[发明专利]一种空间电荷密度测量系统

摘要

本发明提供一种空间电荷密度测量系统，所述测量系统包括测量单元、无线传输单元和处理单元；所述测量单元与处理单元通过无线传输单元进行通信。所述测量单元包括机械结构和电气结构，所述电气结构设置于机械结构的电路板上。本发明提供一种空间电荷密度测量系统，实现了直流输电环境中空间电荷密度的自动测量、显示、存储以及分析，提高了测量的自动化程度及测量效率。本发明提供的测量系统可移动，并可实现不同位置的同时测量，这种方式测量得到的空间电荷密度，有利于对数据的分析；测量的粒子迁移率范围宽，并可以将带电粒子分为不同迁移率范围同时进行测量，有利于雾霾等天气条件下空间粒子的荷电特性及其对合成电场影响的研究。

主权项

1.一种空间电荷密度测量系统，其特征在于：所述测量系统包括测量单元、无线传输单元和处理单元；所述测量单元与处理单元通过无线传输单元进行通信；所述测量单元包括机械结构和电气结构，所述电气结构设置于机械结构的电路板上；所述机械结构包括离子计数器传感器、屏蔽壳、绝缘层、流量计、风扇、信号传输屏蔽线、电气室、电路板、供电电池、安装座；所述电路板和供电电池位于电气室内部，所述离子计数器传感器、流量计、风扇和电气室均位于绝缘层内部，所述屏蔽壳位于绝缘层外部，所述安装座位于屏蔽壳底部且与屏蔽壳为一体；所述离子计数器传感器、流量计和风扇从上到下依次布置于绝缘层内的一侧，所述电气室布置于绝缘层内的另一侧；所述离子计数器传感器通过信号传输屏蔽线与电路板连接；所述离子计数器传感器用于获取空间电荷，并将空间电荷转换为电流信号；所述屏蔽壳用于屏蔽外界电磁干扰，所述绝缘层用于绝缘屏蔽壳与绝缘层内部的离子计数器传感器、流量计、风扇和电气室；所述流量计用于测量经过离子计数器传感器的气体流量，所述风扇用于将气体吸入离子计数器传感器；所述电气室用于安装电路板和供电电池，所述电路板用于气体流量和空间电荷的处理及空间电荷密度的传输，所述供电电池为所述测量系统供电；所述流量计包括流量计A和流量计B；所述流量计A和流量计B分别设置在绝缘层和电气室上，且对称设置；流量计A和流量计B均采用热式流量计；所述风扇采用轴流风扇；所述离子计数器传感器包括外极板、第一内极板、第二内极板和第三内极板；所述外极板、第一内极板、第二内极板和第三内极板同轴，且均为圆柱形；所述外极板固定在绝缘层上，所述第一内极板、第二内极板和第三内极板从上至下依次设置，且所述第一内极板、第二内极板、第三内极板与外极板之间均通过聚四氟乙烯材料进行绝缘支撑；所述电气结构包括信号处理电路、隔离电路、控制电路、检测电路和保护电路；所述信号处理电路包括电流‑电压转换电路、电压放大电路和滤波电路；所述电流‑电压转换电路将通过离子计数器传感器转换得到的电流信号转换为电压信号，该电压信号通过所述电压放大电路、滤波电路分别进行放大、滤波处理，经过放大、滤波处理后的电压信号通过隔离电路发送给控制电路，控制电路将经过放大、滤波处理后的电压信号转换为数字信号，再把该数字信号转换为空间电荷密度，该空间电荷密度通过无线传输单元传输给处理单元；所述检测电路包括第一检测电路、第二检测电路和第三检测电路；所述第一检测电路对气体流速进行检测，通过所述流量计得到经过离子计数器传感器的气体流量；所述第二检测电路对第一内极板与外极板之间的电压、第二内极板与外极板之间的电压以及第三内极板与外极板之间的电压分别进行检测；所述第三检测电路对供电电池的电量进行检测，当供电电池电量不足时进行报警提示；所述保护电路对信号处理电路、隔离电路、控制电路和检测电路进行保护，防止外界恶劣电磁环境的电磁干扰对信号处理电路、隔离电路、控制电路和检测电路造成损坏；所述处理单元采用数字信号处理器或工控计算机，处理单元接收无线传输单元传输的空间电荷密度后，对空间电荷密度进行显示、分析和存储。