一种三维交流电场传感器校准装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种三维交流电场传感器校准装置，包括：调压电路单元，用于使电极结构单元的上、下电极间产生交流电场；用于将产生的交流电压输出至计算单元；传感器位置控制单元，用于根据预设位置对传感器的位置进行控制；传感器输出检测单元，用于接收传感器检测的电场输出值并发送至计算单元；计算单元，分别与调压电路单元和传感器输出检测单元相连接，用于模拟三维交流电场，根据模拟的三维交流电场计算不同电极结构下的不同的预设位置和不同电压下对应的电场实际值，并根据电场实际值和电场输出值的线性关系计算校准系数。本实用新型专利技术可以根据不同电极结构、传感器位置和电压环境下的传感器输出值与电场强度实际值自动完成校准系数的计算。

A calibrating device for three dimensional AC electric field sensor

The utility model discloses a three-dimensional alternating current electric field sensor calibration device, which comprises a voltage regulating circuit unit for generating alternating current electric field between the upper and lower electrodes of the electrode structure unit, an alternating current voltage output to the calculation unit, and a sensor position control unit for locating the sensor according to the preset position. The sensor output detection unit is used to receive the output value of the electric field detected by the sensor and send it to the calculation unit. The calculation unit is connected with the voltage regulating circuit unit and the sensor output detection unit respectively to simulate the three-dimensional alternating current field and calculate the different electrode structures according to the simulated three-dimensional alternating current field. The calibration coefficients are calculated according to the linear relationship between the actual value of the electric field and the output value of the electric field. The utility model can automatically calculate the calibration coefficient according to the output value of the sensor and the actual value of the electric field strength under different electrode structure, sensor position and voltage environment.

【技术实现步骤摘要】
一种三维交流电场传感器校准装置
本技术涉及电场测量领域，并且更具体地，涉及一种三维交流电场传感器校准装置。
技术介绍
目前电场传感器校准装置大都为平行极板结构，仅可在电极间产生均匀电场，电场类型单一，仅适合校准用于测量均匀电场的电场传感器。而且目前没有校准装置用于校准非均匀电场以及畸变电场的电场探头，也没有装置用于校准空间三维电场传感器探头。并且电场传感器位置不能灵活调节，同时需要人为手动计算传感器校准系数。这些因素导致不能全面地对三维电场传感器进行校准。因此，需要一种能够产生不同类型电场环境，包括均匀电场、非均匀电场、畸变电场，同时能够多位置、多方向校准三维电场传感器的校准装置。
技术实现思路
本技术提供了一种三维交流电场传感器校准装置，解决了不同类型电场环境、不同位置和多方向电场传感器校准的问题。为了解决上述问题，本技术提供了一种三维交流电场传感器校准装置，所述装置包括：电极结构单元、调压电路单元、传感器位置控制单元、传感器输出检测单元和计算单元，所述调压电路单元，与所述电极结构单元相连接，用于使电极结构单元的上、下电极间产生交流电场；用于将产生的交流电压输出至计算单元，其中所述电极结构单元的电极结构为：板-板电极结构、球-板电极结构、线-板电极结构或棒-板电极结构；所述传感器位置控制单元，与所述计算单元相连接，用于根据预设位置对传感器的位置进行控制；所述传感器输出检测单元，用于接收传感器检测的电场输出值，并将所述电场输出值发送至计算单元，其中所述电场输出值包括：三个方向的电场值Vxi,Vyi,Vzi和电场输出总值Vi；所述计算单元，分别与调压电路单元和传感器输出检测单元相连接，用于模拟三维交流电场，根据模拟的三维交流电场计算不同电极结构下的不同的预设位置和不同电压下对应的电场实际值，并根据所述电场实际值和电场输出值的线性关系计算校准系数，其中所述电场实际值包括：三个方向的电场实际值Exi,Eyi,Ezi和电场实际总值E。优选地，其中所述电极材料为铜。优选地，其中所述板-板电极结构的上、下电极结构为互相平行的正方形极板，极板边长大于极板间距的2倍；所述球-板电极结构的上电极为球体，球心与下电极的间距大于球体直径的2倍；所述线-板电极结构的上电极为端面是半球体的圆柱体，圆柱体轴线平行于下极板，圆柱体高大于圆柱体直径的十倍，端面半球体直径与圆柱体直径相等，圆柱体轴线与下电极的间距大于圆柱体直径的10倍；所述棒-板电极结构的上电极为端面是半球体的圆柱体，圆柱体轴线垂直于下极板，圆柱体高大于直径的6倍，端面半球体直径与圆柱体直径相等，圆柱体中心与下电极的间距大于圆柱体的高。优选地，其中所述传感器位置控制单元包括：三个互相垂直带刻度的绝缘导轨、两个电机和一个传感器固定装置，其中，下导轨固定在下电极一条边上，竖直导轨垂直于下导轨放置通过电机与下导轨连接，水平导轨平行于下电极放置由电机与竖直导轨连接并可沿竖直导轨上下及左右滑动，由计算单元控制电机的滑动位置，带动与电机连接的竖直和水平导轨滑动；所述固定装置位于水平导轨端部，用于固定传感器探头。本技术的有益效果在于：本技术提供了一种三维交流电场传感器校准装置，可以产生四种不同类型的电场环境、传感器位置任意调节、传感器输出值与电场强度实际值在计算单元内自动完成校准系数计算，并且通过多组校准系数取平均值能够有效减小校准误差、提高校准系数准确度。通过对三维交流电场传感器进行全面、多点、多组的校准，提高了电场传感器校准的准确性，并且提高了校准效率。附图说明通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本技术的示例性实施方式：图1为根据本技术实施方式的三维交流电场传感器校准装置100的结构示意图；图2为根据本技术实施方式的四种电极结构的示意图；以及图3为根据本技术实施方式的三维交流电场传感器校准装置的示意图。具体实施方式现在参考附图介绍本技术的示例性实施方式，然而，本技术可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本技术，并且向所属
的技术人员充分传达本技术的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本技术的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属
的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。图1为根据本技术实施方式的三维交流电场传感器校准装置100的结构示意图。如图1所示，所述三维交流电场传感器校准装置100用于对三维交流电场传感器检测的电场值进行校准，通过产生不同类型的电场环境、任意调节传感器位置、不同电压下的传感器输出值，并将传感器输出值与计算单元仿真的电场实际值进行线性计算，自动计算校准系数，完成对三维交流电场传感器全面、多点的校准，提高电场传感器校准的准确性，减小校准误差。所述三维交流电场传感器校准装置100包括：电极结构单元101、调压电路单元102、传感器位置控制单元103、传感器输出检测单元104和计算单元105。优选地，所述调压电路单元102，与所述电极结构单元101相连接，用于在电极结构单元101的上、下电极间产生交流电场；用于将产生的交流电压输出至计算单元105，其中所述电极结构单元101的电极结构为：板-板电极结构、球-板电极结构、线-板电极结构或棒-板电极结构。优选地，其中所述电极材料为铜。图2为根据本技术实施方式的四种电极结构的示意图。如图2所示，分别为板-板电极结构、球-板电极结构、线-板电极结构和棒-板电极结构的示意图，所述板-板电极结构的上、下电极结构为互相平行的正方形极板，极板边长大于极板间距的2倍；所述球-板电极结构的上电极为球体，球心与下电极的间距大于球体直径的2倍；所述线-板电极结构的上电极为端面是半球体的圆柱体，圆柱体轴线平行于下极板，圆柱体高大于圆柱体直径的十倍，端面半球体直径与圆柱体直径相等，圆柱体轴线与下电极的间距大于圆柱体直径的10倍；所述棒-板电极结构的上电极为端面是半球体的圆柱体，圆柱体轴线垂直于下极板，圆柱体高大于直径的6倍，端面半球体直径与圆柱体直径相等，圆柱体中心与下电极的间距大于圆柱体的高。优选地，所述传感器位置控制单元103，与所述计算单元105相连接，用于根据预设位置对传感器的位置进行控制。优选地，其中所述传感器位置控制单元103包括：三个互相垂直带刻度的绝缘导轨、两个电机和一个传感器固定装置，其中，下导轨固定在下电极一条边上，竖直导轨垂直于下导轨放置通过电机与下导轨连接，水平导轨平行于下电极放置由电机与竖直导轨连接并可沿竖直导轨上下及左右滑动，由计算单元控制电机的滑动位置，带动与电机连接的竖直和水平导轨滑动；所述固定装置位于水平导轨端部，用于固定传感器探头。通过竖直导轨和水平导轨的滑动，传感器探头可到达上下电极中间所有位置。优选地，所述传感器输出检测单元104，用于接收传感器检测的电场输出值，并将所述电场输出值发送至计算单元105，其中所述电场输出值包括：三个方向的电场值Vxi,Vyi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维交流电场传感器校准装置，其特征在于，所述装置包括：电极结构单元、调压电路单元、传感器位置控制单元、传感器输出检测单元和计算单元，所述调压电路单元，与所述电极结构单元相连接，用于使电极结构单元的上、下电极间产生交流电场；用于将产生的交流电压输出至计算单元，其中所述电极结构单元的电极结构为：板‑板电极结构、球‑板电极结构、线‑板电极结构或棒‑板电极结构；所述传感器位置控制单元，与所述计算单元相连接，用于根据预设位置对传感器的位置进行控制；所述传感器输出检测单元，用于接收传感器检测的电场输出值，并将所述电场输出值发送至计算单元，其中所述电场输出值包括：三个方向的电场值Vxi,Vyi,Vzi和电场输出总值Vi；所述计算单元，分别与调压电路单元和传感器输出检测单元相连接，用于模拟三维交流电场，根据模拟的三维交流电场计算不同电极结构下的不同的预设位置和不同电压下对应的电场实际值，并根据所述电场实际值和电场输出值的线性关系计算校准系数，其中所述电场实际值包括：三个方向的电场实际值Exi,Eyi,Ezi和电场实际总值E。

【技术特征摘要】
1.一种三维交流电场传感器校准装置，其特征在于，所述装置包括：电极结构单元、调压电路单元、传感器位置控制单元、传感器输出检测单元和计算单元，所述调压电路单元，与所述电极结构单元相连接，用于使电极结构单元的上、下电极间产生交流电场；用于将产生的交流电压输出至计算单元，其中所述电极结构单元的电极结构为：板-板电极结构、球-板电极结构、线-板电极结构或棒-板电极结构；所述传感器位置控制单元，与所述计算单元相连接，用于根据预设位置对传感器的位置进行控制；所述传感器输出检测单元，用于接收传感器检测的电场输出值，并将所述电场输出值发送至计算单元，其中所述电场输出值包括：三个方向的电场值Vxi,Vyi,Vzi和电场输出总值Vi；所述计算单元，分别与调压电路单元和传感器输出检测单元相连接，用于模拟三维交流电场，根据模拟的三维交流电场计算不同电极结构下的不同的预设位置和不同电压下对应的电场实际值，并根据所述电场实际值和电场输出值的线性关系计算校准系数，其中所述电场实际值包括：三个方向的电场实际值Exi,Eyi,Ezi和电场实际总值E。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵录兴，崔勇，袁海文，丁志，吴桂芳，杨志超，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，北京航空航天大学，
类型：新型
国别省市：北京,11