CN206601446U - 便携式工频电场场强测量仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式工频电场场强测量仪，包括壳体，壳体内设置有安装柱，安装柱上安装有场强传感器组件，场强传感器组件后端安装有电路板，在电路板上安装有滤波放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和供电电源，在壳体的前端面设置有显示安装孔，显示屏通过显示安装孔安装在壳体上，所述场强传感器组件包括金属极板Ⅰ、金属极板Ⅱ和绝缘介质，金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ分别通过导线与滤波放大电路连接，滤波放大电路通过AD转换电路与控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器和显示屏连接，供电电源为滤波电路、放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和显示屏供电。本实用新型体积小，携带方便，且检测灵敏。
Description
技术领域
本实用新型属于电力电子技术领域，具体涉及一种可以在电力***中用来测量变电站和高压输电线路附近电场强度的便携式工频电场场强测量仪。
背景技术
电场场强测量不仅适用于电力行业，在航空航天、生物工程、通讯技术等领域也被广泛应用。随着我国电力行业的不断发展，输电线路和变电站的电压等级不断升高，引起了国内外专家学者对电磁干扰和生态影响等领域的深入研究。目前对于电场测量的技术已经延伸至绝缘子、高压电缆、操作开关等高压设备中，精确测量电场场强为输电线路运行状态监测、电力设备绝缘状态评价、高压环境带电作业报警装置提供重要数据支持，对于电力***安全稳定运行具有重要意义。
现有场强测量仪存在灵敏度较低，成本较高和不便携带等缺点，且在工频高压输电环境中很难保证测量精度。
实用新型内容
本实用新型要解决的是现有场强测量仪在工频高压输电环境中精度较低的不足，并适当降低研制成本、提高装置便携度，从而提供一种便携式工频电场场强测量仪，能够实时测量当前环境中电场强度，并且在场强超过设定报警阈值时，向工作人员发出报警信号。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
一种便携式工频电场场强测量仪，包括壳体，壳体内设置有安装柱，安装柱上安装有场强传感器组件，场强传感器组件后端安装有电路板，在电路板上安装有滤波放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和供电电源，在壳体的前端面设置有显示安装孔，显示屏通过显示安装孔安装在壳体上，所述场强传感器组件包括金属极板Ⅰ、金属极板Ⅱ和绝缘介质，金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ平行设置且金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ通过绝缘介质支撑，金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ分别通过导线与滤波放大电路连接，滤波放大电路通过AD转换电路与控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器和显示屏连接，供电电源为滤波电路、放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和显示屏供电。
所述报警模块包括闪光灯和蜂鸣器。
所述供电电源为干电池。
所述滤波放大电路包括一级滤波放大电路和二级滤波放大电路，一级滤波放大电路通过电阻R11与二级滤波放大电路串联连接；所述一级滤波放大电路包括继电器J2、第一电阻R9、第一电容C55、第二电容C56、第三电容C12、第四电容C20、第五电容C14、第六电容C16、第二电阻R7、第三电阻R8、第四电阻R9、第五电阻R13和第一运算放大器U3，继电器J2的一端分别与第一电容C55的一端和第一电阻R9的一端连接，第一电阻R9的另一端接地；第一电容C55的另一端与第二电阻R7的一端连接，第二电阻R7的另一端分别与第三电容C12、第三电阻R8和第一运算放大器U3的负极输入端连接，第三电容C12和第三电阻R8并联连接后连接在第一运算放大器U3的输出端；第一运算放大器U3的正极电压输入端与外接电源AV连接，第五电容C14和第六电容C16并联连接后一端连接在第一运算放大器U3的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第一运算放大器U3的负极电压输入端接地；继电器J2的另一端经第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端连接，第五电阻R13的一端连接在第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端之间，第五电阻R13的另一端与第四电容C20串联连接后接地，且第五电阻R13和第四电容C20之间与电源VREF连接；所述二级滤波放大电路包括第六电阻R12、第七电阻R5、第八电阻R6、第九电阻R10、第七电容C17、第八电容C19、第九电容C13、第十电容C15、第十一电容C18和第二运算放大器U2，第六电阻R12的一端通过电阻R11与第一滤波放大电路中第一运算放大器U3的输出端；第六电阻R12的另一端与第二运算放大器U2的正极输入端连接，第二运算放大器U2的负极电压输入端接地；第八电容C19的一端连接在第六电阻R12与第二运算放大器U2的正极输入端之间，第八电容C19的另一端接地；第七电容C17的一端连接在电阻R11和第六电阻R12之间，第七电容C17的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接；第七电阻R5的一端接地、另一端分别与第二运算放大器U2的负极输入端和第八电阻R6的一端连接，第八电阻R6的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第二运算放大器U2的正极电压输入端与外接电源AV连接，第九电容C13、第十电容C15并联连接后一端连接在第二运算放大器U2的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第九电阻R10的一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第九电阻R10的另一端与AD转换电路连接，且第十一电容C18的一端连接在第九电阻R10和AD转换电路之间、另一端接地。
本实用新型通过场强传感器组件检测所处环境电场场强大小并将场强装换为电压信号并将电压信号通过滤波放大电路进行滤波放大，滤除金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ两端传送过来的交流感应电压中的高频分量且由于金属极板Ⅰ4和金属极板Ⅱ5的感应电荷有限，产生的感应电压比较微弱，放大电路可以增益电压信号，有效增大测量仪器的灵敏度，滤波放大后的电压信号通过AD转换电路进行转换并上传至控制器内进行处理，当检测值超出设定值时，控制器控制报警器发出警报提醒工作人员电磁环境超出国家安全标准范围，并在显示屏进行显示检测到的场强强度。本实用新型体积小，携带方便，且检测灵敏。
附图说明
图1为本实用新型的后视图。
图2为本实用新型的右视图。
图3为本实用新型的控制原理框图。
图4为本实用新型滤波放大电路的电路原理图。
图5为本实用新型电源供电原理图。
具体实施方式
如图1-4所示，一种便携式工频电场场强测量仪，包括壳体1，壳体1内设置有安装柱，安装柱上安装有场强传感器组件，场强传感器组件后端安装有电路板2，在电路板2上安装有滤波放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和供电电源，所述报警模块包括闪光灯和蜂鸣器。所述供电电源为干电池。
在壳体1的前端面设置有显示安装孔，显示屏3通过显示安装孔安装在壳体1上，所述场强传感器组件包括金属极板Ⅰ4、金属极板Ⅱ5和绝缘介质6，金属极板Ⅰ4和金属极板Ⅱ5平行设置且金属极板Ⅰ4和金属极板Ⅱ5通过绝缘介质6支撑，金属极板Ⅰ4和金属极板Ⅱ5分别通过导线与滤波放大电路连接，滤波放大电路通过AD转换电路与控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器和显示屏3连接，供电电源为滤波电路、放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和显示屏供电，供电电路图如图5所示。
具体的，所述滤波放大电路包括一级滤波放大电路和二级滤波放大电路，一级滤波放大电路通过电阻R11与二级滤波放大电路串联连接；所述一级滤波放大电路包括继电器J2、第一电阻R9、第一电容C55、第二电容C56、第三电容C12、第四电容C20、第五电容C14、第六电容C16、第二电阻R7、第三电阻R8、第四电阻R9、第五电阻R13和第一运算放大器U3，继电器J2的一端分别与第一电容C55的一端和第一电阻R9的一端连接，第一电阻R9的另一端接地；第一电容C55的另一端与第二电阻R7的一端连接，第二电阻R7的另一端分别与第三电容C12、第三电阻R8和第一运算放大器U3的负极输入端连接，第三电容C12和第三电阻R8并联连接后连接在第一运算放大器U3的输出端；第一运算放大器U3的正极电压输入端与外接电源AV连接，第五电容C14和第六电容C16并联连接后一端连接在第一运算放大器U3的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第一运算放大器U3的负极电压输入端接地；继电器J2的另一端经第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端连接，第五电阻R13的一端连接在第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端之间，第五电阻R13的另一端与第四电容C20串联连接后接地，且第五电阻R13和第四电容C20之间与电源VREF连接；所述二级滤波放大电路包括第六电阻R12、第七电阻R5、第八电阻R6、第九电阻R10、第七电容C17、第八电容C19、第九电容C13、第十电容C15、第十一电容C18和第二运算放大器U2，第六电阻R12的一端通过电阻R11与第一滤波放大电路中第一运算放大器U3的输出端；第六电阻R12的另一端与第二运算放大器U2的正极输入端连接，第二运算放大器U2的负极电压输入端接地；第八电容C19的一端连接在第六电阻R12与第二运算放大器U2的正极输入端之间，第八电容C19的另一端接地；第七电容C17的一端连接在电阻R11和第六电阻R12之间，第七电容C17的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接；第七电阻R5的一端接地、另一端分别与第二运算放大器U2的负极输入端和第八电阻R6的一端连接，第八电阻R6的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第二运算放大器U2的正极电压输入端与外接电源AV连接，第九电容C13、第十电容C15并联连接后一端连接在第二运算放大器U2的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第九电阻R10的一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第九电阻R10的另一端与AD转换电路连接，且第十一电容C18的一端连接在第九电阻R10和AD转换电路之间、另一端接地。
场强传感器组件检测所处环境电场场强大小并将场强装换为电压信号并将电压信号通过滤波放大电路进行滤波放大，滤除金属极板Ⅰ和金属极板Ⅱ两端传送过来的交流感应电压中的高频分量且由于金属极板Ⅰ4和金属极板Ⅱ5的感应电荷有限，产生的感应电压比较微弱，放大电路可以增益电压信号，有效增大测量仪器的灵敏度，滤波放大后的电压信号通过AD转换电路进行转换并上传至控制器内进行处理，当检测值超出设定值时，控制器控制报警器发出警报提醒工作人员电磁环境超出国家安全标准范围，并在显示屏进行显示检测到的场强强度。
Claims (4)
1.一种便携式工频电场场强测量仪，其特征在于：包括壳体（1），壳体（1）内设置有安装柱，安装柱上安装有场强传感器组件，场强传感器组件后端安装有电路板（2），在电路板（2）上安装有滤波放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和供电电源，在壳体（1）的前端面设置有显示安装孔，显示屏（3）通过显示安装孔安装在壳体（1）上，所述场强传感器组件包括金属极板Ⅰ（4）、金属极板Ⅱ（5）和绝缘介质（6），金属极板Ⅰ（4）和金属极板Ⅱ（5）平行设置且金属极板Ⅰ（4）和金属极板Ⅱ（5）通过绝缘介质（6）支撑，金属极板Ⅰ（4）和金属极板Ⅱ（5）分别通过导线与滤波放大电路连接，滤波放大电路通过AD转换电路与控制器的输入端连接，控制器的输出端与报警器和显示屏（3）连接，供电电源为滤波放大电路、AD转换电路、控制器、报警模块和显示屏供电。
2.根据权利要求1所述的便携式工频电场场强测量仪，其特征在于：所述报警模块包括闪光灯和蜂鸣器。
3.根据权利要求1所述的便携式工频电场场强测量仪，其特征在于：所述供电电源为干电池。
4.根据权利要求1所述的便携式工频电场场强测量仪，其特征在于：所述滤波放大电路包括一级滤波放大电路和二级滤波放大电路，一级滤波放大电路通过电阻R11与二级滤波放大电路串联连接；所述一级滤波放大电路包括继电器J2、第一电阻R9、第一电容C55、第二电容C56、第三电容C12、第四电容C20、第五电容C14、第六电容C16、第二电阻R7、第三电阻R8、第四电阻R9、第五电阻R13和第一运算放大器U3，继电器J2的一端分别与第一电容C55的一端和第一电阻R9的一端连接，第一电阻R9的另一端接地；第一电容C55的另一端与第二电阻R7的一端连接，第二电阻R7的另一端分别与第三电容C12、第三电阻R8和第一运算放大器U3的负极输入端连接，第三电容C12和第三电阻R8并联连接后连接在第一运算放大器U3的输出端；第一运算放大器U3的正极电压输入端与外接电源AV连接，第五电容C14和第六电容C16并联连接后一端连接在第一运算放大器U3的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第一运算放大器U3的负极电压输入端接地；继电器J2的另一端经第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端连接，第五电阻R13的一端连接在第二电容C56与第一运算放大器U3的负极输入端之间，第五电阻R13的另一端与第四电容C20串联连接后接地，且第五电阻R13和第四电容C20之间与电源VREF连接；所述二级滤波放大电路包括第六电阻R12、第七电阻R5、第八电阻R6、第九电阻R10、第七电容C17、第八电容C19、第九电容C13、第十电容C15、第十一电容C18和第二运算放大器U2，第六电阻R12的一端通过电阻R11与第一滤波放大电路中第一运算放大器U3的输出端；第六电阻R12的另一端与第二运算放大器U2的正极输入端连接，第二运算放大器U2的负极电压输入端接地；第八电容C19的一端连接在第六电阻R12与第二运算放大器U2的正极输入端之间，第八电容C19的另一端接地；第七电容C17的一端连接在电阻R11和第六电阻R12之间，第七电容C17的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接；第七电阻R5的一端接地、另一端分别与第二运算放大器U2的负极输入端和第八电阻R6的一端连接，第八电阻R6的另一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第二运算放大器U2的正极电压输入端与外接电源AV连接，第九电容C13、第十电容C15并联连接后一端连接在第二运算放大器U2的正极电压输入端与电源AV之间、另一端接地；第九电阻R10的一端与第二运算放大器U2的输出端连接，第九电阻R10的另一端与AD转换电路连接，且第十一电容C18的一端连接在第九电阻R10和AD转换电路之间、另一端接地。
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| CN110492266A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-22 | 广东电网有限责任公司 | 一种非接触验电一体式接地线夹 |
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