[发明专利]一种宽频电场测量的装置

说明书

技术领域

本申请涉及电场测量技术领域，尤其涉及一种宽频电场测量的装置。

背景技术

雷电是联合国公布的十大自然灾害之一。雷击放电对铁路交通、高压输电线路等设施具有很强的干扰、破坏作用。为了更好的预测雷电，需对雷电的物理效应进行相应研究。其中，测量雷击放电所产生的电场波形是研究认识雷击放电物理效应的最基本手段之一。

目前，测量雷击放电电场主要采用快、慢电场变化仪。其中，快电场变化仪与慢电场变化仪的工作原理基本一样，以快电场变化仪为例，快电场变化仪主要包括两个单元：感应天线和积分电路。其中，积分电路包括电阻一1041、电阻二1042、电容1043和运算放大器1044。

如图1所示为快电场变化仪的工作原理：(1)由于当环境电场发生变化时，金属感应电极101所感应的电荷量发生变化，因此，通过测量金属感应电极101上的电荷量变化，可以反演出大气空间电场的变化。(2)积分电路经信号电缆103与前段的金属感应电极101相连接，从而对金属感应电极101的感应电流进行积分放大，并最终输出积分电压。

通常，快电场变化仪用于测量闪电的辐射场分量，其中，积分电路的积分时间常数通常设置为2ms，快电场变化仪测量的频带宽度为100Hz至3.8MHz。慢电场变化仪用于测量闪电中的准静态电场分量，其中，积分电路的积分时间常数通常设置为6s，慢电场变化仪测量的频带宽度为1Hz至3.2MHz。

闪电电场带宽范围可达MHz量级，但是，受积分电路带宽限制，必须各采用一台快、慢闪电电场变化仪，同时对宽频的雷电场进行测量，才能同时捕获闪电电场的准静态场分量和辐射场分量，另外，即使同时采用上述快、慢电场变化仪，快、慢电场变化仪同时工作时能够测量的带宽仍小于5MHz。

因此，上述传统的快、慢闪电电场变化仪不能完全满足近区雷击放电电场的宽频测量要求，导致无法根据测量数据提供有效的雷电防护措施。

发明内容

本申请提供一种宽频电场测量的装置，能够对宽频雷电场的低频准静态电场分量和高频辐射电场分量进行测量，从而根据测量数据提供有效的雷电防护措施。

为达到上述目的，本申请的装置包括：感应电极、屏蔽外壳、二次分压电容、电压传感器；

所述屏蔽外壳接地，所述屏蔽外壳和所述感应电极之间通过绝缘材料相连接；

所述二次分压电容和所述电压传感器设置在所述屏蔽外壳的内部；

所述感应电极和所述二次分压电容的高压端相连接；

所述二次分压电容与所述电压传感器并联。

与现有技术中，受积分电路带宽限制，测量带宽较小，无法满足宽频雷电场的测量要求相比，本申请提供的宽频电场测量的装置，屏蔽外壳接地，屏蔽外壳和感应电极之间通过绝缘材料相连接，二次分压电容和电压传感器设置在屏蔽外壳的内部；感应电极和二次分压电容的高压端相连接；二次分压电容与电压传感器并联，即在本申请中，通过二次分压电容和电压传感器组成的电路来测量感应电极感应的宽频电场，避免了采用积分电路测量宽频电场所导致的测量带宽有限的问题，可以满足雷电场的宽频测量需求，并能够利用测量数据对雷电现象进行分析，进而提供有效的雷电保护措施。

附图说明

图1为传统的测量雷电场的电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的宽频电场测量的装置的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电光传感器的结构示意图。

附图标记说明：

101-金属感应电极；102-接地电容；

103-信号电缆；104-积分电路；

1041-电阻一； 1042-电阻二；

1043-电容； 1044-运算放大器；

201-感应电极；202-屏蔽外壳；

203-二次分压电容；204-电压传感器；

2041-激光源； 2042-电光传感器；

2043-解调电路； 205-干燥管；

206-接地支柱；207-高速采集卡；

208-计算机；

301-起偏器；302-锗酸铋晶体；

303-相位延迟玻片；304-检偏器；

305-准直器。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例提供的宽频电场测量的装置进行详细地描述。