CN215768787U - 一种低频电场探头 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种低频电场探头，包括探头外壳、机芯和多块电场传感器板，其中，所述探头外壳包括探头罩和探头底座，所述机芯包括机芯壳体和电子元器件，所述机芯壳体为金属壳体，所述机芯壳体接地；所述电场传感器板包围在所述机芯壳体外，所述探头外壳将所述电场传感器板和机芯包围在探头外壳内部。

Description

一种低频电场探头

技术领域

本实用新型涉及电场监测领域，具体而言，涉及一种低频电场探头。

背景技术

目前，低频电场探头有悬浮体型、地参考型两种基本类型，广泛使用的类型是悬浮体型探头，标准GB12720和标准IEC833中介绍了悬浮体型探头的工作原理，悬浮体型探头在测量时需要使用绝缘支架将其与大地，人体或其他导体保持距离，工频电场测量时通常使用三脚架将探头支撑起来进行测量，测量未畸变的电场。

现有技术中，悬浮体型低频电场探头在高湿度环境中进行工频电场测量时，测量误差大，并且随着湿度的增高，该误差也会进一步增大。交流输变电工程电磁环境监测方法标准HJ681-2013，要求在湿度小于或等于80％的环境下进行工频电场测量，以减小高湿度对工频电场测量影响。然而，我国南方地区夏季潮湿闷热，环境湿度长时间超过80％，很难提供符合标准的测量环境。而且，即使相对湿度在60％与80％之间的环境，工频电场测量仍然存在较大的误差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低频电场探头，本实用新型的实施例是这样实现的：

一种低频电场探头，包括探头外壳、机芯和多块电场传感器板，其中，所述探头外壳包括探头罩和探头底座，所述机芯包括机芯壳体和电子元器件，所述机芯壳体为金属壳体，所述机芯壳体接地；所述电场传感器板包围在所述机芯壳体外，所述探头外壳将所述电场传感器板和机芯包围在探头外壳内部。

在一些实施例中，所述探头罩与电场传感器板之间保持预设距离；所述预设距离优选为10mm。

在一些实施例中，所述探头底座上设置有多个固定安装螺柱，位于底部的电场传感器板在与所述固定安装螺柱的接触点位置附近不铺设作为电场传感器的金属层，且位于底部的电场传感器板与所述探头底座除固定安装螺柱的接触点外无其他接触点。

在一些实施例中，所述机芯壳体的形状为中空的直平行六面体。

在一些实施例中，所述机芯壳体上仅设置有传感器引线接口、通信接口和充电接口。

在一些实施例中，所述电场传感器板朝向所述探头外壳的一侧铺设作为电场传感器的金属层，该金属层通过传感器引线与所述电子元器件的模拟电路连接。

在一些实施例中，在所述电场传感器板朝向所述机芯壳体的一侧铺设金属接地层，所述金属接地层与所述机芯壳体相互电连接。

在一些实施例中，所述金属接地层使所述电场传感器板与机芯壳体之间无空隙。

在一些实施例中，所述电场传感器板与机芯外壳无间隙安装。

在一些实施例中，所述探头外壳采用憎水性材料。

本实用新型实施例的有益效果是：提高了低频电场探头的抗干扰性能，降低了高湿度环境下低频电场探头的测量偏差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种低频电场探头的三维结构图；

图2为本实用新型实施例提供的一种机芯壳体的侧视结构图；

图3为本实用新型实施例提供的一种低频电场探头的局部纵切图；

图4为本实用新型提供的数据对比图表。

图中：11-电场传感器板，12-金属接地层，21-探头罩，22-探头底座，31-机芯壳体，32-电子元器件，33-电池，41-固定安装螺柱。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请实施例提供了一种低频电场探头，如图1所示，包括探头外壳、机芯和多块电场传感器板11，其中，上述探头外壳包括探头罩21和探头底座22，上述机芯包括机芯壳体31和电子元器件32，上述机芯壳体31为金属壳体，上述机芯壳体31接地；上述电场传感器板11包围在上述机芯壳体31外，上述探头外壳将上述电场传感器板11和机芯包围在探头外壳内部。

具体地，本申请实施例所提供的的低频电场探头将传统的塑料材质的机芯结构骨架设计为金属材料的机芯壳体，且机芯壳体连接到机芯的接地线上。该机芯壳体能够对机芯内的电子元器件进行完全屏蔽，防止电子元器件与电场传感器之间的互相耦合和干扰。具体而言，采用该机芯壳体可以避免机芯内的电子元器件在工作时产生的干扰信号对电场传感器板所测量的电场产生串扰，还可以避免电场传感器板所测量的电场影响到电子元器件的正常运行。

并且，机芯壳体可以为各轴向上的电场传感器板提供统一的测量接地参考平面，有助于对于电场探头各向同性的实现。机芯壳体采用技术材料虽然会影响电场传感器板接收电场的性能，但该影响不受湿度的变化而发生变化，因此可以通过校准将该影响修正。

在一些实施例中，上述探头罩21与电场传感器板11之间保持预设距离；上述预设距离优选为10mm。

具体地，一般来说，探头罩与电场传感器板的平均间距约为5mm，为了减小在高湿度环境下探头罩表面的冷凝对电场传感器板的影响，该平均间距越远越好，从工程实现的角度来说，可以将该平均间距提高到10mm。

在一些实施例中，上述探头底座22上设置有多个固定安装螺柱41，位于底部的电场传感器板11在与上述固定安装螺柱41的接触点位置附近不铺设作为电场传感器的金属层，且位于底部的电场传感器板11与上述探头底座22除固定安装螺柱41的接触点外无其他接触点。

具体地，底部的电场传感器板由于要固定在探头底座上，如果在固定安装螺柱的接触点位置附近铺设作为电场传感器的金属层，有可能会导致外壳与电场传感器之间的耦合电容的变化，因此，在该接触点位置附近因避免铺设金属层，减小探头外壳与电场传感器板的接触面积，以减小对电场传感器的影响。

在一些实施例中，上述机芯壳体31的形状为中空的直平行六面体。

具体地，机芯壳体设计成形状为直平行六面体的金属壳体可以为三个轴向的电场传感器板提供较为标准的测量接地参考平面，该直平行六面体优选为立方体。

在一些实施例中，上述机芯壳体31上仅设置有传感器引线接口、通信接口和充电接口。

具体地，在金属材料制成的机芯壳体上预留有传感器引线、通信线、充电线等必要的接口，方便电路连接。例如，可以将机芯壳体的其中一面设计成如图2所示的线路接口，所有连接机芯的线都通过该接口进入机芯内部。

在一些实施例中，上述电场传感器板11朝向上述探头外壳的一侧铺设作为电场传感器的金属层，该金属层通过传感器引线与上述电子元器件32的模拟电路连接。

具体地，电场传感器板朝向外侧(探头外壳一侧)的一面上铺设有作为电场传感器的金属层，该金属层通过传感器引线连接到机芯壳体内部的电子元器件的模拟电路中，若机芯壳体上留有传感器引线接口，该金属层的传感器引线可通过传感器引线接口与电子元器件连接。

在一些实施例中，如图3所示，在上述电场传感器板11朝向上述机芯壳体31的一侧铺设金属接地层12，上述金属接地层与上述机芯壳体31相互电连接。

具体地，为了减小电场传感器板与机芯壳体之间的间隙，可以在电场传感器板朝向内侧(机芯一侧)的一面上铺设金属接地层，由于该金属接地层与机芯壳体电连接，机芯壳体是接地的，从而该金属接地层通过机芯壳体接地。

在一些实施例中，上述金属接地层12使上述电场传感器板11与机芯壳体31之间无空隙。

具体地，较为理想的状态下，电场传感器板与机芯壳体之间不存在空隙是最佳的，因此，可以尽可能加厚金属接地层，以使电场传感器板与机芯壳体无空隙。但由于还需要留下部分空间使得传感器引线通过机芯壳体，因此可以通过在机芯壳体或金属接地层上预留线槽等方式使得传感器引线能通过传感器引线接口。

在一些实施例中，上述电场传感器板11与机芯外壳31无间隙安装。

具体地，电场传感器板也可以通过紧贴机芯壳体安装的方式减小与机芯壳体的间隙，但这种安装方式会使得电场传感器的增益降低。

在一些实施例中，上述探头外壳采用憎水性材料。

具体地，探头外壳采用憎水性材料可以有效地降低冷凝现象，从而减小高湿度对电场探头的影响。

综上所述，本实用新型提高了低频电场探头的抗干扰性能，降低了高湿度环境下低频电场探头的测量偏差。

采用了本申请实施例中的改进之后，在1kV/m的50Hz工频电场标准场中，在不同的湿度环境下通过实验验证，得到如图4所示的测量值对比图。可见本申请实施例改进后的工频电场探头可有效降低湿度变化对测量值的影响。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低频电场探头，其特征在于，包括探头外壳、机芯和多块电场传感器板，其中，所述探头外壳包括探头罩和探头底座，所述机芯包括机芯壳体和电子元器件，所述机芯壳体为金属壳体，所述机芯壳体接地；所述电场传感器板包围在所述机芯壳体外，所述探头外壳将所述电场传感器板和机芯包围在探头外壳内部。

2.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述探头罩与电场传感器板之间保持预设距离；所述预设距离为10mm。

3.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述探头底座上设置有多个固定安装螺柱，位于底部的电场传感器板在与所述固定安装螺柱的接触点位置附近不铺设作为电场传感器的金属层，且位于底部的电场传感器板与所述探头底座除固定安装螺柱的接触点外无其他接触点。

4.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述机芯壳体的形状为中空的直平行六面体。

5.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述机芯壳体上仅设置有传感器引线接口、通信接口和充电接口。

6.根据权利要求5所述的低频电场探头，其特征在于，所述电场传感器板朝向所述探头外壳的一侧铺设作为电场传感器的金属层，该金属层通过传感器引线与所述电子元器件的模拟电路连接。

7.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，在所述电场传感器板朝向所述机芯壳体的一侧铺设金属接地层，所述金属接地层与所述机芯壳体相互电连接。

8.根据权利要求7所述的低频电场探头，其特征在于，所述金属接地层使所述电场传感器板与机芯壳体之间无空隙。

9.根据权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述电场传感器板与机芯外壳无间隙安装。

10.一种如权利要求1所述的低频电场探头，其特征在于，所述探头外壳采用憎水性材料。

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