以排除环境的干扰，能够提高检测准确度。

可选的，如图9所示，S7，在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，还包括：

S72：将屏蔽电极设置为6等分6叶片结构，屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板；

S73：将感应电极设置为12等分6叶片结构，感应电极采用印刷电路板。

感应电极采用12等分6叶片结构，相邻两个叶片作为一个差分对，相间隔的6个叶片组成一个感应片。

屏蔽电极21采用黄铜或者印刷电路板作为电极板，感应电极22采用印刷电路板作为电极板。将黄铜或者印刷电路板做成6等分6叶片结构的电极板形成屏蔽电极21。将印刷电路板做成12等分6叶片结构的两组感应片(分别对应图6中所述第一感应片和第二感应片)形成感应电极22。

可选的，在差分放大电路单元51内设置放大器，差分放大电路单元51将所述感应电极感22应到的交变感应电流信号传输给放大器，将差分形式的交变感应信号转换为电压信号；电平比较电路单元用于判断电场的极性。

结合图5和图7所示，信号调理电路5的工作过程如下：

当高压直流电场检测装置000对高压直流电场E进行检测时，电动机3控制屏蔽电极21转动，感应电极22感应到交变感应信号，交变感应信号分别通过差分放大电路单元51进行信号的差分放大、峰值检测电路单元52的峰值检测、直流滤波电路单元53的直流滤波，最后得到高压直流电场的大小数据；同时，交变感应信号分别通过饱和放大电路单元54的包和放大、波形整形电路单元55的波形整形到达电平比较电路单元56；同时，测速器4测得屏蔽电极21的转速，通过光电开关41和光电位置检测模块42得到屏蔽电极21在转动中位置波形，位置波形通过波形整形电路单元55的波形整形到达电平比较电路单元56；电平比较电路单元56将两组数据信息进行比较，得到高压直流电场的极性。当屏蔽电极21在转动中的位置波形与交变感应信号的波形同相(同为高电平或者同为低电平)时，高压直流电场的极性为正，当屏蔽电极21在转动中的位置波形与交变感应信号的波形反相(异号电平)时，高压直流电场的极性为负。

数据采集系统用于将信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。

如图5所示，数据采集系统7与电平比较电路单元56连接，数据采集系统7对电平比较单元56得到的高压直流电场的大小数据和极性，进行数据ADC采集，在将采集到的数据传输给PC端，以供数据和波形的显示。

本申请提供的一种高压直流电场检测装置及其制备方法，装置包括：机械外壳和位于所述机械外壳内的电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统；所述电动机与所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器电连接，所述信号调理电路与所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器电连接，测速器与电场感应器和电机转速控制器电连接；所述信号调理电路包括差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；所述电场感应器包括屏蔽电极和感应电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；所述电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；所述测速器包括光电开关，用于检测电动机的转速；所述电机转速控制器用于控制所述电动机的速度；所述数据采集系统用于将所述信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。

通过本申请提供的高压直流电场检测装置及其制备方法，电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，可以保证电动机的高寿命、低噪音和少干扰，并且可以实现更高的平稳性和更低的电流消耗；将感应电极设置为差分极板结构，感应器感应到的交变感应信号以检测高压直流电场的方式可以排除环境的干扰，能够提高检测准确度。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

Claims (10)

1.一种高压直流电场检测装置，其特征在于，包括：机械外壳和位于所述机械外壳内的电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统；

所述电动机与所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器电连接，所述信号调理电路与所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器电连接，所述测速器与所述电场感应器和所述电机转速控制器电连接；

所述信号调理电路包括差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；

所述电场感应器包括屏蔽电极和感应电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；

所述电动机为采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；

所述测速器包括光电开关，用于检测电动机的转速；

所述电机转速控制器用于控制所述电动机的速度；

所述数据采集系统用于将所述信号调理电路输出的信号进行数据ADC采集。

2.根据权利要求1所述的高压直流电场检测装置，其特征在于，所述感应电极为差分极板结构。

3.根据权利要求2所述的高压直流电场检测装置，其特征在于，所述屏蔽电极采用6等分6叶片结构，所述感应电极采用12等分6叶片结构。

4.根据权利要求3所述的高压直流电场检测装置，其特征在于，所述屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板，所述感应电极采用印刷电路板。

5.根据权利要求2所述的高压直流电场检测装置，其特征在于，所述差分放大电路单元包括放大器，所述差分放大电路单元将所述感应电极感应到的交变感应电流信号传输给所述放大器，将差分形式的所述交变感应信号转换为电压信号；所述电平比较电路单元用于判断电场的极性。

6.根据权利要求1所述的高压直流电场检测装置，其特征在于，所述机械外壳包括传感器顶盖、传感器固定中节和传感器底座。

7.一种高压直流电场检测装置的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-6所述的任意一种高压直流电场检测装置，所述方法包括：

提供机械外壳，所述机械外壳包括传感器顶盖、传感器固定中节和传感器底座；

在所述机械外壳内设置电场感应器、电动机、测速器、信号调理电路、电机转速控制器和数据采集系统以制成高压直流电场检测装置；

在所述信号调理电路内设置差分放大电路单元、峰值检测电路单元、直流滤波电路单元、饱和放大电路单元、波形整形电路单元和电平比较电路单元；

将所述电动机分别电连接所述电场感应器、所述测速器和所述电机转速控制器；

将所述信号调理电路分别电连接所述电场感应器、所述数据采集系统、所述电机转速控制器和所述测速器；

将所述测速器分别电连接所述电场感应器和所述电机转速控制器；

在所述电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，所述感应电极用于通过所述屏蔽电极的旋转使所述感应电极暴露于高压直流电场中的面积呈周期性变化以感应交变感应信号；所述电动机采用液态轴承结构的三相直流无刷电机，所述电动机用于带动所述屏蔽电极的旋转；

在所述测速器内设置光电开关，用于检测所述电动机的转速。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，包括：

将所述感应电极设置为差分极板结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述在电场感应器内设置感应电极和屏蔽电极，还包括：

将所述屏蔽电极设置为6等分6叶片结构，所述屏蔽电极采用黄铜或者印刷电路板；

将所述感应电极设置为12等分6叶片结构，所述感应电极采用印刷电路板。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述差分放大电路单元内设置放大器，所述差分放大电路单元将所述感应电极感应到的交变感应电流信号传输给所述放大器，将差分形式的所述交变感应信号转换为电压信号；所述电平比较电路单元用于判断电场的极性。

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