CN115219762A - 一种非接触式电压传感器、电压测量系统及电压测量方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触式电压传感器、测量系统及测量方法，电压传感器包括：传感模块，用于通过差分探头感应待测导电体的空间耦合电容，输出差分信号，待测导电体具有第一电压角频率；参考信号模块，与传感模块电连接，用于产生具有第二电压角频率的参考电压信号，第二电压角频率和第一电压角频率不同；信号处理模块，分别与传感模块和参考信号模块电连接，用于经信号处理获取差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，并依据待测电压差分信号、参考电压差分信号以及参考电压信号确定待测导电体的待测电压信息。本发明引入参考电压信号，对传感模块检测到的差分信号进行处理，克服了测量结果受耦合电容大小影响的问题，实现了交流电压幅值的测量。

Description

一种非接触式电压传感器、电压测量系统及电压测量方法

技术领域

本发明属于电力测量技术领域，尤其涉及一种非接触式电压传感器、电压测量系统及电压测量方法。

背景技术

电压是电力系统中最基础的信号之一，电压测量装置在电力系统中的应用无处不见。在电力传感领域，交流电压信号的采集、交流电压幅值大小的测量十分重要。对于低压测量，通常采用接触式电压测量装置，而对于高压测量，一般采用非接触式电压测量装置，非接触式电压测量装置主要有电压互感器和电容式电压传感器。电压互感器可以实现变电站、换流站内部的电气设备和关键节点的实时传感和量测，但其功能单一，需要绕组来实现信号传输，体积大。电容式电压传感器利用传感电极与被测导电体形成耦合电容，可以采集到被测导体上的交流电压信号，但电容式电压传感器仅能采集到被测交流电压信号的频率和波形信息，在未标定的情况下，不能直接得到被测交流电压的幅值信息。而且在电压检测场景中，传感电极与被测导体之间形成的空间耦合电容会随空气湿度、绝缘材料老化情况以及空间相对位置的变化而变化，进而对传感器的测量结果带来很大的影响。

因此有必要提供一种体积小且可靠性好的非接触式电压测量方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小且可靠性好的非接触式电压传感器及电压测量系统。

本发明的另一目的在于提供一种体积小且可靠性好的电压测量方法。

为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种非接触式电压传感器，包括：传感模块，用于通过差分探头感应待测导电体的空间耦合电容，输出差分信号，所述待测导电体具有第一电压角频率；参考信号模块，与所述传感模块电连接，用于产生具有第二电压角频率的参考电压信号，所述第二电压角频率和所述第一电压角频率不同；信号处理模块，分别与所述传感模块和所述参考信号模块电连接，用于经信号处理获取所述差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，并依据所述待测电压差分信号、所述参考电压差分信号以及所述参考电压信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

进一步的，所述传感模块包括传输阻抗和所述差分探头；所述差分探头包括分别与所述信号处理模块电连接的第一差分探头和第二差分探头；所述传输阻抗包括第一传输阻抗和第二传输阻抗，所述第一传输阻抗和所述第二传输阻抗为电阻、电容或电感中的至少一种；所述第一差分探头通过所述第一传输阻抗与所述参考信号模块电连接；所述第二差分探头通过所述第二传输阻抗与所述参考信号模块电连接。

进一步的，所述差分探头为两块材质及大小形状相同的金属板，两块所述金属板之间彼此平行排列；

所述参考信号模块为参考信号发生器。

进一步的，所述金属板之间的距离为0.005～200mm，所述金属板的厚度为0.001～3mm。

进一步的，所述信号处理模块包括：差分放大电路，与所述差分探头电连接，用于对所述差分信号进行放大以得到第二差分信号；滤波单元，与所述差分放大电路电连接，用于获取所述第二差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号；整流单元，与所述滤波单元和所述参考信号模块电连接，用于获取所述参考电压差分信号的直流分量以及所述参考电压信号的直流分量；处理单元，与所述整流单元和所述滤波单元电连接，用于依据所述参考电压差分信号的直流分量、所述参考电压信号的直流分量以及所述待测电压差分信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

进一步的，所述非接触式电压传感器的输出信号符合下式：

所述待测导电体的待测电压幅值符合下式：

|V_s(s)|＝|V_out|×常数；

其中所述常数为第二电压角频率和第一电压角频率与差分放大电路的增益间乘积的比值。

进一步的，应用所述非接触式电压传感器进行电压测量时，所述差分探头靠近所述待测导电体的上侧、下侧、左侧或右侧。

进一步的，所述第一电压角频率和所述第二电压角频率相差10-50倍。

本发明还提供了一种电压测量系统，包括前述非接触式电压传感器。

为了实现上述第二目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种电压测量方法，包括以下步骤：

S1.将传感模块中差分探头靠近待测导电体，感应待测导电体的空间耦合电容，其中所述待测导电体具有第一电压角频率，所述传感模块分别与参考信号模块和信号处理模块电连接，所述参考信号模块与所述信号处理模块电连接；

S2.所述参考信号模块产生具有第二电压角频率的参考电压信号，所述传感模块向所述信号处理模块输出差分信号，其中，所述第二电压角频率和所述第一电压角频率不同；

S3.信号处理模块接收所述差分信号和所述参考电压信号，并进行信号处理，获取所述差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，依据所述待测电压差分信号、参考电压差分信号以及所述参考电压信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

由以上技术方案可知，本发明的传感器中没有绕组，体积小，且在测量电压信号时，在差分探头的输出端引入了参考电压信号，参考电压信号的角频率和待测电压信号的角频率不同，将参考电压信号引入差分探头后，利用参考电压信号对差分探头输出的差分信号进行处理，差分探头输出的差分信号中来自参考电压信号的分量的大小与耦合电容相关，信号处理模块对参考电压信号本身幅值与差分探头上和参考电压信号相关的信号分量进行计算可以得到一与耦合电容相关的直流量，采用这一直流量与差分探头输出信号中的待测电压差分信号相乘即可得到频率与待测电压信号相等、幅值与待测电压信号成比例的输出信号，该输出信号不受待测导电体与差分探头间耦合电容大小影响，只和待测电压信号与参考电压信号的角频率比相关，从而可以克服非接触电压传感中检测结果受耦合电容大小影响的问题，提高了测量的可靠性，实现了导线上交流电压幅值的测量功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，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为本发明实施例电压传感器的示意图；

图2为本发明实施例信号处理模块的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”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发明和简化描述，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发明的限制。

如图1所示，本实施例的非接触式电压传感器包括传感模块1、参考信号模块2及信号处理模块3。传感模块1和信号处理模块3电连接，向信号处理模块3输出待测导电体的差分信号。参考信号模块2分别和传感模块1及信号处理模块3电连接，向传感模块1及信号处理模块3输出参考电压信号，参考电压信号的角频率和待测电压信号的角频率不同。信号处理模块3结合参考电压信号，对传感模块1输出的差分信号进行放大、滤波、整流、运算等处理。

传感模块1包括差分探头，本实施例的差分探头包括两块平行放置的平板形传感电极第一传感电极1-1(第一差分探头)和第二传感电极1-2(第二差分探头)，第一传感电极1-1和第二传感电极1-2的大小及形状相同，并采用同一材质制备。第一传感电极1-1和第二传感电极1-2靠近待测导电体a时，可与待测导电体a形成空间耦合电容(C_in1、C_in2)，并在待测导电体a与传感电极之间构成信号通路，从而将待测导电体a上的电压信号耦合至传感电极上，待测导电体a上的电压信号即为待测电压信号。传感模块1还包括两个传输阻抗：第一传输阻抗1-3和第二传输阻抗1-4，第一传感电极1-1通过第一传输阻抗1-3和参考信号模块2相连，第二传感电极1-2通过第二传输阻抗1-4和参考信号模块2相连。传输阻抗可为电阻、电容、电感中的一种或几种。第一传输阻抗1-3和第二传输阻抗1-4的阻抗类型及大小相同，如均为阻值相同的电阻，或容值相同的电容等。本实施例的传感模块1采用差分探头，当两个大小形状相同、平行排列的双极板形式的差分探头对同一待测导电体进行传感时，待测信号将在差分探头上产生差分信号，而空间中大量存在的电场等干扰源由于位置较远，在差分探头上产生的是共模信号，共模信号不能被差分放大电路传输，因此差分探头可以降低非待测信号的影响，对空间中分布的大量工频电场具有较好的屏蔽作用，从而提高检测结果的准确性。

传感电极为导体，可采用金属材料制成，如Au、Ag、Al、Cu、Pt、W、Fe、Co、Ni、Ti中的一种。传感电极的电导率大于1000S/m。在一些实施例中，传感电极的厚度可为0.001mm～3mm，两块传感电极的间距可为0.005mm～200mm。为了提高器件的集成度，减小器件体积，降低非待测信号的干扰，在一些实施例中，两个传感电极可以集成在同一PCB板上，分别位于同一PCB板的两侧表面，如在PCB板的正反面信号层覆铜，形成双层铜板作为传感电极。

参考信号模块2用于产生频率、幅值可调的参考电压信号，参考电压信号经传输阻抗后传输到传感模块1上。参考电压信号可以是高频信号(即对应的角频率大于待测电压信号的角频率)，也可以是低频信号(即对应的角频率小于待测电压信号的角频率)，根据实际需求及待测电压信号的角频率相应选择。为了提高器件的集成度，减小器件体积，参考信号模块2和信号处理模块3可集成在同一PCB板上。

如图2所示，本实施例的信号处理模块3包括差分放大电路3-1、第一滤波电路3-2、第二滤波电路3-3、第一整流滤波电路3-4、第二整流滤波电路3-5、除法电路3-6及乘法电路3-7。其中，第一滤波电路3-2和第二滤波电路3-3组成滤波单元，第一整流滤波电路3-4和第二整流滤波电路3-5组成整流单元，除法电路3-6及乘法电路3-7组成处理单元。信号处理模块3中的差分放大电路、滤波电路、整流滤波电路、除法电路及乘法电路可为单独的硬件电路，也可以是集成在MCU中的相应模块。本实施例的第一滤波电路3-2和第二滤波电路3-3的输入端均与差分放大电路3-1的输出端相连。第一滤波电路3-2的输出端和乘法电路3-7的输入端相连。第二滤波电路3-3的输出端和第一整流滤波电路3-4的输入端相连。第一整流滤波电路3-4的输出端和除法电路3-6的输入端相连，除法电路3-6的输出端和乘法电路3-7的输入端相连。第二整流滤波电路3-5的输入端和参考信号模块2的输出端相连，第二整流滤波电路3-5的输出端和除法电路3-6的输入端相连。本发明各电路间的连接可以是直接相连，也可以经一些电气元件或电路后间接相连。

差分放大电路3-1可采用仪表放大器或差分放大器，用于对传感模块1的差分信号进行转单端及放大处理，得到第二差分信号。可选的，差分放大电路可包含多级放大电路。

参考信号模块2向传感模块1输出参考电压信号，传感模块1向差分放大电路3-1输出的信号中包含有两种信号分量：待测电压差分信号和参考电压差分信号，差分放大电路3-1输出的第二差分信号中也包含了这两种信号分量。由于待测电压信号和参考电压信号的角频率不同，需要通过相应的滤波电路对差分放大电路3-1输出的第二差分信号中不同角频率的信号分量进行提取。本发明的第一滤波电路3-2用于提取待测电压差分信号，第二滤波电路3-3用于提取参考电压差分信号。第一滤波电路3-2和第二滤波电路3-3可采用低通滤波器和高通滤波器，根据参考电压信号和待测电压信号的角频率相应选择其中的一种。比如，当参考电压信号的角频率大于待测电压信号的角频率时，第一滤波电路3-2采用低通滤波器，以提取出第二差分信号中的低频信号(待测电压差分信号)，第二滤波电路3-3则采用高通滤波器，以提取出第二差分信号中的高频信号(参考电压差分信号)；反之，当参考电压信号的角频率小于待测电压信号的角频率时，则第一滤波电路3-2采用高通滤波器，以提取出第二差分信号中的高频信号(待测电压差分信号)，第二滤波电路3-3则采用低通滤波器，以提取出第二差分信号中的低频信号(参考电压差分信号)。

第一整流滤波电路3-4和第二整流滤波电路3-5分别用于将第二滤波电路3-3输出的参考电压差分信号以及参考信号模块2输出的原始参考电压信号整流滤波，提取其中的直流信号，将从参考电压差分信号中提出的直流信号定义为第一直流信号，将从原始的参考电压信号中提出的直流信号定义为第二直流信号。

除法电路3-6用于将第一直流信号和第二直流信号进行除法运算，其中，除数为第一直流信号，被除数为第二直流信号，第二直流信号和第一直流信号相除后，得到第三直流信号。

乘法电路3-7用于将除法电路3-6输出的第三直流信号和第一滤波电路3-2输出的待测电压差分信号相乘，乘法电路3-7输出的测量结果即为待测电压信息，其为频率与待测信号相等、幅值与待测信号成正比的信号。

本发明的信号处理模块通过简单的运算电路就能够实现对信号的处理，不仅运算速度快，而且也降低了传感器的成本。

下面对使用本实施例的非接触式电压传感器进行电压测量的方法进行说明，电压测量方法包括以下步骤：

S1.将传感模块1中的差分探头靠近待测导电体a，感应待测导电体a的空间耦合电容，以获取待测导电体a的差分信号，待测导电体a的差分信号具有第一电压角频率；测量时，差分探头与待测导电体a之间的距离可以为1mm～1m，差分探头靠近待测导电体a放置，可位于待测导电体a的上侧、下侧、左侧或右侧；

S2.控制参考信号模块2产生参考电压信号，参考电压信号输出至传感模块1和信号处理模块3；当待测导电体的电压角频率未知时，参考信号模块2可以在根据差分探头获取的待测导电体的差分信号确定待测电压信号的角频率之后，产生电压角频率不同的参考电压信号，当待测导电体的电压角频率已知时，如对工频电压进行测量时，工频电压的角频率ω₁＝2π·50Hz，则可直接产生和工频电压角频率不同的参考电压信号；将待测导电体a上的电压信号的角频率定义为第一电压角频率，将参考电压信号的角频率定义为第二电压角频率；参考信号模块2产生参考电压信号并输出至传感模块1后，传感模块1输出的差分信号中就含有待测电压差分信号和参考电压差分信号；

S3.信号处理模块3利用参考信号模块2产生的参考电压信号，对传感模块1输出的差分信号进行处理，具体处理过程如下：

a.传感模块1将测得的差分信号输出至差分放大电路3-1，通过差分放大电路3-1进行转单端和放大，得到包含有待测电压频率分量(待测电压差分信号)以及参考信号频率分量(参考电压差分信号)的第一波形(第二差分信号)；

b.通过滤波单元中的第一滤波电路3-2和第二滤波电路3-3对第一波形进行滤波，分别提取得到仅含待测电压频率分量的第二波形(待测电压差分信号)和仅含参考信号频率分量的第三波形(参考电压差分信号)；

c.通过第一整流滤波电路3-4对第三波形进行直流滤波，得到参考电压差分信号中的直流分量(直流电压信号)，即参考电压差分信号的直流分量；

d.通过第二整流滤波电路3-5对参考电压信号进行直流滤波，得到参考电压信号中的直流分量(直流电压信号)，即参考电压信号的直流分量；

e.将参考电压差分信号的直流分量和参考电压信号的直流分量进行除法运算，除数为参考电压差分信号的直流分量，被除数为参考电压信号的直流分量；

f.用参考电压信号的直流分量除以参考电压差分信号的直流分量的结果和第二波形相乘，得到待测电压信息并输出，待测电压信息为待测信号的还原波形，是频率与待测信号相等、幅值与待测信号成正比的信号。

以上测量方法虽然是按序号的顺序逐步说明，但并非对各步骤的先后顺序进行限定，一些步骤并没有先后顺序的要求，如子步骤d虽然放在子步骤b和子步骤c之后，但子步骤d也可以和子步骤b、c并行执行，或先于子步骤b、c执行，不需要等到得到参考电压差分信号的直流分量后，再对参考电压信号进行处理以得到参考电压信号的直流分量，两个信号的直流分量获得的先后顺序对信号的处理过程没有影响；又例如，在待测电压信号的角频率已知的情况下，可以直接控制参考信号模块产生相应的参考电压信号，而无需用传感模块先测量待测电压信号的角频率。

下面对本实施例电压传感器的信号处理原理进行说明，在以下说明中，是以待测电压信号频率ω₁小于参考电压信号频率ω₂为例，待测电压信号为工频电压信号，G表示差分放大电路的增益，高通滤波器和低通滤波器的通带增益为1，阻带增益近似为0。在其他的实施方式中，差分放大电路、高通滤波器和低通滤波器的通带增益和阻带增益可根据实际情况相应设置。

如图1所示，待测导电体a上存在交流电压信号V_s，交流电压信号V_s即为待测电压信号，待测电压信号为工频电压信号，则V_s的角频率ω₁＝2π·50Hz。两块平行金属板(第一传感电极1-1和第二传感电极1-2)构成差分探头，将差分探头靠近待测导电体a放置，两个传感电极与待测导电体a之间分别形成空间耦合电容C_in1和C_in2。两个传感电极分别通过阻值相等的电阻R_in(传输阻抗)与参考信号模块2的输出端口连接，参考信号模块2产生角频率为ω₂的参考电压信号V_ref。为降低滤波难度，参考电压信号和待测电压信号的角频率相差10～50倍。

差分探头输出的差分信号V_diff(s)为：

式中的s为信号经拉氏变换后的复变量参数，s是一个复频率，包含瞬态分析的实部σ和稳态分析的虚部jω，s＝σ+jω，j表示虚数，ω表示角频率。在工频电压信号测量中，差分探头的输入和输出都是稳定的正弦波，则复频率可等效为s＝jω，分析结果属于频域。

当1＞＞R_inC_in1s，1＞＞R_inC_in2s时，差分信号V_diff(s)可近似表示为：

V_diff(s)≈R_in(C_in1-C_in2)s·[V_s(s)-V_ref(s)] (2)

对差分探头输出的差分信号V_diff(s)进行差分放大以及滤波后，分别提取到来自参考电压信号的参考电压差分信号V_H和来自待测电压信号的待测电压差分信号V_L：

V_H＝R_in(C_in1-C_in2)s·GV_ref(s) (3)

V_L＝R_in(C_in1-C_in2)s·GV_s(s) (4)

将参考电压差分信号V_H和原始参考电压信号V_ref分别进行整流滤波，得到两个直流电压信号：

参考电压差分信号的直流分量V_z2：

V_z2＝|R_in(C_in1-C_in2)s·GV_ref(s)| (6)

参考电压信号的直流分量V_z1：

V_z1＝|GV_ref(s)| (5)

将两个直流电压信号相除，除数为V_z2，被除数为V_z1，得到V_c1：

将V_c1与待测电压差分信号V_L相乘，得到V_out：

V_out的有效值为：

V_out的有效值表示传感器的输出信号，由公式(9)得待测电压信息(幅值)为：

从式(9)可以看出，电压传感器的输出波形的幅值仅受到待测电压信号与参考电压信号间角频率比的影响，不会受到待测导电体与差分探头间耦合电容的影响，从而可以排除耦合电容的变化对检测结果的影响，克服了传统非接触式电压传感器存在的耦合电容易被干扰而发生变化导致的测量结果受影响的问题，提高了测量可靠性。本发明的非接触式电压传感器的幅值仅受待测信号与参考信号角频率比的影响，不受耦合电容影响，在实际应用中可以通过设定参考电压信号频率，实现针对不同频率电压的幅值测量。

根据待测电压角频率的不同，可以相应设置参考电压信号模块产生的参考电压信号的角频率，前述实施例是以参考电压信号的角频率大于待测电压信号的角频率为例进行说明，但参考电压信号的角频率也可以小于待测电压信号的角频率，由于两种信号的角频率不同，此时差分信号中存在低频分量(来自参考信号模块)和高频分量(来自待测电压信号)，只需通过对应的滤波电路分别提取高频分量和低频分量，将提取出来的参考信号分量进行整流滤波，和原始参考电压信号经整流滤波后的直流量进行除法运算，最后将除法运算结果和待测电压差分信号进行乘法运算，即可还原出待测电压信号的原始波形，实现交流电压的幅值测量。

本发明还提供了一种非接触式电压测量系统，该系统包括：外壳，电压传感器设置于外壳内，电压传感器在测量时间间隔期内感测待测导电体中的电压，电压传感器和待测导向不接触。电压传感器和一控制器通信连接，将检测结果传输给控制器，控制器根据电压传感器输出的检测结果确定待测导电体的电压值，并可对检测结果进行显示、存储及传输等。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽范围。

Claims (10)

1.一种非接触式电压传感器，其特征在于，包括：

传感模块，用于通过差分探头感应待测导电体的空间耦合电容，输出差分信号，所述待测导电体具有第一电压角频率；

参考信号模块，与所述传感模块电连接，用于产生具有第二电压角频率的参考电压信号，所述第二电压角频率和所述第一电压角频率不同；

信号处理模块，分别与所述传感模块和所述参考信号模块电连接，用于经信号处理获取所述差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，并依据所述待测电压差分信号、所述参考电压差分信号以及所述参考电压信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

2.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，所述传感模块包括传输阻抗和所述差分探头；

所述差分探头包括分别与所述信号处理模块电连接的第一差分探头和第二差分探头；

所述传输阻抗包括第一传输阻抗和第二传输阻抗，所述第一传输阻抗和所述第二传输阻抗为电阻、电容或电感中的至少一种；

所述第一差分探头通过所述第一传输阻抗与所述参考信号模块电连接；

所述第二差分探头通过所述第二传输阻抗与所述参考信号模块电连接。

3.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，

所述差分探头为两块材质及大小形状相同的金属板，两块所述金属板之间彼此平行排列；

所述参考信号模块为参考信号发生器。

4.如权利要求3所述的非接触式电压传感器，其特征在于，所述金属板之间的距离为0.005～200mm，所述金属板的厚度为0.001～3mm。

5.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，所述信号处理模块包括：

差分放大电路，与所述差分探头电连接，用于对所述差分信号进行放大以得到第二差分信号；

滤波单元，与所述差分放大电路电连接，用于获取所述第二差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号；

整流单元，与所述滤波单元和所述参考信号模块电连接，用于获取所述参考电压差分信号的直流分量以及所述参考电压信号的直流分量；

处理单元，与所述整流单元和所述滤波单元电连接，用于依据所述参考电压差分信号的直流分量、所述参考电压信号的直流分量以及所述待测电压差分信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

6.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，

所述非接触式电压传感器的输出信号符合下式：

所述待测导电体的待测电压幅值符合下式：

|V_s(s)|＝|V_out|×常数；

其中所述常数为第二电压角频率和第一电压角频率与差分放大电路的增益间乘积的比值。

7.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，

应用所述非接触式电压传感器进行电压测量时，所述差分探头靠近所述待测导电体的上侧、下侧、左侧或右侧。

8.如权利要求1所述的非接触式电压传感器，其特征在于，

所述第一电压角频率和所述第二电压角频率相差10-50倍。

9.一种电压测量系统，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的非接触式电压传感器。

10.一种电压测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将传感模块中差分探头靠近待测导电体，感应待测导电体的空间耦合电容，其中所述待测导电体具有第一电压角频率，所述传感模块分别与参考信号模块和信号处理模块电连接，所述参考信号模块与所述信号处理模块电连接；

S2.所述参考信号模块产生具有第二电压角频率的参考电压信号，所述传感模块向所述信号处理模块输出差分信号，其中，所述第二电压角频率和所述第一电压角频率不同；

S3.信号处理模块接收所述差分信号和所述参考电压信号，并进行信号处理，获取所述差分信号中的待测电压差分信号和参考电压差分信号，依据所述待测电压差分信号、参考电压差分信号以及所述参考电压信号确定所述待测导电体的待测电压信息。

Images