CN205353219U - 一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，包括金属支架，和设置于金属支架顶端的检测仪，检测仪包括设置在检测仪壳体内依次连接的电磁探头、信号调理模块、控制模块和通讯模块，电磁探头的负极与金属支架通过穿过壳体的导线连通，电磁探头、信号调理模块、控制模块和通讯模块均连接于电源模块。实现了电磁场全天候条件下的准确检测，采用金属支架替换传统绝缘支架客服了由环境湿度引起的测量电场不稳定，不准确的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及输变电工程电磁环境监测领域，尤其涉及一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置。
背景技术
为了满足不断增长的国家经济和社会用电需求，电网的规模越来越大，线路走廊也越来越接近于公众的活动区域。由高压线路所引起的电磁环境问题、纠纷和投诉也随之增加。其中高压线路工频电场对周围环境的影响是环境保护和电磁兼容技术领域中的重要课题，鉴于空间电场测量的复杂性，准确地测量线路下方工频电场的大小是解决环境纠纷的主要技术手段。大量的测试数据表明，随着湿度的增大，所测工频电场值也随之增大。当空间相对湿度较大时，工频电场测量值与计算值的差异性较大，工频电场测量值随相对湿度的增大呈近似指数级增加。
目前国内外环评监测所采用的工频电场测量仪器大多都是悬浮体场强仪。它主要是测量引入到被测电场的一个孤立导体两部分之间的工频感应电流和感应电荷。在实际的测量电路中，由这两部分之间的电容和采样电阻形成回路，测量出电阻上的电压，从而获得工频感应电流；而后利用电场与电流的关系式得出所测工频电场值的大小。仪器实际操作是采用绝缘支架加以固定支撑，在潮湿环境下，绝缘支架绝缘性能变差，造成探头所在位置的电场畸变增大从而导致仪器的表头读数会明显增大；另外，潮湿环境可能在场强仪的两个传感电极之间产生较大的泄漏电流，使内部的测量回路局部短路，测量失真。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，能够使测量结果不再受环境湿度的影响，进而实现全天候条件下的工频电场测试，以克服背景技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，包括金属支架，和设置于金属支架顶端的检测仪，检测仪包括设置在检测仪壳体内依次连接的电磁探头、信号调理模块、控制模块和通讯模块，电磁探头的负极与金属支架通过穿过壳体的导线连通，电磁探头、信号调理模块、控制模块和通讯模块均连接于电源模块。
较佳地，电磁探头为平行板电极，平行板电极的下极板连接一导线的一端，导线的另一端穿过壳体与所述金属支架连接。
较佳地，金属支架为三脚架，包括三条支架臂。
较佳地，金属支架的表面设有防腐蚀涂层。
较佳地，信号调理模块包括比例放大电路、跟随滤波电路和A/D转换电路。
较佳地，电磁探头的正负极之间设有采样电阻，信号调理模块的输入端连接于采样电阻的两端。
较佳地，控制模块包括51单片机和连接于51单片机的存储器。
较佳地，电源模块包括常设电源和备用电源，常设电源为太阳能电池，备用电源为锂电池。
本实用新型的有益效果在于：针对当前电磁环境监测装置普遍采用木质绝缘支架的现状，本实用新型对监测探头进行改良，将悬浮式传感器中的结构改成对地耦合方式(固定地参考式)并且将绝缘支架改成金属支架，使测量结果不再受环境湿度的影响，进而实现全天候条件下的工频电场测试。电磁探头采用平行板电极，其下极板通过导线连接金属支架，从而通过导线、金属支架与大地导通，使得其导电性不再受到环境湿度的影响；信号调理模块包括的比例放大和跟随滤波电路，保证采集的信号更为清晰准确，防止杂波对控制模块的外围电路造成干扰；控制模块选用51单片机，对于不复杂的数据计算51单片机即可满足要求，大大节约了装置的成本。供电模块采用太阳能和锂电池相结合的不间断方式，当夜晚或者太阳能模块的电量不足以维持本实施例的装置工作时，切换为内置锂电池供电更加符合环保节能的要求。本实施例金属支架放入后使得电场的畸变处在一个稳定状态，而不像普通木质支架其导电性随环境湿度变化对电场的畸变随环境湿度的不同而变化，再通过数据校准，建立测量值与标准值之间的关系，最终得到一系列准确稳定的电磁场监测值，实现装置的全天候精准测量。本实用新型专利通过上述的实施方案，实现了电磁场全天候条件下的准确检测，采用金属支架替换传统绝缘支架客服了由环境湿度引起的测量电场不稳定，不准确的问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例的总体结构示意图，
图2为本实用新型实施例检测仪的结构示意图，
图3为本实用新型实施例采用平行极板作为电磁探头时，下极板通过导线与金属支架的连接结构示意图。
图中：1-电磁探头、2-信号调理模块，2.1-比例放大电路，2.2-跟随滤波电路，2.3-A/D转换电路，3-控制模块，4-通讯模块，5-检测仪，6-金属支架，7-导线，8-上级板，9-下极板，10-采样电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明。
一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，包括金属支架6，和设置于金属支架6顶端的检测仪5，检测仪5包括设置在检测仪5壳体内依次连接的电磁探头1、信号调理模块2、控制模块3和通讯模块4，电磁探头1、信号调理模块2、控制模块3和通讯模块4均连接于电源模块。信号调理模块2包括比例放大电路2.1、跟随滤波电路2.2和A/D转换电路2.3。控制模块3包括51单片机和连接于51单片机的存储器。电源模块包括常设电源和备用电源，常设电源为太阳能电池，备用电源为锂电池。
电磁探头1为平行板电极，平行板电极的下极板9通过穿过壳体的导线7与金属支架6连通。平行板电极包括上级板8、下极板9和上下极板9之间的介质，电磁探头1的正负极之间，本实施例中也即上级板8、下极板9之间设有采样电阻10，信号调理模块2的输入端连接于采样电阻10的两端，采集两端信号作为比例放大电路2.1的输入信号。
金属支架6为三脚架，包括三条支架臂，金属支架6的表面和设有防腐蚀涂层，防止支架因氧化导致导电性能的变化从而造成周围电场畸变程度的差异。
本实施例使用时，首先由人工设置通讯模式的方式，若采用有线方式则需在电磁场监测装置与接收主机之间连接信号光纤，若采用无线模块也需将接收主机的无线接收功能开启，然后启动本实施例所述的装置，通过采样电阻10和电容采集引入电磁场监测仪前端的平行极板的感应电流和感应电荷，然后经过信号调理模块2的一系列放大、滤波和模数转换后将该信号送入控制模块3，根据先前设定的程序，利用电场与电流关系得出所测工频电场值的大小然后通过先前设定好方式的通讯模块4对数据进行上送。因为将支架改成金属，将周围的电场畸变达到最大，这样就会比较稳定。而实践中对待任何不同的电场，都是最大化的畸变，然后再通过控制模块进行校准，将畸变值通过计算校准为正常值。
由于长时间处于大湿度环境下会使绝缘支架(特别是木制支架)在很大程度上变成了一个突出地面的导电体，其介电常数随着湿度的增大在一定范围内呈指数形式增大，造成了探头所在位置的畸变场也近似呈指数形式增大，从而导致仪器的表头读数增大非常明显，且这种增大方式在一定范围内也近似呈指数形式增长。同时，当仪器在高湿度环境下放置时间较长时，会在支架表面形成对地的导电通道，这也相应地增加了仪器对地的泄漏电流和仪表读数。
平行板电极的电磁探头1，下极板9通过导线7连接金属支架6，也即通过导线7金属支架6与大地形成导体，使得其导电性不再受到环境湿度的影响；信号调理模块2包括的比例放大和跟随滤波电路2.2，保证采集的信号更为清晰准确，防止杂波对控制模块3的外围电路造成干扰；控制模块选用51单片机，对于不复杂的数据计算51单片机即可满足要求，大大节约了装置的成本。通讯模块4包含无线和有线两种方式，用户可根据通讯距离的远近，对通讯模式进行自由选择。供电模块采用太阳能和锂电池相结合的不间断方式，当夜晚或者太阳能模块的电量不足以维持本实施例的装置工作时，切换为内置锂电池供电更加符合环保节能的要求。
本实施例金属支架6放入后使得电场的畸变处在一个稳定状态，而不像普通木质支架其导电性随环境湿度变化对电场的畸变随环境湿度的不同而变化，再通过数据校准，建立测量值与标准值之间的关系，最终得到一系列准确稳定的电磁场监测值，实现装置的全天候精准测量。
本实用新型专利通过上述的实施方案，实现了电磁场全天候条件下的准确检测，采用金属支架6替换传统绝缘支架客服了由环境湿度引起的测量电场不稳定，不准确的问题。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。本说明书中未作详细描述的部分属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：包括金属支架(6)，和设置于所述金属支架(6)顶端的检测仪(5)，所述检测仪(5)包括设置在检测仪(5)壳体内依次连接的电磁探头(1)、信号调理模块(2)、控制模块(3)和通讯模块(4)，所述电磁探头(1)的负极与所述金属支架(6)通过穿过所述壳体的导线(7)连通，所述电磁探头(1)、信号调理模块(2)、控制模块(3)和通讯模块(4)均连接于电源模块。
2.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述电磁探头(1)为平行板电极，所述平行板电极的下极板(9)连接导线(7)的一端，所述导线(7)的另一端穿过所述壳体与所述金属支架(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述金属支架(6)为三脚架，包括三条支架臂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述金属支架(6)的表面设有防腐蚀涂层。
5.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述信号调理模块(2)包括比例放大电路(2.1)、跟随滤波电路(2.2)和A/D转换电路(2.3)。
6.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述电磁探头(1)的正负极之间设有采样电阻(10)，所述信号调理模块(2)的输入端连接于所述采样电阻(10)的两端。
7.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述控制模块(3)包括51单片机和连接于所述51单片机的存储器。
8.根据权利要求1所述的一种克服环境湿度的固定式电磁场检测装置，其特征在于：所述电源模块包括常设电源和备用电源，所述常设电源为太阳能电池，所述备用电源为锂电池。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106841827A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-13 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 基于环保数据共享的广域全态电磁环境监测系统及方法 |
| CN106871961A (zh) * | 2017-01-23 | 2017-06-20 | 国网山东省电力公司电力科学研究院 | 全过程、全天候电磁环境监测系统及方法 |
| CN107894536A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-10 | 武汉碧海云天科技股份有限公司 | 一种集成工频电磁场传感器及在线监测装置 |
| CN113804983A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-17 | 北京森馥科技股份有限公司 | 一种工频电场测量装置、系统及方法 |
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| CN107894536A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-10 | 武汉碧海云天科技股份有限公司 | 一种集成工频电磁场传感器及在线监测装置 |
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