CN202693741U - 脉冲式线圈测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种脉冲式线圈测试仪，包括高压电源产生模块、处理单元、微波检测模块和天线；所述处理单元连接高压电源产生模块，控制高压电源产生模块输出高压脉冲，并通过测试端子传输至被测品；所述微波检测模块连接天线，通过天线采集被测品产生的微波放电信号，进而经由微波检测模块传输至所述的处理器，以生成检测结果。本实用新型的脉冲式线圈测试仪利用线圈绕组在施加高压脉冲后其绝缘不良的部位会产生局部微波放电的特性，基于微波检测技术设计而成，可以对线圈绕组内部发生的细微高频放电现象实现有效侦测，进而结合衰减振荡波检测技术实现了对不良被测品的精确判断，检测的精度和准确度得到了明显的提升。

Description

脉冲式线圈测试仪

技术领域

本实用新型属于检测设备技术领域，具体地说，是涉及一种可以对线圈绕组内部的绝缘状况进行检测的测试仪器。

背景技术

随着科技发展的不断进步，各类民用、工业用电子、电器产品层出不穷，除了注重功能与外观外，广大用户和生产厂商对产品的安全性、可靠性要求也越来越严格，因此如何延长产品的使用寿命并避免由于产品质量问题给广大使用者带来的伤害，是目前许多设计者和生产厂商十分关注的一个焦点问题。

在当前的电子、电器产品中，绝大部分都要用到线圈绕组。对于线圈绕组来讲，都是使用漆包线绕制而成，绕组的匝与匝、层与层、相与相之间都是相互绝缘的。在制造初期或者长时间使用之后，绝缘材料常会因为品质问题、环境条件恶劣等因素使其逐步恶化，不仅影响其性能及使用寿命，还会增加发生意外事故的概率。随着使用电压等级的不断提升，使用环境的不断恶劣，线圈绕组内部缺陷造成的局部微波放电已经成为导致绝缘物质劣化的重要原因之一。

所谓微波放电，是指将微波能量转换为气体分子的内能，使之激发电离以生成等离子体的一种气体放电现象，通常频率在上百兆赫兹甚至更高。

针对线圈绕组的测试问题，目前都是使用一种脉冲式线圈测试仪进行测试。脉冲式线圈测试仪，同行内也称为匝间冲击耐压测试仪，其基本原理是对标准线圈绕组和被测试线圈绕组施加相同的高压脉冲，通过比较两者的瞬态波形（瞬态波形也就是线圈内发生的衰减振荡波形），以判断出被测试线圈绕组的优劣。国内同类仪表一般都是基于这个原理从波形的面积、差积、电晕等参数来判别线圈的好坏。

采用这种传统的判断方式，如果在线圈绕组局部放电量较大的情况下是能够检测出来的，但是，对于局部放电量很微弱的线圈绕组，若继续采用这种检测方式就会存在一定的局限性，有可能存在线圈绕组放电量的程度不能影响到衰减振荡波形变化的情况，以至于通过差积、面积等参数对被测品不能进行准确的判断。换句话说，现有的检测仪器并没有办法侦测到线圈绕组内部发生的微波放电现象。

发明内容

本实用新型为了解决现有检测仪器不能对线圈绕组发生的微波放电问题实现准确侦测的问题，提出了一种基于微波检测技术设计的脉冲式线圈测试仪，实现了对线圈绕组绝缘问题的准确判别。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种脉冲式线圈测试仪，包括高压电源产生模块、处理单元、微波检测模块和天线；所述处理单元连接高压电源产生模块，控制高压电源产生模块输出高压脉冲，并通过测试端子传输至被测品；所述微波检测模块连接天线，通过天线采集被测品产生的微波放电信号，进而经由微波检测模块传输至所述的处理器，以生成检测结果。

为了对被测品内部的线圈绕组因绝缘不良问题产生的微波放电信号实现准确接收，优选将所述天线的接收频段设置在1000MHz~2000MHz之间。

优选的，所述高压电源产生模块输出的高压脉冲的电压幅值优选设置在500V~5000V之间的范围内可调，以满足不同被测品的检测要求。

进一步的，所述高压电源产生模块、处理单元和微波检测模块内置于测试仪的机壳内，机壳上设置所述的测试端子，所述天线设置于机壳外，通过线缆连接机壳内部的微波检测模块。

为了方便测试仪与被测品的连接，在所述测试端子上插装有测试线，测试线的末端连接有用于连接被测品的测试夹，通过测试夹夹住被测品的两端，以实现测试仪与被测品的连接。

为了提高测试仪的人机交互性，在所述机壳上还设置有人机交互单元，所述人机交互单元与机壳内的处理器相连接，接收用户指令并显示检测结果。

又进一步的，在所述机壳内还设置有电源模块，接收交流供电并转换成直流电源输出至所述的高压电源产生模块。

为了提高检测的准确度，在所述测试仪中还设置有衰减波采集模块，连接所述的测试端子，采集被测品的衰减振荡波形并传输至所述的处理单元。所述处理单元对接收到的衰减振荡波形和微波放电信号进行综合判断，以生成更加准确的检测结果。

再进一步的，在所述处理单元中设置有计时模块和信号转换、处理、判断模块；所述信号转换、处理、判断模块连接计时模块，控制计时模块输出触发信号分别传输至所述的高压电源产生模块和衰减波采集模块；所述信号转换、处理、判断模块与所述的微波检测模块和衰减波采集模块对应连接，接收微波放电信号和衰减振荡波形。

更进一步的，所述衰减波采集模块设置在测试仪的机壳内；所述被测品为线圈绕组。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的脉冲式线圈测试仪利用线圈绕组在施加高压脉冲后其绝缘不良的部位会产生局部微波放电的特性，基于微波检测技术设计而成，可以对线圈绕组内部发生的细微高频放电现象实现有效侦测，进而结合衰减振荡波检测技术实现了对不良被测品的精确判断，有效解决了传统测试方式对不良品可能发生的误判问题，检测的精度和准确度得到了明显的提升。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的脉冲式线圈测试仪的一种实施例的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

实施例一，本实施例为了解决目前的线圈检测仪器单纯从衰减振荡波的面积、差积、电晕等参数来判定线圈绕组的好坏，对于局部放电量很微弱的线圈绕组来说，则无法实现准确甄别的问题，提出了一种基于微波检测技术设计的脉冲式线圈测试仪，通过对被测品的局部微波放电情况进行有效侦测，从而实现了对线圈绕组不良状况的准确判断，提高了检测结果的准确度。

为了达到上述设计目的，在本实施例的脉冲式线圈测试仪中设置有高压电源产生模块、处理单元、微波检测模块和天线等主要组成部分，参见图1所示。其中，高压电源产生模块用于产生高压脉冲，施加到被测品，以激励被测品中绝缘不良的部位产生微波放电信号。具体来讲，可以将所述高压电源产生模块与处理单元相连接，通过处理单元控制高压电源产生模块生成的高压脉冲的输出时序以及电压幅值，以满足对不同被测品的测试要求。在本实施例中，所述的被测品为线圈绕组（可以是空心、磁芯、铁芯等）或者集成有线圈绕组的电子部件，这类被测品在受到高压脉冲激励后，会产生振荡波形。若线圈绕组上存在绝缘不良的部位，则还会从该绝缘不良的部位辐射出微波放电信号。为了对被测品辐射出的微波放电信号进行准确侦测，本实施例采用微波检测模块与天线相结合的方式进行系统设计，通过检测被测品周围是否有局部的微波放电现象，进而实现对被测品优劣情况的准确判断。具体来讲，可以将微波检测模块分别与天线和处理单元对应连接，如果被测品的内部绝缘部分存在瑕疵，高压电源产生模块所提供的高压脉冲就可能在其中引发微波放电现象。通过天线接收不良被测品产生的高频微波放电信号，传输至微波检测模块以转换成低频电信号，输出至处理单元，进而通过处理单元对接收到的低频电信号进行转换、处理和判断后，生成被测品优劣的检测结果输出。

考虑到通过线圈绕组辐射输出的微波放电信号，其信号频率一般都在1000MHz~2000MHz之间，为了实现对不良被测品辐射输出的微波放电信号进行有效采集，本实施例优选将所述天线的接收频段设计在1000MHz~2000MHz之间。

考虑到天线距离被测品越远，越不利于微波放电信号有效接收的问题，本实施例优选在进行绝缘测试时，将天线放置在距离被测品20~40cm的范围内。为了方便满足这种设计要求，本实施例在进行脉冲式线圈测试仪的整机结构设计时，将高压电源产生模块、处理单元和微波检测模块内置于测试仪的机壳内，将天线放置于测试仪的机壳外，然后利用一段长度适宜的线缆连接在所述天线与微波检测模块之间，以满足二者之间的信号传输要求。采用这种设计方式，在对被测品进行绝缘测试时，可以方便地将天线放置到被测品周围的任意位置。考虑到信号强度的问题，优选放置在距离被测品20~40cm的范围内，以实现微波放电信号的准确采集。

为了方便测试仪与被测品的连接，在测试仪的机壳上还可以进一步设置测试端子V+、V-，如图1所示。所述测试端子V+、V-优选采用插孔结构的接线端子，在机壳内部通过电源线连接高压电源产生模块的高压脉冲输出端，在机壳外部可以与配置的测试线相插接，即为所述脉冲式线圈测试仪配置两根测试线，测试线的一端连接金属插头，另一端连接测试夹（例如鳄鱼夹等）。在需要对被测品进行绝缘性测试时，首先将两根测试线的金属插头分别插入到测试仪机壳上的两个测试端子V+、V-中，然后将两根测试线的测试夹分别夹在被测品的两端，由此便可以完成测试仪与被测品之间的连接，使得通过高压电源产生模块输出的高压脉冲可以经由测试线施加到被测品的两端，激励线圈绕组开始振荡。

为了方便用户对测试仪的操作以及检测结果的输出显示，在本实施例的脉冲式线圈测试仪中还设置有人机交互单元，布设在测试仪的机壳上，以满足人机交互的要求。具体来讲，所述人机交互单元可以由按键和显示屏组成，也可以由触摸屏和显示屏组合而成。用户通过按键或者触摸屏可以将启动测试的控制指令传输至处理单元，也可以进一步输入设定参数，通过处理单元控制高压电源产生模块输出的高压脉冲的电压幅值和输出时序。在本实施例中，所述高压电源产生模块输出的高压脉冲的电压幅值可以在500V~5000V之间的范围内可调，输出电压的大小，使用者可以根据被测品的要求进行自行设置。需要特别指出的是：高压电源产生模块输出的电压虽然很高，但是冲击能量很小，电压设置合适的话，对被测品是没有损坏的。对于通过处理单元处理生成的被测品绝缘状况的检测结果可以经由显示屏输出显示。使用户对被测品的状态一目了然。

为了提高检测结果的准确性，本实施例还在所述脉冲式线圈测试仪中进一步设计了衰减波采集模块，如图1所示，优选布设在测试仪的机壳中，分别与所述的测试端子V+、V-和处理单元相连接，以用于对被测品在施加了高压脉冲后产生的衰减振荡波形进行采集和检测，并传输至所述的处理单元，进而结合微波检测模块检测到的局部微波放电信号，综合进行被测品绝缘状况的准确判断。

在所述处理单元中设置有信号转换、处理、判断模块，连接人机交互单元，接收用户输入的高压脉冲设定幅值，并对衰减波采集模块和微波检测模块采集输出的衰减振荡波形和局部微波放电信号进行转换、处理和判断，进而生成被测品优劣的检测结果，输出至人机交互单元进行显示，如图1所示。为了确保在对被测品进行高压冲击的同时，能够同时控制衰减波采集模块对被测品产生的衰减振荡波形进行采集，在所述的处理单元中还设置有计时模块，分别连接所述的高压电源产生模块和衰减波采集模块，以控制高压电源产生模块的输出时序以及衰减波采集模块的波形采集时序，进而确保采集到的数据能够如实反映出被测品的真实状态。

对于高压电源产生模块生成高压脉冲所需的直流电源以及测试仪中各功能模块所需的工作电压均可以由测试仪中的电源模块转换生成。将电源模块内置于测试仪的机壳中，并通过引出机壳的电源线连接外部的交流市电，进而将交流供电转换成不同幅值的直流电源，分别传输至所述的高压电源产生模块、处理单元、衰减波采集模块和微波检测模块，以满足不同用电负载的供电需求。

具体测试过程为：通过处理单元控制高压电源产生模块对被测品进行单次或者连续冲击。首次高压冲击目的是通过衰减波采集模块对被测品产生的衰减振荡波形进行采集工作，通过衰减波采集模块可以观察到波形的衰减变化情况。如果线圈绕组内部的放电量较大，能量损耗较严重的话，线圈绕组在自由振荡衰减过程中就可能发生突变或者微变。再次高压冲击就是通过微波检测模块来检测局部放电量情况。在整个测试过程中，微波检测模块可以一直处于工作状态，一旦在高压冲击过程中线圈绕组本身发生了放电，且在放电过程中产生了高频微波信号，那么此信号就会通过天线被微波检测模块所接收。处理单元在控制高压电源产生模块对线圈绕组进行了再次高压冲击后，对微波检测模块采集到的微波放电信号进行接收和处理，并结合衰减波采集模块采集到的衰减振荡波形对被测线圈绕组的绝缘状况进行判断。其中，微波检测模块是按照线圈绕组发生放电时的频率信号范围进行设计的，由于频率很高，超出了一般工作场合下的频率范围，所以不用担心其他频率信号引起的干扰。

需要指出的是，针对衰减波采集模块和微波检测模块的工作时序，本实施例还有另外的两种设计模式：第一种，首次高压冲击先通过微波检测模块来检测被测品的局部放电量情况，再次高压冲击通过衰减波采集模块对被测品产生的衰减振荡波形进行采集工作。第二种，单次高压冲击即同时完成对微波检测和衰减振荡波的采集工作。在整个检测过程中，微波检测更能体现出线圈绕组内部发生的更加细微的情况变化，当然两模块得到的数据结果可以共同对被测品的状态做出判断。

利用高压脉冲对被测品进行冲击的同时，通过衰减波采集模块和微波检测模块将接收到的信号通过模数转换、处理、运算，以确定出高压冲击过程中线圈绕组内部发生的情况。衰减波采集模块采集到的数据通过运算处理，以图形及数字的形式进行显示；微波检测模块检测到的放电量大小可以以数字量的形式进行显示。关于测试结果的判定问题，使用者可以尝试找几个典型样品进行冲击试验，根据被测品的制造工艺水平及对被测品的质量要求确定出判定参数的上限值，一旦被测品由于绝缘问题发生放电，从采集到的测试波形上就会看到一些离散的点，通过对这些离散的点进行运算处理，最终以数字量和图形的形式进行显示，这些都使用户在使用本仪器的过程中对被测品的状态一目了然，大大提高了测试速度。比如：通过衰减波采集模块可以观察到波形的衰减变化情况，微波检测模块不仅能显示出放电时的波形，还可以对照衰减振荡波观察到放电点的位置，从而可以确定出放电的起始点，通过起始点可以掌握被测品发生绝缘问题时所处的状态，为使用者判断和分析被测品提供了借鉴作用。

将微波检测技术运用在脉冲式线圈测试仪中，可以对各种不同大小和不同类型的线圈待测物件进行绝缘问题的测试。通过正确可靠地检测与辨识放电是否存在，可达到预防性的效果，降低绝缘物劣化引起的故障机率。在现有脉冲式线圈测试仪中加入微波检测技术，可侦测出待测线圈内因绝缘不良产生的高频细微放电，大幅度提高了产品在长时间或环境恶劣的情况下的可靠性。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种脉冲式线圈测试仪，其特征在于：包括高压电源产生模块、处理单元、微波检测模块和天线；所述处理单元连接高压电源产生模块，控制高压电源产生模块输出高压脉冲，并通过测试端子传输至被测品；所述微波检测模块连接天线，通过天线采集被测品产生的微波放电信号，进而经由微波检测模块传输至所述的处理器，以生成检测结果。

2.根据权利要求1所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：所述天线的接收频段在1000MHz~2000MHz之间。

3.根据权利要求1所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：所述高压电源产生模块输出的高压脉冲的电压幅值在500V~5000V之间。

4.根据权利要求1所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：所述高压电源产生模块、处理单元和微波检测模块内置于测试仪的机壳内，机壳上设置所述的测试端子，所述天线设置于机壳外，通过线缆连接机壳内部的微波检测模块。

5.根据权利要求4所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：在所述测试端子上插装有测试线，测试线的末端连接有用于连接被测品的测试夹。

6.根据权利要求4所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：在所述机壳上还设置有人机交互单元，所述人机交互单元与机壳内的处理器相连接，接收用户指令并显示检测结果。

7.根据权利要求4所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：在所述机壳内还设置有电源模块，接收交流供电并转换成直流电源输出至所述的高压电源产生模块。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：在所述测试仪中还设置有衰减波采集模块，连接所述的测试端子，采集被测品的衰减振荡波形并传输至所述的处理单元。

9.根据权利要求8所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：在所述处理单元中设置有计时模块和信号转换、处理、判断模块；所述信号转换、处理、判断模块连接计时模块，控制计时模块输出触发信号分别传输至所述的高压电源产生模块和衰减波采集模块；所述信号转换、处理、判断模块与所述的微波检测模块和衰减波采集模块对应连接，接收微波放电信号和衰减振荡波形。

10.根据权利要求8所述的脉冲式线圈测试仪，其特征在于：所述衰减波采集模块设置在测试仪的机壳内；所述被测品为线圈绕组。

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