[发明专利]一种镜面-单锥标准脉冲场复现系统及方法

说明书

本发明公开了一种镜面‑单锥标准脉冲场复现系统及方法。本发明的镜面‑单锥标准脉冲场复现系统，包括镜面‑单锥子系统、位移量监控‑自动调整子系统、馈源‑射频子系统和软件控制子系统；所述的馈源‑射频子系统，包括脉冲信号源、示波器、阻抗变换器以及同轴电缆，通过同轴电缆把脉冲信号源与阻抗变换器连接，阻抗变换器作为馈源使用；所述的软件控制子系统，用于控制脉冲信号源和示波器，并且采集位移监控装置的数据；当锥尖相对于镜面的位移量超过设定范围时，软件控制子系统控制自动调整机构对锥体角度进行微调，减小锥尖与镜面之间的变形量。本发明确保标准脉冲场所依赖的几何外形不变，具有实现方式简单、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及标准脉冲场复现技术领域，具体地说是一种具有自动位置监控和调整的镜面-单锥标准脉冲场复现系统及方法。

背景技术

对于大电流绝缘开关，当绝缘材料逐渐失效时会出现局部放电现象；这种放电现象在300MHz～3GHz频段可采用脉冲传感器来测量。我国电网领域现有的局部放电传感器的校准装置，普遍采用从英国引进的技术，并利用吉赫兹横电磁波小室，这种装置有如下缺陷：

1)所产生的脉冲场强与输入的脉冲源之间没有明确的解析式，只能通过参考探针来测量；而参考探针通过计算的结果与实物之间的差别较大；

2)交叉极化较差。在有的频点，尤其靠近中间芯板边缘地方的交叉极化与主极化分量的比值可达50％。

最早由美国科学和技术标准化研究院NIST研究和实现的镜面-单锥系统，具有严格的解析式，能够把脉冲电压信号u(t)转换成标准化脉冲场e(t)。这种精确的转化关系成立的前提是基于精确的镜面-单锥几何位置关系；一旦这种几何位置有了变形，转化关系就不再是精确的，就会在脉冲场中引入误差；而且变形越大，误差越大。

文献1：杨超、孟萃、李鹏辉等人，高电压技术，第42卷第5期，第1476-1482页，2016年，公开了一种镜面单锥TEM小室电磁场标准装置。包括文献1在内的现有标准脉冲场复现装置，有如下缺陷：

1)不具备方便的几何变形量实时监测能力，只能定期地邀请专业人员进行测量，而且测量非常耗时；如果在使用过程中发生了几何变形，使用人员无法及时获得相应信息，从而导致量值传递过程中产生较大误差。如果测量结果出现争议，就给使用人员寻找问题来源带来困难。

2)不具有变形量自动修正能力

只能采用手动方式进行调节，并且调整后的效果需要再次测量才能确认。

发明内容

为能够方便、实时监测出镜面-单锥几何位置变形量，并且在出现较大变形量时能够自动修复，确保镜面-锥体的几何关系在允许的范围内，本发明提供一种具有自动位置监控和调整的镜面-单锥标准脉冲场复现方法，以便获得足够准确的标准脉冲场。

本发明采用如下的技术方案：一种镜面-单锥标准脉冲场复现系统，包括镜面-单锥子系统、位移量监控-自动调整子系统、馈源-射频子系统和软件控制子系统；

所述的镜面-单锥子系统，包括一锥体和位于锥体下方的镜面，该锥体尖部朝下锥底悬挂于一法兰盘上；

所述的位移量监控-自动调整子系统，包括位于镜面下方的位移监控装置和安装在锥底处的自动调整机构，所述的位移监控装置用于监测锥尖相对于镜面的位移量；

所述的馈源-射频子系统，包括脉冲信号源、示波器、阻抗变换器以及同轴电缆，所述的阻抗变换器，通过同轴电缆把脉冲信号源与阻抗变换器连接，阻抗变换器作为馈源使用；所述阻抗变换器一端连接锥尖，另一端连接同轴电缆，并且阻抗变换器和同轴电缆都悬挂于锥尖，随着锥尖一起移动；

所述的软件控制子系统，用于控制脉冲信号源和示波器，并且采集位移监控装置的数据；当锥尖相对于镜面的位移量超过设定范围时，软件控制子系统控制自动调整机构对锥体角度进行微调，减小锥尖与镜面之间的变形量。