CN113419117A - 一种精度高的真空微电子电场传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精度高的真空微电子电场传感器，包括检测仪和放置组件，所述放置组件由顶盖和底盖组成所述顶盖和底盖组成的球形空间内设置有支撑架，所述支撑架上设置有若干静电感应组件，所述支撑架由中心球组成和若干定位杆，所述中心球的外壁设置有数量均为二的Z轴杆、Y轴杆和X轴杆，所述静电感应组件由远极板、近极板、弯杆和爪盘组成，两个所述远极板分别通过连接线电性连接于检测仪两端的开关上，同一轴线上的两个近极板之间通过中段线进行连接。本发明通过电压检测机构检测各位于三维坐标轴上的远极板上的电压值，以此得到三维坐标数值，相比于传统装置，本发明可以快速测出电场在三维空间中的分布，误差小，精度高，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及电场传感器技术领域，尤其涉及一种精度高的真空微电子电场传感器。
背景技术
电场感应式传感器，将两根或多根高强度带塑料绝缘层的导线通过绝缘子平行架设在一些支柱上。这些导线有些是场线，有些是感应线，一根场线和一根感应线紧靠在一起安装构成一组。低频信号振荡器产生的频率为1—40kHz的低频振荡信号电压送到各条场线中，在场线周围就会产生磁场。将感应线与报警控制器相连。如果有人侵入，探测区的电磁场受到干扰，从而使感应线输出的感应感电压发生变化，只要测出信号变化的幅度、速率或干扰的持续时间等方面的变化超过规定的阈值就会发生报警，电场传感器是其中的重要部件。
电场传感器是一种具有良好的抗电磁干扰能力和快速响应速度的传感器。它能够测量高电压电力系统中的瞬变电场，可广泛用于电场强度的探测。为气象保障提供可靠的手段和依据，避免了强电场的破坏作用，对发射器升空具有重大的意义。目前已有的电场传感器只能检测一维或两维电场强度，探测方向一般与传感器主轴方向平行或垂直。且用于感应的部件大多封闭与真空空间中，将电子部件与空气隔绝，用以提升装置的精度。
现有的传感器基本利用外部集成电路进行辅助检测，在使用时，通过将检测点位的电压发送到PC机的处理器进行数据模拟，以此展示出所测区域的电场分布示意图。现有装置在测量电场时，大多是利用同向上的电极板进行检测，但是，现有的电场传感器不适合快速检测出待测电场中场强在三维中的分布。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出了一种精度高的真空微电子电场传感器。
本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器，包括检测仪和放置组件，所述放置组件由顶盖和底盖组成，所述顶盖和底盖的内壁均设置有若干定位管，所述顶盖和底盖组成的球形空间内设置有支撑架，所述支撑架上设置有若干静电感应组件，所述支撑架由中心球组成和若干定位杆，所述中心球的外壁设置有数量均为二的Z轴杆、Y轴杆和X轴杆，所述静电感应组件由远极板、近极板、弯杆和爪盘组成，所述近极板分别设置于Z轴杆、Y轴杆和X轴杆的一端，Z轴杆、Y轴杆、X轴杆和弯杆均为中空结构，所述近极板卡接于爪盘的中间，两个所述远极板分别通过连接线电性连接于检测仪两端的开关上，同一轴线上的两个近极板之间通过中段线进行连接，所述中段线与检测仪通过导线连接。
作为本发明再进一步的方案：所述检测仪上集成有电压检测机构。
作为本发明再进一步的方案：所述连接线位于X轴杆和弯杆的中空区域内。
作为本发明再进一步的方案：所述中段线的数量为三，且不同轴线上的中段线之间相互独立。
作为本发明再进一步的方案：所述开关的数量为三组，且每组有两个通断口。
作为本发明再进一步的方案：所述检测仪位于待测电场外，检测仪上集成有数量至少为七的电压检测点，其中一个电压检测点作为公共点，在测试时，公共点与中心球的球心处引出的导线电性接触，其余六个检测点分别电性连接到远极板上引出的连接线上，以此对六个远极板进行检测。
作为本发明再进一步的方案：所述定位杆的一端固定安装在中心球的外壁，另一端插接于应的定位管内。
作为本发明再进一步的方案：所述Z轴杆、Y轴杆、X轴杆、弯杆和爪盘均采用绝缘材料制成，所述底盖的外壁设置有屏蔽保护套，且屏蔽保护套与底盖相连通，且屏蔽保护套的内部设置有金属屏蔽层，的一端连通设置有软管，所述软管的一端与连接，连接线位于内部的部分穿过软管。
作为本发明再进一步的方案：所述顶盖的底端外壁设置有扣环，底盖的内壁顶端设置有扣板。
作为本发明再进一步的方案：所述底盖的底部外壁设置有放置座，且放置座的中段外壁开设有拓展槽，设置的拓展槽便于使用其他工具夹接放置座时提供着力点。
本发明中的有益效果为：
1、工作人员将放置组件安置在待测电场中，检测仪上的所有开关均闭合，此时在Z轴杆、Y轴杆和X轴杆组成的三维立体坐标系中，远极板上产生感应电荷，工作人员断开检测仪上所有的开关，通过检测仪上集成的电压检测机构检测各远极板上的电压值，以此得到三维坐标数值，由于各检测点位均在三维坐标轴上，以此多次试验即实现通过PC机进行模拟得出三维坐标中的场强数据，相比于传统装置只能检测单轴线点位上的数据，本发明可以快速测出电场在三维空间中的分布，误差小、精度高、操作简单；
2、本发明通过底盖的底部外壁设置有放置座，且放置座的中段外壁开设有拓展槽，设置的拓展槽便于使用其他工具夹接放置座时提供着力点；连接线位于X轴杆和弯杆的中空区域内，以此减小外部信号对连接线的干扰；放置座采用绝缘材料制成，以此该装置可以直接放置在待测电场中，或者通过夹持装置放置在待测电场中，装置的灵活性高；
3、本发明通过底盖的外壁设置有屏蔽保护套，且屏蔽保护套与底盖相连通，且屏蔽保护套的内部设置有金属屏蔽层，连接线穿过屏蔽保护套的中间，以此进一步减少外部信号对连接线的干扰，屏蔽保护套避免连接线与外界发生摩擦。
附图说明
图1为本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器的整体结构示意图；
图2为本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器的顶盖结构示意图；
图3为本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器的底盖结构示意图；
图4为本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器的内部结构示意图；
图5为本发明提出的一种精度高的真空微电子电场传感器的检测组件结构示意图。
图中：1-顶盖、2-底盖、3-屏蔽保护套、4-放置座、5-拓展槽、6-定位管、7-扣环、8-扣板、9-爪盘、10-Z轴杆、11-Y轴杆、12-X轴杆、13-远极板、14-近极板、15-定位杆、16-检测仪、17-开关、18-软管、19-弯杆、20-中心球、21-连接线、22-中段线。
具体实施方式
下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。
在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
参照图1-5，一种精度高的真空微电子电场传感器，包括检测仪16和放置组件，放置组件由顶盖1和底盖2组成，顶盖1和底盖2的内壁均设置有若干定位管6，顶盖1和底盖2组成的球形空间内设置有支撑架，支撑架上设置有若干静电感应组件，支撑架由中心球20组成和若干定位杆15，中心球20的外壁设置有数量均为二的Z轴杆10、Y轴杆11和X轴杆12，静电感应组件由远极板13、近极板14、弯杆19和爪盘9组成，近极板14分别设置于Z轴杆10、Y轴杆11和X轴杆12的一端，Z轴杆10、Y轴杆11、X轴杆12和弯杆19均为中空结构，近极板14卡接于爪盘9的中间，两个远极板13分别通过连接线21电性连接于检测仪16两端的开关17上，同一轴线上的两个近极板14之间通过中段线22进行连接，中段线22与检测仪16通过导线连接。
本发明中，检测仪16上集成有电压检测机构，使用时，电压检测机构的一端通过连接线21连接于远极板13上，另一端连接于中段线22上，以此检测各个远极板13上的点电压。
本发明中，连接线21位于X轴杆12和弯杆19的中空区域内，以此减小外部信号对连接线21的干扰。
本发明中，中段线22的数量为三，且不同轴线上的中段线22之间相互独立，以此便于得到真实的数据。
本发明中，开关17的数量为三组，且每组有两个通断口。
本发明中，检测仪16位于待测电场外，检测仪16上集成有数量至少为七的电压检测点，其中一个电压检测点作为公共点，在测试时，公共点与中心球20的球心处引出的导线电性接触，其余六个检测点分别电性连接到远极板13上引出的连接线21上，以此对六个远极板13进行检测。
本发明中，定位杆15的一端固定安装在中心球20的外壁，另一端插接于应的定位管6内，以此将顶盖1与底盖2进行扣合后，便于实现支撑架的固定。
本发明中，Z轴杆10、Y轴杆11、X轴杆12、弯杆19和爪盘9均采用绝缘材料制成，爪盘9用于避免相近的近极板14和远极板13之间发生接触，底盖2的外壁设置有屏蔽保护套3，且屏蔽保护套3与底盖2相连通，且屏蔽保护套3的内部设置有金属屏蔽层，连接线21穿过屏蔽保护套3的中间，以此进一步减少外部信号对连接线21的干扰，屏蔽保护套3避免连接线21与外界发生摩擦；10的一端连通设置有软管18，软管18的一端与3连接，连接线21位于2内部的部分穿过软管18。
本发明中，顶盖1的底端外壁设置有扣环7，底盖2的内壁顶端设置有扣板8，顶盖1与底盖2扣合时，扣环7卡接在扣板8的下方，以此实现卡接。
本发明中，底盖2的底部外壁设置有放置座4，且放置座4的中段外壁开设有拓展槽5，设置的拓展槽5便于工作人员使用其他工具夹接放置座4时提供着力点，放置座4采用绝缘材料制成，以此该装置可以直接放置在待测电场中，或者通过夹持装置放置在待测电场中，装置的灵活性高。
工作原理及使用方法：使用时，电压检测机构的一端通过连接线21连接于远极板13上，另一端连接于中段线22上，工作人员将放置组件安置在待测电场中，将检测仪16与PC机通讯连接，将检测仪16上的所有开关17均闭合，以此使得远极板13和近极板14成为一个导体，此时在Z轴杆10、Y轴杆11和X轴杆12组成的三维立体坐标系中，以中心球20的球形为零电势参考点，远极板13所处位置不同所在点位的电势可能不同，在电场中，远极板13上产生感应电荷，适当时间后，工作人员断开检测仪16上所有的开关17，此时各轴线上的最外侧的远极板13与近极板14断开，通过检测仪16上集成的电压检测机构检测各远极板13上的电压值，以此得到三维坐标数值，以此多次试验即实现通过PC机进行模拟得出三维坐标中的场强数据，相比于传统装置只能检测单轴线点位上的数据，本发明可以快速测出电场在三维空间中的分布，误差小，精度高。
以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，包括检测仪(16)和放置组件，所述放置组件由顶盖(1)和底盖(2)组成，所述顶盖(1)和底盖(2)的内壁均设置有若干定位管(6)，所述顶盖(1)和底盖(2)组成的球形空间内设置有支撑架，所述支撑架上设置有若干静电感应组件，所述支撑架由中心球(20)组成和若干定位杆(15)，所述中心球(20)的外壁设置有数量均为二的Z轴杆(10)、Y轴杆(11)和X轴杆(12)，所述静电感应组件由远极板(13)、近极板(14)、弯杆(19)和爪盘(9)组成，所述近极板(14)分别设置于Z轴杆(10)、Y轴杆(11)和X轴杆(12)的一端，Z轴杆(10)、Y轴杆(11)、X轴杆(12)和弯杆(19)均为中空结构，所述近极板(14)卡接于爪盘(9)的中间，两个所述远极板(13)分别通过连接线(21)电性连接于检测仪(16)两端的开关(17)上，同一轴线上的两个近极板(14)之间通过中段线(22)进行连接，所述中段线(22)与检测仪(16)通过导线连接。
2.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述检测仪(16)上集成有电压检测机构。
3.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述连接线(21)位于X轴杆(12)和弯杆(19)的中空区域内。
4.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述中段线(22)的数量为三，且不同轴线上的中段线(22)之间相互独立。
5.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述开关(17)的数量为三组，且每组有两个通断口。
6.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述检测仪(16)位于待测电场外，检测仪(16)上集成有数量至少为七的电压检测点，其中一个电压检测点作为公共点，在测试时，公共点与中心球(20)的球心处引出的导线电性接触，其余六个检测点分别电性连接到远极板(13)上引出的连接线(21)上，以此对六个远极板(13)进行检测。
7.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述定位杆(15)的一端固定安装在中心球(20)的外壁，另一端插接于应的定位管(6)内。
8.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述Z轴杆(10)、Y轴杆(11)、X轴杆(12)、弯杆(19)和爪盘(9)均采用绝缘材料制成，所述底盖(2)的外壁设置有屏蔽保护套(3)，且屏蔽保护套(3)与底盖(2)相连通，且屏蔽保护套(3)的内部设置有金属屏蔽层，(10)的一端连通设置有软管(18)，所述软管(18)的一端与(3)连接，连接线(21)位于(2)内部的部分穿过软管(18)。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述顶盖(1)的底端外壁设置有扣环(7)，底盖(2)的内壁顶端设置有扣板(8)。
10.根据权利要求1所述的一种精度高的真空微电子电场传感器，其特征在于，所述底盖(2)的底部外壁设置有放置座(4)，且放置座(4)的中段外壁开设有拓展槽(5)，设置的拓展槽(5)便于使用其他工具夹接放置座(4)时提供着力点。
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