一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统，它包括声波发生器、空间电荷单元和接收显示单元；声波发生器包括用于控制电声转化装置输出声波的波形和频率的控制单元、用于控制电声转化装置放大其接收的控制单元发出的控制信号，并将放大后的控制信号传输至电声转化装置的功率单元和多个用于输出声波脉冲的电声转化装置；空间电荷单元包括用于为空间电荷区加压，使空间电荷区内产生空间电荷的高压设备和空间电荷区；接收显示单元用于接受电场信号并将其显示出来。该测量系统采用还原声波调制待测空间电荷产生电场信号的方案，声波采用超声波，其良好的方向性能保证了测量的准确性，声波阵列的构成形式保证二维和三维测量的有效性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间电荷测量领域，具体涉及一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统。
技术介绍
输电线路电晕放电过程中，由于空间电荷的存在，在空间电荷产生的电场和原导线电荷产生的电场的共同作用下，合成场强会发生很大的畸变。空间电荷对电晕放电物理过程和机理有重要影响，首先需要研宄解决空气中输电线路电晕放电空间电荷的测量技术，之后，在考虑空间电荷影响情况下，研宄放电的电子增殖等微观过程，结合基本电磁场等基础理论分析，获得电晕放电的机理和起始、自持条件，为实际特高压输电的电磁环境计算、设计提供理论指导。因此，要加强特高压输电技术的研宄，减小和避免电晕的发生和电晕带来的一系列问题，必须从微观的电晕放电机理及其数学物理模型上开展研宄，这是指导解决工程实际问题的根本，也是本领域科学发展的需要。输电线路导线附近的空间电荷是影响电晕放电的重要原因之一，与电晕放电机理和起始、自持条件紧密相关，但是如何准确获得近导线的空间电荷分布，一直是国际上尚未解决的难题，因此开展声脉冲法的空间电荷测量方法研宄具有重要的工程价值和学术意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统，包括声波发生器、空间电荷单元和接收显示单元；所述声波发生器包括控制单元、功率单元和多个电声转化装置；所述控制单元的控制信号输出端与功率单元控制信号输入端连接，功率单元具有多个信号输出端，多个电声转化装置的信号输入端分别与功率单元的多个信号输出端一一对应连接；所述控制单元用于控制电声转化装置输出声波的波形和频率，功率单元用于控制电声转化装置放大其接收的控制单元发出的控制信号，并将放大后的控制信号传输至电声转化装置，电声转化装置用于输出声波脉冲；所述空间电荷单元包括高压设备和空间电荷区；高压设备用于为空间电荷区加压，使空间电荷区内产生空间电荷；所述电声转化装置的声波输出端对着空间电荷区，使空间电荷区内的空间电荷生产振动形成电场信号；所述接收显示单元包括电场信号接受件和电场信号显示件；所述电场信号接受件的信号接收部分靠近空间电荷区，电场信号接受件的信号输出端与电场信号显示件的信号输入端连接；所述电场信号接受件用于接收空间电荷区内空间电荷振动产生电场信号，电场信号显示件用于将电场信号接受件接收的电场信号进行显示。作为优化，所述电声转化装置为超声换能器。作为优化，所述空间电荷区为多针板电极模型结构，包括两块相对设置，且具有间距的电极板，其中一块电极板上具有多根向另一块针电极板方向延伸的状结构；所述两块电极板中，一块电极板与高压设备的正极连接，另一块电极板与高压设备的负极连接。作为优化，所述空间电荷区为线筒模型结构，其结构为中空的导电筒；所述高压设备的正极与导电筒连接，高压设备的负极通过导线设置在导电筒的中空部分。作为优化，所述电场信号接受件为电场天线。作为优化，所述电场信号显示件为示波器。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点:本专利技术采用还原声波调制待测空间电荷产生电场信号的方案，声波采用超声波，其良好的方向性能保证了测量的准确性，声波阵列的构成形式保证二维和三维测量的有效性。【附图说明】图1为空间电荷测量系统的结构示意图。图2为空间电荷区为多针板电极模型结构时空间电荷测量系统的结构示意图。图3为空间电荷区为线筒模型结构时空间电荷测量系统的结构示意图。【具体实施方式】下面参见附图对本专利技术作进一步详细说明。参见图1至图3，一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统，包括声波发生器10、空间电荷单元20和接收显示单元30。声波发生器10包括控制单元11、功率单元12和多个电声转化装置13。控制单元11的控制信号输出端与功率单元12控制信号输入端连接，功率单元12具有多个信号输出端，多个电声转化装置13的信号输入端分别与功率单元12的多个信号输出端一一对应连接，即多个电声转化装置13相互之间是并联关系，具体使用时，多个电声转化装置13最好采用阵列形式排列。阵列排列方式能够测量待测空间中每一点电荷密度，有助有二维和三维空间电荷的测量 控制单元11用于控制电声转化装置13输出声波的波形和频率，功率单元12用于控制电声转化装置13放大其接收的控制单元11发出的控制信号，并将放大后的控制信号传输至电声转化装置13，电声转化装置13用于输出声波脉冲，电声转化装置即将所接收电信号转换为声波信号，达到输出声波脉冲的目的。要求电声转换的频率响应低频、中频平滑，具有良好的方向性，输出功率在不失真的情况能达到60W，以能保证所发出的声波远远强于外界噪声，并且激发出幅值较大的有效信号。电声转化装置13可以是喇叭等，最好采用超声换能器。超声波能够产生更高的声压，且传播过程中其方向性较好；因此采用超声换能器产生超声波的方式较好。空间电荷单元20包括高压设备21和空间电荷区22 ;高压设备21用于为空间电荷区22加压，使空间电荷区22内产生空间电荷；高压设备21的电压一般可达40KV以上；所述电声转化装置13的声波输出端对着空间电荷区22，使空间电荷区22内的空间电荷生产振动形成电场信号。空间电荷区22可以采用现有任何便于测量的结构，优选采用如下两种结构: 第一种:空间电荷区22为多针板电极模型结构，包括两块相对设置，且具有间距的电极板22a，22b，其中一块电极板上具有多根向另一块针电极板方向延伸的状结构22c ;两块电极板中，一块电极板22a与高压设备21的正极连接，另一块电极板22b与高压设备21的负极连接。第二种:空间电荷区22为线筒模型结构，其结构为中空的导电筒22d;所述高压设备21的正极与导电筒连接，高压设备21的负极通过导线22e设置在导电筒的中空部分。接收显示单元30包括电场信号接受件31和电场信号显示件32 ;电场信号接受件31的信号接收部分靠近空间电荷区22，电场信号接受件31的信号输出端与电场信号显示件32的信号输入端连接；电场信号接受件31用于接收空间电荷区22内空间电荷振动产生电场信号，具体实施时，电场信号接受件31可为电场天线。电场信号显;^件32用于将电场信号接受件31接收的电场信号进行显示，电场信号显示件32可为示波器。本专利技术提供的基于声波脉冲法的空间电荷测量系统的工作过程: 通过声波发生器产生具有特定波形和频率的声波脉冲信号，对空间电荷产生区内的空间电荷进行调制，空间电荷在声波脉冲的调制作用下产生振动形成电场信号，经电场天线对该电场信号进行采集，最后通过示波器等电场信号显示构件显示出来。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。【主权项】1.一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统，其特征在于:包括声波发生器(10)、空间电荷单元(20)和接收显示单元(30)； 所述声波发生器(10)包括控制单元(11)、功率单元(12)和多个电声转化装置(13); 所述控制单元(11)的控制信号输出端与功率单元(12)控制信号输入端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于声波脉冲法的空间电荷测量系统，其特征在于：包括声波发生器（10）、空间电荷单元（20）和接收显示单元（30）；所述声波发生器（10）包括控制单元（11）、功率单元（12）和多个电声转化装置（13）；所述控制单元（11）的控制信号输出端与功率单元（12）控制信号输入端连接，功率单元（12）具有多个信号输出端，多个电声转化装置（13）的信号输入端分别与功率单元（12）的多个信号输出端一一对应连接；所述控制单元（11）用于控制电声转化装置（13）输出声波的波形和频率，功率单元（12）用于控制电声转化装置（13）放大其接收的控制单元（11）发出的控制信号，并将放大后的控制信号传输至电声转化装置（13）（），电声转化装置（13）用于输出声波脉冲；所述空间电荷单元（20）包括高压设备（21）和空间电荷区（22）；高压设备用于为空间电荷区（22）加压，使空间电荷区（22）内产生空间电荷；所述电声转化装置（13）的声波输出端对着空间电荷区（22），使空间电荷区（22）内的空间电荷生产振动形成电场信号；所述接收显示单元（30）包括电场信号接受件（31）和电场信号显示件（32）；所述电场信号接受件（31）的信号接收部分靠近空间电荷区（22），电场信号接受件（31）的信号输出端与电场信号显示件（32）的信号输入端连接；所述电场信号接受件（31）用于接收空间电荷区（22）内空间电荷振动产生电场信号，电场信号显示件（32）用于将电场信号接受件（31）接收的电场信号进行显示。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学童，廖瑞金，王平，杨帆，刘康淋，伍飞飞，刘宏波，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85