CN112305324A - 一种高频脉冲电场的测量方法和传感器 - Google Patents

一种高频脉冲电场的测量方法和传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高频脉冲电场的测量方法和传感器，涉及高频电场检测技术领域。本发明中：在任意时刻，电压采集模块同步对第一测压电阻的端点电压进行测量、对第二测压电阻的端点电压进行测量；分析第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值，将实际电压压降差值与预设电压压降差值动态参考阈值进行对比分析，判断当前电场电压检测信息的检测状态；对处于常态化状态线性测量范围内的实际电压压降差值所对应的第一线性测量回路和第二线性测量回路上的实际电压进行平均值计算，分析出当前电场电压强度信息。本发明判断当前电场电压检测装置检测到的电压是否处于常态化状态线性测量状态，提高了对高频电场电压的检测精准度。

Description

一种高频脉冲电场的测量方法和传感器
技术领域
本发明属于高频电场检测技术领域，特别是涉及一种高频脉冲电场的测量方法和传感器。
背景技术
高频脉冲电场在一些特殊装置设备内用于特殊操作处理，例如高频脉冲的杀菌消毒设备。而在高频脉冲电场的驱控调节时，需要对高频脉冲电场强度进行监测。
由于高频脉冲会对装置设备造成电磁、电场的较大影响，导致一些检测线路元件出现非线性变化，在对高频脉冲电场强度进行监测时，检测设备对高频脉冲电场强度的检测精度下降。如何较为精准的对高频脉冲电场强度进行检测分析，成为需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高频脉冲电场的测量方法和传感器，判断当前电场电压检测装置检测到的电压是否处于常态化状态线性测量状态，提高了对高频电场电压的检测精准度。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
输入电网滤波器：消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
输入整流滤波器：将电网输入的电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
高频交流变换器：将直流电压变换为高频交流电压，并起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
本发明为涉及一种高频脉冲电场的测量传感装置，包括输入电网滤波器、输入整流滤波器和高频交流变换器，测量系统还包括主分析控制器。高频交流变换器的输出侧设置有电场电流传感监测装置、电场电压检测装置；电场电流传感监测装置、电场电压检测装置都与主分析控制器相连。
电场电流传感监测装置：
内设有第一铁芯体、第二铁芯体；第一铁芯体上绕设有第一正向线圈绕组；第二铁芯体上绕设有第二反向线圈绕组；第一铁芯体、第二铁芯体之间夹设有内侧压力传感机构；内侧压力传感机构与一有源测量回路相连；有源测量回路内设有压力监测单元；压力监测单元与主分析控制器相连。
电场电压检测装置：
内部独立设置有第一线性测量回路、第二线性测量回路；第一线性测量回路上设有串联的第一外围电阻、第一测压电阻；第二线性测量回路上设有串联的第二外围电阻、第二测压电阻；电场电压检测装置内设置电压差分析单元，电压差分析单元内包括用于检测第一测压电阻端点电压、第二测压电阻端点电压的电压采集模块。
作为本发明的一种优选技术方案，第一铁芯体的端侧安装有非磁材料压板；第二铁芯体的端侧安装有非磁材料压板；内侧压力传感机构位于第一铁芯体的非磁材料压板与第二铁芯体的非磁材料压板之间。
作为本发明的一种优选技术方案，每个非磁材料压板的一侧设有固定导块；电场电流传感监测装置内设有固定导向框板；固定导块导向配合安装在固定导向框板上；固定导向框板与固定导块之间形成缓冲内槽；缓冲内槽内装设有内部调节弹性体。
作为本发明的一种优选技术方案，高频交流变换器输出侧回路上设有整流器；电场电流传感监测装置内设有与高频交流变换器输出侧回路连接的第一并联支路、第二并联支路；第一正向线圈绕组串联在第一并联支路内；第二反向线圈绕组串联在第二并联支路内。
作为本发明的一种优选技术方案，第一线性测量回路上设置有第一整流模块；第二线性测量回路上设置有第二整流模块。
一种高频脉冲电场的测量方法，具体包括以下内容：
电场电流传感监测装置中：
在任意时刻，第一铁芯体上的第一正向线圈绕组的电流方向与第二反向线圈绕组上的电流方向反向导通，第一正向线圈绕组与第二反向线圈绕组之间形成相互磁吸作用，对内侧压力传感机构进行对应程度的挤压，内侧压力传感机构将传感监测到的压力信息传输至压力监测单元。
电场电压检测装置中：
电压差分析单元，根据第一线性测量回路上、第二线性测量回路上已知的线性电阻阻值参数分布，分析第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比；在任意时刻，电压采集模块同步对第一测压电阻的端点电压进行测量、对第二测压电阻的端点电压进行测量；电压差分析单元，根据第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比，以及检测到的第一测压电阻的端点电压、第二测压电阻的端点电压，对第一线性测量回路上的总电压进行分析，对第二线性测量回路上的总电压进行分析。
主分析控制器内：
预设电压压降差值动态参考阈值范围，分析第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值，将实际电压压降差值与预设电压压降差值动态参考阈值进行对比分析，判断当前电场电压检测信息的检测状态；对处于常态化状态线性测量范围内的实际电压压降差值所对应的第一线性测量回路和第二线性测量回路上的实际电压进行平均值计算，分析出当前电场电压强度信息。
作为本发明的一种优选技术方案，设第一外围电阻的阻值为R11，第一测压电阻的阻值为R12；设第二外围电阻的阻值为R21，第二测压电阻的阻值为R22。
第一线性测量回路上的第一测压电阻分压系数比
Figure BDA0002747535820000041
第二线性测量回路上的第二测压电阻分压系数比
Figure BDA0002747535820000042
设第一测压电阻的端点电压为U12，第一测压电阻的端点电压为U22；则第一线性测量回路上的总电压U1＝U12/α；则第二线性测量回路上的总电压U2＝U22/β。
作为本发明的一种优选技术方案，设主分析控制器内预设的电压压降差值动态参考阈值范围为
Figure BDA0002747535820000043
设第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值为△U，△U＝│U1-U2│。
当
Figure BDA0002747535820000044
时，第一线性测量回路上的总电压、第二线性测量回路上的总电压处于常态化状态线性测量范围；设当前电场电压为Uo，则
Figure BDA0002747535820000045
当
Figure BDA0002747535820000046
则主分析控制器进行超线性测量警报提示。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过设置电场电流传感监测装置，在电场电流传感监测装置内采用反向交错磁吸方式对高频电场所导致的变化电流强度进行模拟监测；通过设置独立化的线性电压测量回路，通过对分压电阻的端电压实际测量并分析回路实际总电压，通过线性分析回路上的实际电压压降差值与系数化的电压压降差值动态参考阈值关系，判断当前电场电压检测装置检测到的电压是否处于常态化状态线性测量状态，提高了对高频电场电压的检测精准度。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中高频脉冲电场的测量传感装置的结构示意图；
图2为本发明中电场电流传感监测装置的结构示意图；
图3为图2中A处局部放大的结构示意图；
图4为本发明中电场电压检测装置的结构示意图；
图5为本发明中电场电流传感监测装置磁吸传感逻辑示意图；
图6为本发明中电场电压检测装置的检测逻辑示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-电场电流传感监测装置；2-电场电压检测装置；3-主分析控制器；4-整流器；
11-第一铁芯体；12-第二铁芯体；13-第一正向线圈绕组；14-第二反向线圈绕组；15-非磁材料压板；16-内侧压力传感机构；17-第一并联支路；18-第二并联支路；19-有源测量回路；110-压力监测单元；111-固定导块；112-固定导向框板；113-缓冲内槽；114-内部调节弹性体；
21-第一整流模块；22-第二整流模块；23-第一线性测量回路；24-第二线性测量回路；25-第一外围电阻；26-第一测压电阻；27-第二外围电阻；28-第二测压电阻；29-电压差分析单元；210-电压采集模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，本发明公开了一种一种高频脉冲电场的测量方法和传感器。
本发明涉及一种高频脉冲电场的测量传感装置，包括输入电网滤波器、输入整流滤波器和高频交流变换器，测量系统还包括主分析控制器3，高频交流变换器的输出侧设置有电场电流传感监测装置1、电场电压检测装置2；电场电流传感监测装置1、电场电压检测装置2都与主分析控制器3相连。
电场电流传感监测装置1：内设有第一铁芯体11、第二铁芯体12；第一铁芯体11上绕设有第一正向线圈绕组13；第二铁芯体12上绕设有第二反向线圈绕组14；第一铁芯体11、第二铁芯体12之间夹设有内侧压力传感机构16；内侧压力传感机构16与一有源测量回路19相连；有源测量回路19内设有压力监测单元110；压力监测单元110与主分析控制器3相连。
电场电压检测装置2：
内部独立设置有第一线性测量回路23、第二线性测量回路24；第一线性测量回路23上设有串联的第一外围电阻25、第一测压电阻26；第二线性测量回路24上设有串联的第二外围电阻27、第二测压电阻28；电场电压检测装置2内设置电压差分析单元29，电压差分析单元29内包括用于检测第一测压电阻26端点电压、第二测压电阻28端点电压的电压采集模块210。
在本发明的电场电流传感监测装置中，第一铁芯体11的端侧安装有非磁材料压板15；第二铁芯体12的端侧安装有非磁材料压板15；内侧压力传感机构16位于第一铁芯体11的非磁材料压板15与第二铁芯体12的非磁材料压板15之间。
在本发明的电场电流传感监测装置中，每个非磁材料压板15的一侧设有固定导块111；电场电流传感监测装置1内设有固定导向框板112；固定导块111导向配合安装在固定导向框板112上；固定导向框板112与固定导块111之间形成缓冲内槽113；缓冲内槽113内装设有内部调节弹性体114。
在本发明的电场电流传感监测装置中，电场电流传感监测装置1内设有与高频交流变换器输出侧回路连接的第一并联支路17、第二并联支路18；第一正向线圈绕组13串联在第一并联支路17内；第二反向线圈绕组14串联在第二并联支路18内。
在本发明的电场电压检测装置中，第一线性测量回路23上设置有第一整流模块21；第二线性测量回路24上设置有第二整流模块22。
实施例二
在本发明的电场电流传感监测装置中：在任意时刻，第一铁芯体上的第一正向线圈绕组的电流方向与第二反向线圈绕组上的电流方向反向导通，第一正向线圈绕组与第二反向线圈绕组之间形成相互磁吸作用，对内侧压力传感机构进行对应程度的挤压，内侧压力传感机构将传感监测到的压力信息传输至压力监测单元。
实施例三
电压差分析单元，根据第一线性测量回路上、第二线性测量回路上已知的线性电阻阻值参数分布，分析第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比。
在任意时刻，电压采集模块同步对第一测压电阻的端点电压进行测量、对第二测压电阻的端点电压进行测量。
电压差分析单元，根据第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比，以及检测到的第一测压电阻的端点电压、第二测压电阻的端点电压，对第一线性测量回路上的总电压进行分析，对第二线性测量回路上的总电压进行分析；
设第一外围电阻的阻值为R11，第一测压电阻的阻值为R12；设第二外围电阻的阻值为R21，第二测压电阻的阻值为R22；第一线性测量回路上的第一测压电阻分压系数比
Figure BDA0002747535820000081
第二线性测量回路上的第二测压电阻分压系数比
Figure BDA0002747535820000082
设第一测压电阻的端点电压为U12，第一测压电阻的端点电压为U22；则第一线性测量回路上的总电压U1＝U12/α；则第二线性测量回路上的总电压U2＝U22/β。
实施例四
在本发明中，预设电压压降差值动态参考阈值范围，分析第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值，将实际电压压降差值与预设电压压降差值动态参考阈值进行对比分析，判断当前电场电压检测信息的检测状态。设主分析控制器内预设的电压压降差值动态参考阈值范围为
Figure BDA0002747535820000091
设第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值为△U，△U＝│U1-U2│。
在本发明中，对处于常态化状态线性测量范围内的实际电压压降差值所对应的第一线性测量回路和第二线性测量回路上的实际电压进行平均值计算，分析出当前电场电压强度信息。当
Figure BDA0002747535820000092
时，第一线性测量回路上的总电压、第二线性测量回路上的总电压处于常态化状态线性测量范围；设当前电场电压为Uo，则
Figure BDA0002747535820000093
当
Figure BDA0002747535820000094
则主分析控制器进行超线性测量警报提示。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种高频脉冲电场的测量传感装置，包括输入电网滤波器、输入整流滤波器和高频交流变换器，测量系统还包括主分析控制器(3)，其特征在于：
所述高频交流变换器的输出侧设置有电场电流传感监测装置(1)、电场电压检测装置(2)；
所述电场电流传感监测装置(1)、电场电压检测装置(2)都与主分析控制器(3)相连；
所述电场电流传感监测装置(1)：
内设有第一铁芯体(11)、第二铁芯体(12)；
所述第一铁芯体(11)上绕设有第一正向线圈绕组(13)；
所述第二铁芯体(12)上绕设有第二反向线圈绕组(14)；
所述第一铁芯体(11)、第二铁芯体(12)之间夹设有内侧压力传感机构(16)；
所述内侧压力传感机构(16)与一有源测量回路(19)相连；
所述有源测量回路(19)内设有压力监测单元(110)；
所述压力监测单元(110)与主分析控制器(3)相连；
所述电场电压检测装置(2)：
所述内部独立设置有第一线性测量回路(23)、第二线性测量回路(24)；
所述第一线性测量回路(23)上设有串联的第一外围电阻(25)、第一测压电阻(26)；
所述第二线性测量回路(24)上设有串联的第二外围电阻(27)、第二测压电阻(28)；
所述电场电压检测装置(2)内设置电压差分析单元(29)，所述电压差分析单元(29)内包括用于检测第一测压电阻(26)端点电压、第二测压电阻(28)端点电压的电压采集模块(210)。
2.根据权利要求1所述的一种高频脉冲电场的测量传感装置，其特征在于：
所述第一铁芯体(11)的端侧安装有非磁材料压板(15)；
所述第二铁芯体(12)的端侧安装有非磁材料压板(15)；
所述内侧压力传感机构(16)位于第一铁芯体(11)的非磁材料压板(15)与第二铁芯体(12)的非磁材料压板(15)之间。
3.根据权利要求2所述的一种高频脉冲电场的测量传感装置，其特征在于：
每个非磁材料压板(15)的一侧设有固定导块(111)；
所述电场电流传感监测装置(1)内设有固定导向框板(112)；
所述固定导块(111)导向配合安装在固定导向框板(112)上；
所述固定导向框板(112)与固定导块(111)之间形成缓冲内槽(113)；
所述缓冲内槽(113)内装设有内部调节弹性体(114)。
4.根据权利要求1所述的一种高频脉冲电场的测量传感装置，其特征在于：
所述高频交流变换器输出侧回路上设有整流器(4)；
所述电场电流传感监测装置(1)内设有与高频交流变换器输出侧回路连接的第一并联支路(17)、第二并联支路(18)；
所述第一正向线圈绕组(13)串联在第一并联支路(17)内；
所述第二反向线圈绕组(14)串联在第二并联支路(18)内。
5.根据权利要求1所述的一种高频脉冲电场的测量传感装置，其特征在于：
所述第一线性测量回路(23)上设置有第一整流模块(21)；
所述第二线性测量回路(24)上设置有第二整流模块(22)。
6.一种高频脉冲电场的测量方法，其特征在于：
电场电流传感监测装置中：
在任意时刻，第一铁芯体上的第一正向线圈绕组的电流方向与第二反向线圈绕组上的电流方向反向导通，第一正向线圈绕组与第二反向线圈绕组之间形成相互磁吸作用，对内侧压力传感机构进行对应程度的挤压，内侧压力传感机构将传感监测到的压力信息传输至压力监测单元；
电场电压检测装置中：
电压差分析单元，根据第一线性测量回路上、第二线性测量回路上已知的线性电阻阻值参数分布，分析第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比；
在任意时刻，电压采集模块同步对第一测压电阻的端点电压进行测量、对第二测压电阻的端点电压进行测量；
电压差分析单元，根据第一测压电阻分压系数比、第二测压电阻分压系数比，以及检测到的第一测压电阻的端点电压、第二测压电阻的端点电压，对第一线性测量回路上的总电压进行分析，对第二线性测量回路上的总电压进行分析；
主分析控制器内：
预设电压压降差值动态参考阈值范围，分析第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值，将实际电压压降差值与预设电压压降差值动态参考阈值进行对比分析，判断当前电场电压检测信息的检测状态；
对处于常态化状态线性测量范围内的实际电压压降差值所对应的第一线性测量回路和第二线性测量回路上的实际电压进行平均值计算，分析出当前电场电压强度信息。
7.根据权利要求6所述的一种高频脉冲电场的测量方法，其特征在于：
设第一外围电阻的阻值为R11，第一测压电阻的阻值为R12；
设第二外围电阻的阻值为R21，第二测压电阻的阻值为R22；
第一线性测量回路上的第一测压电阻分压系数比
Figure FDA0002747535810000041
第二线性测量回路上的第二测压电阻分压系数比
Figure FDA0002747535810000042
设第一测压电阻的端点电压为U12，第一测压电阻的端点电压为U22；
则第一线性测量回路上的总电压U1＝U12/α；
则第二线性测量回路上的总电压U2＝U22/β。
8.根据权利要求6或7所述的一种高频脉冲电场的测量方法，其特征在于：
设主分析控制器内预设的电压压降差值动态参考阈值范围为
Figure FDA0002747535810000051
设第一线性测量回路与第二线性测量回路上的实际电压压降差值为△U，△U＝│U1-U2│；
当
Figure FDA0002747535810000052
时，第一线性测量回路上的总电压、第二线性测量回路上的总电压处于常态化状态线性测量范围；
设当前电场电压为Uo，则
Figure FDA0002747535810000053
当
Figure FDA0002747535810000054
则主分析控制器进行超线性测量警报提示。
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