CN114910696A - 一种电线直流电压的非接触测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电线直流电压的非接触测量装置及方法，基于压电器件实现电线直流电压非接触测量，被测直流电压通过电容分压取样，取样直流电压施加于压电器件电极两端，根据压电器件的逆压电效应，压电器件的两个极板之间的距离会随着取样电压的大小和极性变化，从而改变本身的电容。结合锁定放大技术实现压电器件变化的电容值的测量以及取样电容值的测量，通过电容的变化，就可以反推得到取样电压，再反推得到被测直流电压。本发明摒弃了传统振动电容式电容测量方式中的机械结构部分，并且采用锁定放大器技术，可以测量出电线直流电压的幅度和极性，具有功耗低、体积小、质量轻和测量准确度高的优点，可广泛应用于直流电压测量技术领域。

Description

一种电线直流电压的非接触测量装置及方法

技术领域

本发明涉及直流电压测量技术领域，尤其是一种电线直流电压的非接触测量装置及方法。

背景技术

传统上电线直流电压或交流电压的检测都需要与物体接触，通过传导电流来完成。但这种接触测量方式有时很不方便，比如在某些无法破坏线路绝缘层的节点处将无法获得电压数据。因此，近年来，人们开始研究电线电压的非接触测量方式。由于交流电压的非接触测量技术比较成熟，因而研究的热点是直流电压的非接触测量技术。相对于传统接触式电压表，非接触式电压表具有使用简便、安全性高、不受线路绝缘影响等优势，将成为未来电压测量装置的发展方向。

现有的非接触测量直流电压主要有三种方法，一是探针法，将导体探针置于通电电线与参考地形成的电场中，直接测量探针与参考地之间的电位差，然后根据探针与通电电线之间的位置推算出电线的直流电压；二是利用某些晶体材料的泡克耳效应，根据双折射现象折射角的大小进行电线直流电压的测量；三是变电容的方法，通过改变电容两个极板的相对位置，将直流感应电压信号转变为交变信号，通过信号放大处理得到待测电线的直流电压。

其中第三种变电容的方式，又可以用不同的方式来实现，如旋转叶片式、MEMS(微机电系统)横向振动式、振动电容式等几种。旋转叶片式采用电机驱动屏蔽电极旋转，通过周期性屏蔽、释放感应电极调制出交流信号；MEMS横向振动式利用可动梳齿与固定梳齿的相对位置变化调制出交流信号；振动电容式传感器通过纵向振动周期性改变感应电极与待测体之间距离，在感应电极上调制出交流信号实现测量。

但是探针法存在测量结果随时间漂移，测量误差大，无法长时间在线测量以及每次测量前需要清零的缺点。基于泡克耳效应的光学式传感器，需要光学器件，成本较高，且受环境温度以及漂电荷的影响较大。变电容方式的几种技术方案中，旋转叶片式功耗大、磨损严重；MEMS横向振动式存在信噪比低、测量结果不稳定的缺点；振动电容式传感器系统中存在悬臂梁等机械结构，测量结果易受悬臂梁结构和几何尺寸的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电线直流电压的非接触测量装置及方法，通过压电器件实现电线直流电压非接触测量，摒弃了传统振动电容式电容测量方式中的机械结构部分，具有功耗低、体积小、质量轻、测量准确度高等优点。

第一方面，本发明实施例提供了一种电线直流电压的非接触测量装置，包括取样铜片、压电器件、正弦信号发生电路、锁定放大电路、模数转换电路和微控制器模块；

所述取样铜片，用于与目标测量电线之间形成第一取样电容；

所述压电器件，构成第二取样电容，所述压电器件用于对目标测量直流电压进行分压取样得到取样电压；其中，所述第二取样电容根据所述压电器件的逆压电效应与所述取样电压匹配；

所述正弦信号发生电路，用于产生正弦激励电压；

所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

和，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压；

所述模数转换电路，用于对所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；所述数字信号包括所述正弦激励电压、所述第一节点电压、所述第二节点电压、所述第一输出电压和所述第二输出电压；

所述微控制器模块，用于根据所述模数转换电路的数字信号确定所述取样铜片的第一取样电容以及所述压电器件的第二取样电容和取样电压，并根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压。

可选地，所述测量装置还包括显示模块，用于显示所述目标测量直流电压的电压值，所述显示模块与所述微控制器模块电性连接。

可选地，所述测量装置还包括直流电源模块，所述直流电源模块与所述正弦信号发生电路、所述锁定放大电路、所述模数转换电路、所述微控制器模块和所述显示模块连接，所述直流电源模块用于为所述测量装置供电。

可选地，所述测量装置还包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关；所述正弦信号发生电路与所述第一单刀双掷开关的闸口端连接；所述取样铜片与所述第二单刀双掷开关的闸口端连接；所述锁定放大电路与所述第三单刀双掷开关的闸口端连接；所述第一单刀双掷开关的触点1、第二单刀双掷开关的触点1和第三单刀双掷开关的触点1顺次连接；所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2均与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，所述压电器件设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2之间；

其中，当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点1，所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点2，所述锁定放大电路，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压。

可选地，所述测量装置还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一电阻一端与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，另一端与GND端连接；所述第二电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第三单刀双掷开关的触点2之间；所述第三电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点1和所述第二单刀双掷开关的触点1之间。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用如本发明实施例第一方面所述的一种电线直流电压的非接触测量装置的电线直流电压的非接触测量方法，包括：

通过所述测量装置对目标测量电线进行电压取样；

通过所述电压取样的结果得到电路模拟信号，根据所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；

根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压；

根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压；

其中，所述数字信号包括正弦激励电压、第一节点电压、第二节点电压、第一输出电压和第二输出电压。

可选地，所述根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压，包括：

根据所述正弦激励电压和所述第一节点电压确定所述第一取样电容；

根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容；

根据所述第一取样电容和所述等效电容，确认第二取样电容；

根据所述第二取样电容确认所述取样电压。

可选地，所述根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容，包括：

根据所述第二输出电压和所述正弦激励电压的幅度，确定所述第二节点电压的幅度；

根据所述正弦激励电压的幅度和所述第二节点电压的幅度，确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容。

可选地，所述根据所述第二取样电容确认所述取样电压，包括：

根据所述第二取样电容，结合所述压电器件的初始参数，确定所述取样电压；

其中，所述初始参数为压电器件未进行分压取样的参数，所述初始参数包括初始电容、初始厚度、压电系数和弹性模量。

本发明基于压电器件实现电线直流电压非接触测量。被测直流电压通过电容分压取样，取样直流电压施加于压电器件电极两端，根据压电器件的逆压电效应，压电器件的两个极板之间的距离会随着取样电压的大小和极性变大或变小，从而改变本身的电容。结合锁定放大技术实现压电器件变化的电容值的测量以及取样电容值的测量，通过电容的变化，就可以反推得到取样电压，再反推得到被测直流电压。本发明摒弃了传统振动电容式电容测量方式中的机械结构部分，具有功耗低、体积小、质量轻的优点，并且对电容的变化采用锁定放大器技术来测量，可以测量出电线直流电压的幅度和极性，还具有测量准确度高的优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电线直流电压的非接触测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电线直流电压的非接触测量装置的一种测量状态的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电线直流电压的非接触测量装置的另一种测量状态的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的基于图2的前端电路测量结构原理示意图；

图5为本发明实施例提供的基于图3的前端电路测量结构原理示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。

显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明的保护范围。

另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

第一方面，本发明实施例提供了一种电线直流电压的非接触测量装置，包括取样铜片、压电器件、正弦信号发生电路、锁定放大电路、模数转换电路和微控制器模块；

所述取样铜片，用于与目标测量电线之间形成第一取样电容；

所述压电器件，构成第二取样电容，所述压电器件用于对目标测量直流电压进行分压取样得到取样电压；其中，所述第二取样电容根据所述压电器件的逆压电效应与所述取样电压匹配；

所述正弦信号发生电路，用于产生正弦激励电压；

所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

和，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压；

所述模数转换电路，用于对所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；所述数字信号包括所述正弦激励电压、所述第一节点电压、所述第二节点电压、所述第一输出电压和所述第二输出电压；

所述微控制器模块，用于根据所述模数转换电路的数字信号确定所述取样铜片的第一取样电容以及所述压电器件的第二取样电容和取样电压，并根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压。

需要说明的是，压电器件包括但不限于使用石英、压电陶瓷、新型高分子材料(如聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚氯乙烯等)等压电材料制作而成的压电器件，具体的，由于压电器件的逆压电效应，第二取样电容随取样电压的变化而变化。

在一些实施例中，所述测量装置还包括显示模块，用于显示所述目标测量直流电压的电压值，所述显示模块与所述微控制器模块电性连接。

在一些实施例中，所述测量装置还包括直流电源模块，所述直流电源模块与所述正弦信号发生电路、所述锁定放大电路、所述模数转换电路、所述微控制器模块和所述显示模块连接，所述直流电源模块用于为所述测量装置供电。

在一些实施例中，所述测量装置还包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关；所述正弦信号发生电路与所述第一单刀双掷开关的闸口端连接；所述取样铜片与所述第二单刀双掷开关的闸口端连接；所述锁定放大电路与所述第三单刀双掷开关的闸口端连接；所述第一单刀双掷开关的触点1、第二单刀双掷开关的触点1和第三单刀双掷开关的触点1顺次连接；所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2均与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，所述压电器件设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2之间；

其中，当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点1，所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点2，所述锁定放大电路，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压。

在一些实施例中，所述测量装置还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一电阻一端与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，另一端与GND端连接；所述第二电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第三单刀双掷开关的触点2之间；所述第三电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点1和所述第二单刀双掷开关的触点1之间。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用如本发明实施例第一方面所述的一种电线直流电压的非接触测量装置的电线直流电压的非接触测量方法，包括：

通过所述测量装置对目标测量电线进行电压取样；

通过所述电压取样的结果得到电路模拟信号，根据所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；

根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压；

根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压；

其中，所述数字信号包括正弦激励电压、第一节点电压、第二节点电压、第一输出电压和第二输出电压。

需要说明的是，在测量的时候，将所述测量装置放置于目标测量电线附近进行电压取样，在保障安全的前提下，使测量装置的取样铜片与目标测量电线的距离越近越好。

在一些实施例中，所述根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压，包括：

根据所述正弦激励电压和所述第一节点电压确定所述第一取样电容；

根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容；

根据所述第一取样电容和所述等效电容，确认第二取样电容；

根据所述第二取样电容确认所述取样电压。

在一些实施例中，所述根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容，包括：

根据所述第二输出电压和所述正弦激励电压的幅度，确定所述第二节点电压的幅度；

根据所述正弦激励电压的幅度和所述第二节点电压的幅度，确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容。

在一些实施例中，所述根据所述第二取样电容确认所述取样电压，包括：

根据所述第二取样电容，结合所述压电器件的初始参数，确定所述取样电压；

其中，所述初始参数为压电器件未进行分压取样的参数，所述初始参数包括初始电容、初始厚度、压电系数和弹性模量。

下面以具体的电线直流电压的非接触测量装置为例，结合附图对本发明作进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明：

参照图1，电线直流电压非接触测量装置由单刀双掷开关K₁、K₂、K₃、铜片、压电器件、电阻R₁、电阻R₂、电阻R₃、正弦信号发生电路、锁定放大电路、模数转换电路、微控制器、显示模块、直流电源等元件与模块组成。铜片面积为导线截面积的3～5倍，厚度为0.1mm左右，目的是在电线与铜片之间形成取样电容C₁，压电器件的电容为C₂。测量过程分为两个步骤，第一步求出C₁，第二步求取被测导线电压。

(1)求取电容C₁时的各模块状态

测量导线电压前，需要首先标定电容C₁的大小。此时各开关的位置如图2所示。

参照图2，正弦信号发生电路产生激励信号E(t)，即正弦激励电压，通过K₁的1触点连接到电阻R₃，然后通过K₂的1触点(M点，即第一节点)连接到K₃的1触点送到锁定放大电路模块。然后经模数转换电路，并经微控制器计算处理后存储起来，为下一步测量导线电压做好准备。直流电源为各功能模块提供直流电源。

(2)测量导线电压时的各模块状态

测量导线电压时，各开关的位置如图3所示。

参照图3，K₂开关打到2触点，使C₁与C₂连通。正弦信号发生电路产生激励信号E(t)，通过K₁的2触点连接到电阻R₂，然后通过K₃的2触点(N点，即第二节点)连接到锁定放大电路模块。然后经模数转换电路，经微控制器计算处理后送到显示模块中。直流电源为各功能模块提供直流电源。

具体地，测量原理为：

首先需要说明的是，图1所示的结构图中，模数转换电路、微控制器、显示模块与直流电源模块为通用模块。正弦信号发生电路模块和锁定放大电路模块是本装置的必备模块，但这两个模块的相关电路也比较成熟，因此其内部电路构成也不在此列出，只给出其输入输出信号及其功能描述。

1、求取C₁

设被测电线直流电压为V_m，正弦信号发生电路的输出为E(t)＝A sin(ωt+θ)，其中A为正弦信号的幅度，ω为角频率，θ为初相位。由于E(t)一般用作电路的参考信号，故θ一般取为零，E(t)＝A sinωt。基于图2，可以得到如图4所示的求取C₁时前端电路测量原理图。图4中，u_M(t)为节点M处的电压。锁定放大电路模块的功能是实现u_M(t)信号的相敏检波，因此需要两个输入信号：E(t)与u_M(t)。经内部电路处理后，锁定放大电路模块输出电压U_o1，即第一输出电压，其与正弦激励信号E(t)的幅度与u_M(t)的幅度的乘积成正比，然后送给后端的模数转换电路。

根据图4，有：

其中，相角

为：

(1)锁定放大电路模块工作原理

锁定放大器模块市场上有成熟模块可以购买，它的基本功能是提取u_M(t)和E(t)乘积信号的幅度。下面概括说明下锁定放大器的工作原理。在锁定放大器内部，首先实现E(t)与u_M(t)的相乘，得到：

然后让上述结果通过低通滤波，有：

最后调节E(t)的相移，使相角

此时锁定放大器输出U_o1为：

(2)求取C₁

根据式(5)，其中，U_o1、A、ω、R₃已知，故可以求出C₁。

2、测量导线电压

基于图3，可以得到如图5所示的测量导线电压时的前端电路测量原理图。图中，u_N(t)为节点N处的电压。锁定放大电路模块的功能是实现u_N(t)信号的相敏检波，因此需要两个输入信号：E(t)与u_N(t)。经内部电路处理后，锁定放大电路模块输出电压U_o2，其与正弦激励信号E(t)的幅度与u_N(t)的幅度的乘积成正比，然后送给后端的模数转换电路。锁定放大电路模块的工作原理在前面第1点已说明，此处不再赘述。

(1)被测电线直流电压V_m与压电器件电容C₂之间的关系

设压电器件未加外部电压时的极板面积为S，厚度为δ₀，则压电器件的电容C₂₀为：

其中，ε为压电材料的介电常数。当设压电器件施加外部电压V₂时，此时压电器件两极板上出现电荷Q＝V₂C₂₀。若压电材料的压电系数为d，弹性模量为E，根据压电材料的逆压电效应，此时压电材料的厚度减小或增大(若V₂为正，则减小；若V₂为负，则增大)。压电器件的极板面积S也会发生微小的变化，可忽略不计。其中，压电器件的厚度变化量为：

此时压电材料的厚度变为：

此时的电容为：

其中，压电器件的外部电压V₂任为未知量，只要测量出C₂的大小，即可根据式(9)求出V₂。

根据串联电容的分压关系，很容易求出V₂与被测电线直流电压V_m的关系为：

将式(10)代入式(9)，即可得到压电器件电容C₂与被测电线直流电压V_m之间的函数关系。

(2)锁定放大器输出电压U_o2与压电器件电容C₂之间的关系

参照图5，设正弦激励电压E(t)＝A sinωt，可求出节点N处的电压为：

其中，

其中，式(14)中，C_Σ为C1和C2串联时的等效电容。

根据前面所述的锁定放大器原理，锁定放大电路的输出U_o2与正弦激励信号E(t)的幅度A与u_N(t)的幅度B的乘积成正比，即：

(3)根据输出U_o2求取被测电线直流电压V_m的过程

①首先由式(15)，求得B(已知A、U_o2)；

②根据式(12)，求取C_∑(已知ω、R₁、R₂、A、B)；

③接着根据式(14)，求取C₂(已知C_∑、C₁)；

④然后根据式(9)，求取V₂(已知C₂、C₂₀、d、E、δ₀)；

⑤最后根据式(10)，求取V_m(已知V₂、C₁、C₂)。

综上所述，针对现有技术的缺点，本发明提出了一种基于压电器件的电线直流电压非接触测量装置和方法。被测直流电压通过电容分压取样，取样直流电压施加于压电器件电极两端，根据压电器件的逆压电效应，压电器件的两个极板之间的距离会随着取样电压的大小和极性变大或变小，从而改变本身的电容。通过测量这个电容的变化，就可以反推得到取样电压，再反推得到被测直流电压。本发明直接利用压电器件来实现直流电压的非接触式测量，并采用锁定放大技术实现压电器件变化的电容值的测量和取样电容值的测量，进而根据相关测量值得到直流电压的测量值。本发明的有益效果包括：巧妙地利用了压电器件自身的逆压电效应来改变测试电容的大小，不再需要旋转电极或悬臂梁等机械结构，这就导致了本发明具有功耗低、质量轻、体积小等优点；对电容的变化采用锁定放大器技术来测量，可以测量出电线直流电压的幅度和极性，且测量的准确度高。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种电线直流电压的非接触测量装置，其特征在于，包括取样铜片、压电器件、正弦信号发生电路、锁定放大电路、模数转换电路和微控制器模块；

所述取样铜片，用于与目标测量电线之间形成第一取样电容；

所述压电器件，构成第二取样电容，所述压电器件用于对目标测量直流电压进行分压取样得到取样电压；其中，所述第二取样电容根据所述压电器件的逆压电效应与所述取样电压匹配；

所述正弦信号发生电路，用于产生正弦激励电压；

所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

和，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压；

所述模数转换电路，用于对所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；所述数字信号包括所述正弦激励电压、所述第一节点电压、所述第二节点电压、所述第一输出电压和所述第二输出电压；

所述微控制器模块，用于根据所述模数转换电路的数字信号确定所述取样铜片的第一取样电容以及所述压电器件的第二取样电容和取样电压，并根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压。

2.根据权利要求1所述的一种电线直流电压的非接触测量装置，其特征在于，还包括显示模块，用于显示所述目标测量直流电压的电压值，所述显示模块与所述微控制器模块电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种电线直流电压的非接触测量装置，其特征在于，还包括直流电源模块，所述直流电源模块与所述正弦信号发生电路、所述锁定放大电路、所述模数转换电路、所述微控制器模块和所述显示模块连接，所述直流电源模块用于为所述测量装置供电。

4.根据权利要求1所述的一种电线直流电压的非接触测量装置，其特征在于，还包括第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关和第三单刀双掷开关；所述正弦信号发生电路与所述第一单刀双掷开关的闸口端连接；所述取样铜片与所述第二单刀双掷开关的闸口端连接；所述锁定放大电路与所述第三单刀双掷开关的闸口端连接；所述第一单刀双掷开关的触点1、第二单刀双掷开关的触点1和第三单刀双掷开关的触点1顺次连接；所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2均与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，所述压电器件设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第二单刀双掷开关的触点2之间；

其中，当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点1，所述锁定放大电路，用于获取所述取样铜片、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第一节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第一节点电压得到第一输出电压；

当所述第一单刀双掷开关、所述第二单刀双掷开关和所述第三单刀双掷开关均闭合于触点2，所述锁定放大电路，用于获取所述压电器件、所述正弦信号发生电路与所述锁定放大电路连接处的第二节点电压，并根据所述正弦激励电压结合所述第二节点电压得到第二输出电压。

5.根据权利要求4所述的一种电线直流电压的非接触测量装置，其特征在于，还包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述第一电阻一端与所述第三单刀双掷开关的触点2连接，另一端与GND端连接；所述第二电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点2和所述第三单刀双掷开关的触点2之间；所述第三电阻设于所述第一单刀双掷开关的触点1和所述第二单刀双掷开关的触点1之间。

6.应用如权利要求1至5任一项所述的一种电线直流电压的非接触测量装置的电线直流电压的非接触测量方法，其特征在于，包括：

通过所述测量装置对目标测量电线进行电压取样；

通过所述电压取样的结果得到电路模拟信号，根据所述电路模拟信号进行模数转换得到数字信号；

根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压；

根据所述第一取样电容、所述第二取样电容和所述取样电压确定目标测量直流电压；

其中，所述数字信号包括正弦激励电压、第一节点电压、第二节点电压、第一输出电压和第二输出电压。

7.根据权利要求6所述的一种电线直流电压的非接触测量方法，其特征在于，所述根据所述数字信号确定取样铜片的第一取样电容以及压电器件的第二取样电容和取样电压，包括：

根据所述正弦激励电压和所述第一节点电压确定所述第一取样电容；

根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容；

根据所述第一取样电容和所述等效电容，确认第二取样电容；

根据所述第二取样电容确认所述取样电压。

8.根据权利要求7所述的一种电线直流电压的非接触测量方法，其特征在于，所述根据所述正弦激励电压、所述第二节点电压和所述第二输出电压确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容，包括：

根据所述第二输出电压和所述正弦激励电压的幅度，确定所述第二节点电压的幅度；

根据所述正弦激励电压的幅度和所述第二节点电压的幅度，确定所述第一取样电容和所述第二取样电容的等效电容。

9.根据权利要求7所述的一种电线直流电压的非接触测量方法，其特征在于，所述根据所述第二取样电容确认所述取样电压，包括：

根据所述第二取样电容，结合所述压电器件的初始参数，确定所述取样电压；

其中，所述初始参数为压电器件未进行分压取样的参数，所述初始参数包括初始电容、初始厚度、压电系数和弹性模量。

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