CN203490299U - 一种空间电荷密度测量装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种空间电荷密度测量装置，包括底座以及固定在底座上的绝缘外壳，底座内设有偏置和测量装置，偏置和测量装置内设有测量电路；绝缘外壳内侧设有铝质极板一，铝质极板一内侧设有铝质极板二，铝质极板二内侧设有棒状铝电极，绝缘外壳、铝质极板一和铝质极板二均为方形长筒结构，铝质极板一的一端设有风扇；测量电路的一个电极接铝质极板二，另一电极接铝质极板一和棒状铝电极。本实用新型的有益效果为：通过本实用新型所述的空间电荷密度测量装置能够快速测出空间电荷的密度，并能将此作为是否抬高直流输电线路以减小地面合成场强的依据，装置使用不受限制，可随时随地进行测量，节约线路走廊建设的开支，抑制了环境电磁污染。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空间电荷密度测量装置。
背景技术
直流输电工程中，输电线路会产生电晕，带电离子将附着在尘土颗粒、水雾上，形成气溶胶，产生地面合成电场，影响线路下的居民和牲畜。在某些污染较重的北方地区，冬天所测得的直流线路下方的地面合成电场增大，无法满足国家相关规定，产生了不良影响。业界认为，这是由附着在悬浮颗粒物上的空间电荷导致的。
关于电荷密度的测量，目前实验室中已经有成熟的仪器，能测得材料摩擦起电后，表面束缚的静电荷面密度。而且在华北电力大学电磁实验室里，也有一种利用带外电路的覆铜板承接从空间降落到地面的电荷的方法，来测量地面的电荷面密度。但这些测量仪器或办法，要么操作条件受限制，要么获取电荷的方法仅限于获取一个平面上的电荷，均不能有效地应用于直流输电线路下方的空间电荷密度的测量。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种空间电荷密度测量装置，以克服现有技术存在的上述不足。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种空间电荷密度测量装置，包括底座以及固定在底座上的绝缘外壳，所述底座内设有偏置和测量装置，所述偏置和测量装置内设有测量电路；所述绝缘外壳内侧设有铝质极板一，所述铝质极板一内侧设有铝质极板二，所述铝质极板二内侧设有棒状铝电极，所述绝缘外壳、铝质极板一和铝质极板二均为方形长筒结构，所述铝质极板一的一端设有风扇；所述测量电路的一个电极接铝质极板二，测量电路的另一电极接铝质极板一和棒状铝电极。
进一步的，所述棒状铝电极位于铝质极板二的中心。
进一步的，所述棒状铝电极通过绝缘细线固定连接在铝质极板二内。
进一步的，所述绝缘外壳与铝质极板一、铝质极板一与铝质极板二的相邻侧面之间均设有绝缘支撑块。
优选的，所述绝缘支撑块为玻璃材质。
本实用新型的有益效果为：通过本实用新型所述的空间电荷密度测量装置能够快速测出空间电荷的密度，并能将此作为是否抬高直流输电线路以减小地面合成场强的依据，装置使用不受限制，可随时随地进行测量，节约线路走廊建设的开支，抑制了环境电磁污染。
附图说明
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述空间电荷密度测量装置的结构示意图一；
图2是本实用新型实施例所述空间电荷密度测量装置的结构示意图二；
图3是图2的侧视截面图。
图中：
1、绝缘外壳；2、铝质极板一；3、铝质极板二；4、棒状铝电极；5、绝缘支撑块；6、绝缘细线；7、风扇；8、底座；9、测量电路。
具体实施方式
如图1-3所示，本实用新型实施例所述的一种空间电荷密度测量装置，包括底座8以及固定在底座8上的绝缘外壳1，所述底座8内设有偏置和测量装置，所述偏置和测量装置内设有测量电路9；所述绝缘外壳1内侧设有铝质极板一2，所述铝质极板一2内侧设有铝质极板二3，所述铝质极板二3内侧设有棒状铝电极4，所述绝缘外壳1、铝质极板一2和铝质极板二3均为方形长筒结构，所述铝质极板一2的一端设有风扇7；所述测量电路9的直流电源负极接铝质极板二3，测量电路9的直流电源正极接铝质极板一2和棒状铝电极4。
所述棒状铝电极4位于铝质极板二3的中心,所述棒状铝电极4通过绝缘细线6固定连接在铝质极板二3内。所述绝缘外壳1与铝质极板一2、铝质极板一2与铝质极板二3的相邻侧面之间均设有绝缘支撑块5,所述绝缘支撑块5为玻璃材质。
制作时，按图所示将四块板焊接成两端开口的长方体筒，按此方法制作出绝缘外壳1、铝质极板一2以及铝质极板二3，相互嵌套；在三者之间用绝缘支撑块5固定住，以起到支撑和绝缘的作用。在铝质极板二3的中心处插入棒状铝电极4，作为中心处的电极，并用绝缘细线6将棒状铝电极4固定在铝质极板二3上。将铝质极板一2和棒状铝电极4用细导线相连，接于偏置和测量装置的测量电路9直流电源正极，将铝质极板二3接于测量电路9直流电源负极，选用兆欧级电阻R接于测量电路9中。取风扇7一只，嵌入铝质极板二3的一端，引出电源接线后，将风扇固定好即可。
工作原理：
接通偏置和测量装置的直流电源，由于相邻的极板相互绝缘，这时偏置和测量装置中没有电流。启动风扇7，往后抽出空气，铝质极板二3内形成负压，空间电荷被吸收进入装置内。进入后，由于相邻极板的极性相异，具有一定水平初速度的电荷在电场力的作用下发生偏转。在极板长度足够的情况下，正电荷将落到负极板上，负电荷落到正极板上，在偏置和测量装置的测量电路9中形成电流。电流通过电阻R，产生电压，选取阻值合适的电阻R，从而由毫伏表得到相应的电压。
经过以下换算，可以得出空间电荷密度：
单位时间内吸收的总电荷量Q/t，
Q/t=ρS1v，
其中v是空间电荷在仪器内的迁移率，S1为测量仪横截面积。
根据电流的定义，
I=Q/t，
而又U=IR，
由以上三式，可得空间电荷密度ρ=U/vS1R。
具体使用时，将空间电荷密度测量装置固定在带测量的位置，风扇7连接有电源，打开电源使风扇7开始转动，带动周围的空气持续不断地通过铝质极板二3的内侧；打开偏置和测量装置开始测量，偏置和测量装置由电压微机采集系统替代，通过编程计算，将测量结果显示在屏幕上。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种空间电荷密度测量装置，包括底座（8）以及固定在底座（8）上的绝缘外壳（1），其特征在于：所述底座（8）内设有偏置和测量装置，所述偏置和测量装置内设有测量电路（9）；所述绝缘外壳（1）内侧设有铝质极板一（2），所述铝质极板一（2）内侧设有铝质极板二（3），所述铝质极板二（3）内侧设有棒状铝电极（4），所述铝质极板一（2）的一端设有风扇（7）；所述测量电路（9）的一个电极接铝质极板二（3），测量电路（9）的另一电极接铝质极板一（2）和棒状铝电极（4）。
2.根据权利要求1所述的一种空间电荷密度测量装置，其特征在于：所述绝缘外壳（1）、铝质极板一（2）和铝质极板二（3）均为方形长筒结构。
3.根据权利要求2所述的一种空间电荷密度测量装置，其特征在于：所述棒状铝电极（4）位于铝质极板二（3）的中心。
4.根据权利要求3所述的一种空间电荷密度测量装置，其特征在于：所述棒状铝电极（4）通过绝缘细线（6）固定连接在铝质极板二（3）内。
5.根据权利要求4所述的一种空间电荷密度测量装置，其特征在于：所述绝缘外壳（1）与铝质极板一（2）、铝质极板一（2）与铝质极板二（3）的相邻侧面之间均设有绝缘支撑块（5）。
6.根据权利要求5所述的一种空间电荷密度测量装置，其特征在于：所述绝缘支撑块（5）为玻璃材质。
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