一种差分探头及非接触式电压测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种差分探头及非接触式电压测量装置，差分探头由两个探测电极组成，两个探测电极分别为电路板中相邻的两层金属基板，两层金属基板之间通过绝缘层进行分隔；两层金属基板之间形成固定电容C

A differential probe and non-contact voltage measuring device

【技术实现步骤摘要】
一种差分探头及非接触式电压测量装置
本技术涉及到电压测量领域，具体涉及到一种差分探头及非接触式电压测量装置。
技术介绍
传统的差分探头通常由分立的两个电极组成并通过导线传输信号，在非接触式电压测量应用场景中，两个电极需要双手进行固定，在离地作业时十分不方便；或使用夹持式电极进行固定，但夹持式电极体积较大，携带不方便；另一方面，分立式的差分探头成本较高。传统的接触式电表在安装时首先需要破坏导线绝缘层，在一些不能破坏绝缘层的测量点就无法获取电压值，因此急需一种低成本、安装简易、精度较高、适应环境能力较强的非接触式电压测量装置对配电网进行大规模的电压监控。在不破坏导线绝缘层的前提下，待测线路的绝缘层厚度随实际情况是变化的，一些传统的固定参数式的非接触式测量方式只能提供一个误差较大的估测值，不能精确的测量出待测线路的电压值。另一方面，还有一些非接触式电压测量装置是对零线和火线两条导线进行测量的，设备体积较大，作业难度高。
技术实现思路
为了解决现有差分探头及非接触式电压测量装置存在的问题，本技术提供了一种差分探头及非接触式电压测量装置，该差分探头将差分探头的两个电极整合至电路板中，减小了差分探头的体积和降低了差分探头的制作成本；该非接触式电压测量装置通过电容耦合的非接触方式获取待测线路的交流电压信号，具有良好的适应性；作业目标为单根导线，装置体积较少，便于携带；通过两个继电开关使电路产生三种拓扑结构，零件数量较少，制造成本较低，有利于大规模生产应用；通过无线传输电路上传线路电压至云服务器，可以大规模收集线路电压数据，具有良好的实用性。相应的，本技术提供了一种差分探头，所述差分探头由两个探测电极组成，所述两个探测电极分别为电路板中相邻的两层金属基板，所述两层金属基板之间通过绝缘层进行分隔；所述两层金属基板之间形成固定电容Ca。所述电路板还包括用于屏蔽干扰的接地层，所述接地层设置在所述两层金属基板上方。所述绝缘层材料为玻璃纤维环氧树脂。相应的，本技术还提供了一种非接触式电压测量装置，所述非接触式电压测量装置包括导线夹具和上述的差分探头；所述电路板还包括布线层，所述布线层上设置有信号处理电路和数据处理电路；在进行非接触式电压测量时，两层金属基板分别与待测线路耦合形成两个不同的寄生电容，用于感应由待测线路输入电压产生的电场信号；所述信号处理电路具有多种不同传递函数特性的拓扑电路结构，所述电场信号经所述信号处理电路后形成多个不同的输出电压；所述数据处理电路包括MCU处理电路，所述MCU处理电路基于所述多个不同的输出电压和所对应的多种不同的传递函数特性，计算出所述输入电压；所述电路板固定在所述导线夹具内侧，当所述导线夹具夹紧固定在待测线路上时，所述电路板紧贴所述待测线路。优选的实施方式，所述信号处理电路包括两路结构相同的子电路和差分放大器，两路子电路输入端分别与两个探测电极连接，获取输入信号，然后依次经投切电容和接地电阻后接地，在所述投切电容上并联有用于控制的继电开关；所述差分放大器的两个输入端分别连接至所述两路子电路的投切电容和接地电阻之间；当所述两路子电路的继电开关状态改变时，所述信号处理电路的拓扑电路结构改变，所述差分放大器输出端形成不同的输出电压。优选的实施方式，所述两路子电路还分别包括接地电容；所述接地电容与所述接地电阻并联。优选的实施方式，所述数据处理电路还包括模数转换电路，所述模数转换电路输入端与所述差分放大器输出端连接，输出端与所述MCU数据处理电路输入端连接。优选的实施方式，所述布线层上还设置有于上传待测线路输入电压的无线传输电路，所述无线传输电路与所述MCU数据处理电路连接。优选的实施方式，所述非接触式电压测量装置还包括数显模块，所述数显模块固定在所述导线夹具外侧并与所述电路板连接，显示待测线路输入电压。优选的实施方式，所述数显模块为数码管。本技术提供了一种差分探头及非接触式电压测量装置，该差分探头将差分探头的两个电极整合至电路板中，减小了差分探头的体积和降低了差分探头的制作成本；该非接触式电压测量装置通过电容耦合的非接触方式获取待测线路的交流电压信号，具有良好的适应性；作业目标为单根导线，装置体积较少，便于携带；通过两个继电开关使电路产生三种拓扑结构，零件数量较少，制造成本较低，有利于大规模生产应用；通过无线传输电路上传线路电压至云服务器，可以大规模收集线路电压数据，具有良好的实用性。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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它的附图。图1示出了实施例一的非接触式电压测量系统结构图；图2示出了实施例一的信号处理模块的拓扑单元原理图；图3示出了实施例二的信号处理模块结构图；图4示出了实施例四的信号处理模块结构图；图5示出了INA332仪表放大器的封装结构图；图6示出了实施例六的非接触式电压测量系统结构图；图7示出了实施例七的数据处理模块结构图；图8示出了实施例八的非接触式电压测量系统结构图；图9示出了实施例九的非接触式电压测量电路的电路图。图10示出了实施例十的非接触式电压测量装置三维结构图；图11示出了实施例十的非接触式电压测量装置的电路板三维结构图；图12示出了实施例九的非接触式电压测量方法流程图；图13示出了实施例十的非接触式电压测量方法流程图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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它实施例，都属于本技术保护的范围。实施例一：图1示出了本技术实施例的非接触式电压测量系统结构图。本技术实施例的非接触式电压测量系统包括有差分式探测模块、信号处理模块和数据处理模块，差分式探测模块、信号处理模块和数据处理模块依次连接。其中，本技术实施例的差分式探测模块用于与待测线路形成两个不相等的第一寄生电容CP1和第二寄生电容CP2，并基于第一寄生电容CP1和第二寄生电容CP2获取所述待测线路的输入电压Vi(s)。一般的，任意两个绝缘金属体之间总能构成一个电容，尤其在绝缘距离较小的情况下，电容特性较为明显。在本技术实施例中，待测线路绝缘层内的金属导线与差分式探测模块之间形成寄生电容。一般的，差分式探测模块包括有两个探测电极，为了便于区分，分别命名为第一电极201和第二电极202。因此，第一电极201和第二电极20本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差分探头，其特征在于，所述差分探头由两个探测电极组成，所述两个探测电极分别为电路板中相邻的两层金属基板，所述两层金属基板之间通过绝缘层进行分隔；/n所述两层金属基板之间形成固定电容C

【技术特征摘要】
1.一种差分探头，其特征在于，所述差分探头由两个探测电极组成，所述两个探测电极分别为电路板中相邻的两层金属基板，所述两层金属基板之间通过绝缘层进行分隔；
所述两层金属基板之间形成固定电容Ca。


2.如权利要求1所述的差分探头，其特征在于，所述电路板还包括用于屏蔽干扰的接地层，所述接地层设置在所述两层金属基板上方。


3.如权利要求1所述的差分探头，其特征在于，所述绝缘层材料为玻璃纤维环氧树脂。


4.一种非接触式电压测量装置，其特征在于，所述非接触式电压测量装置包括导线夹具和电路板，所述电路板中设置有如权利要求1至3任意一项所述的差分探头；
所述电路板还包括布线层，所述布线层上设置有信号处理电路和数据处理电路；
在进行非接触式电压测量时，两层金属基板分别与待测线路耦合形成两个不同的寄生电容，用于感应由待测线路输入电压产生的电场信号；
所述信号处理电路具有多种不同传递函数特性的拓扑电路结构，所述电场信号经所述信号处理电路后形成多个不同的输出电压；
所述数据处理电路包括MCU处理电路，所述MCU处理电路基于所述多个不同的输出电压和所对应的多种不同的传递函数特性，计算出所述输入电压；
所述电路板固定在所述导线夹具内侧，当所述导线夹具夹紧固定在待测线路上时，所述电路板紧贴所述待测线路。


5.如权利要求4所述的非接触式电压测量装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘希喆，江陶然，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44