电场传感器及增加传感器的稳定性的方法技术

技术编号：42401428 阅读：7 留言：0更新日期：2024-08-16 16:22

本发明专利技术提供一种电场传感器及增加传感器的稳定性的方法，其中，电场感应组件包括屏蔽电极、感应电极、驱动部分、小叶片与光电管组件，光电管组件位于小叶片的一侧，获得小叶片的转速信号；控制组件包括数据处理单元、PID控制单元与转速采集单元，PID控制单元向驱动部分输入设定转速值；转速采集单元与光电管组件连接，将小叶片的转速信号转换为小叶片的转速值；数据处理单元在判断小叶片的转速值与设定转速值不一致时，根据判定结果将感应电极的信号频率调节至稳定状态。本发明专利技术可将感应电极的信号频率调节至稳定状态，增加传感器的稳定性，以提高交流电流信号的精确性，准确获得相对应的被测电场幅值。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器，特别是一种电场传感器，尤其是一种电场传感器及增加传感器的稳定性的方法。

技术介绍

1、场磨式电场传感器是目前广泛使用的一种静电场测量仪器，主要采用非接触式测量方式测量物体表面静电压及其变化，具有功耗低、安装方便、易于集成和组网探测等优点。主要面向航天、国防、电网、通讯、铁路、石油石化、气象、工业生产和科学研究等领域静电压探测的应用需求。

2、在公告号为cn101625385b的中国专利中公开了一种防雷预警系统中的电场传感器，包括信息处理系统和防雷预警系统，信息处理系统与防雷预警系统连接，电场传感器与信息处理系统连接，电场传感器包括无刷电机，无刷电机的动力输出轴分别与激励动片和小叶片连接。无刷电机带动激励动片按一定的角速度ω旋转，周期性的切割垂直入射在感应片上的电场线，则在感应片上产生周期性的交流电流信号。

3、然而，由于上述电场传感器中没有设置采集小叶片的转速的功能，无法基于小叶片的转速值对传感器的稳定性进行调节，因此，如何通过小叶片的转速值将感应电极的信号频率调节至稳定状态，以确保传感器的稳定性是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种可将感应电极的信号频率调节至稳定状态，增加传感器的稳定性，以提高感应电流信号的精确性，从而准确获得相对应的被测电场幅值的一种电场传感器及增加传感器的稳定性的方法。

2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种电场传感器，包括：

<p>3、电场感应组件，用于获得交流电压信号，包括敏感结构、驱动部分、小叶片与光电管组件，所述敏感结构包括屏蔽电极与感应电极，所述屏蔽电极包括位于所述感应电极的外侧的第一部分、以及贯穿于所述感应电极的内部的第二部分，所述驱动部分的至少一部分位于所述第二部分的内部，所述驱动部分的第一端和第二端分别与所述屏蔽电极和所述小叶片连接，以驱使所述屏蔽电极与所述小叶片同步旋转，所述光电管组件位于所述小叶片的一侧，用于获得所述小叶片的转速信号；

4、电压信号转换组件，用于将交流电压信号转换为直流电压信号；

5、控制组件，用于将直流电压信号转换为被测电场幅值，包括数据处理单元、pid控制单元与转速采集单元，其中，所述pid控制单元用于向所述驱动部分输入设定转速值；所述转速采集单元与所述光电管组件连接，用于将所述小叶片的转速信号转换为所述小叶片的转速值；所述数据处理单元在判断所述小叶片的转速值与设定转速值不一致时，根据判定结果将所述感应电极的信号频率调节至稳定状态。

6、在其中一个实施例中，所述驱动部分包括旋转组件与定子组件，其中，所述定子组件与所述pid控制单元电连接，其位于所述第二部分的内部；

7、所述旋转组件的一部分位于所述定子组件的内部，所述旋转组件的第一端固定在所述第二部分的内部，所述小叶片套设在所述旋转组件的第二端；

8、所述定子组件通电后产生电磁场，所述旋转组件通过电磁场驱使所述屏蔽电极与所述小叶片同步旋转。

9、在其中一个实施例中，所述旋转组件包括旋转轴、以及分别套设在所述旋转轴的外侧的第一轴承与第二轴承，其中，所述旋转轴的第一端贯穿所述定子组件的内部后固定在所述屏蔽电极的第二部分的内部，所述旋转轴的第二端置于所述小叶片的内部，所述第一轴承位于所述定子组件的内部，所述第二轴承位于所述定子组件的外侧。

10、在其中一个实施例中，所述敏感结构还包括分别设置在所述感应电极的底部端面与顶部端面上的盖体与上壳体，在所述盖体上形成有第一中空区域，在所述感应电极上形成有第二中空区域，在所述上壳体上形成有第一凹腔，其中，所述第一中空区域、所述第二中空区域与所述第一凹腔同轴设置，且所述第一中空区域经所述第二中空区域与所述第一凹腔连通；

11、所述第一部分位于所述第一中空区域中，并且可旋转的位于所述感应电极的外侧，所述第二部分分别置于所述第二中空区域与所述第一凹腔中。

12、在其中一个实施例中，所述敏感结构还包括屏蔽外壳与转换单元；

13、其中，所述屏蔽外壳设置在所述上壳体的上端，所述旋转轴的末端、所述光电管组件和所述小叶片均是位于所述屏蔽外壳的内部；

14、所述转换单元呈垂直状设置在所述屏蔽外壳的外侧壁面上，并且与所述感应电极电连接，用于将所述感应电极采集的交流电流信号转换为交流电压信号。

15、在其中一个实施例中，所述屏蔽电极采用磁屏蔽材料制成。

16、在其中一个实施例中，所述电压信号转换组件包括放大单元、第一信号调制单元、第二信号调制单元与波形转换模块，其中，所述放大单元与所述波形转换模块电连接，所述光电管组件通过所述第一信号调制单元、所述第二信号调制单元与所述波形转换模块电连接；

17、所述放大单元用于将所述交流电压信号放大，以生成放大交流电压信号；

18、所述第一信号调制单元与所述第二信号调制单元用于将所述光电管组件输出的非方波信号转换为饱和信号；

19、所述波形转换模块用于将所述放大交流电压信号与所述饱和信号转换为所述直流电压信号。

20、在其中一个实施例中，所述控制组件还包括模数转换单元，其中，所述模数转换单元分别与所述数据处理单元和所述波形转换模块电连接，用于将模拟化的直流电压信号转换为与外部电场相对应的被测电场幅值。

21、在其中一个实施例中，所述控制组件还包括第三信号调制单元，其中，所述光电管组件通过所述第一信号调制单元、所述第三信号调制单元与所述转速采集单元电连接，用于根据所述小叶片的转速信号获得所述小叶片的转速值。

22、在其中一个实施例中，所述设定转速值为可调节的变量。

23、在其中一个实施例中，还包括壳体与供电部分；

24、其中，所述壳体包括电场采集口与第一开孔；

25、所述供电部分用于为所述电场感应组件、所述电压信号转换组件与所述控制组件组件进行供电。

26、第二方面，本专利技术还提供一种增加传感器的稳定性的方法，应用于上述的电场传感器，包括以下步骤：

27、所述驱动部分根据所述pid控制单元输入的设定转速值驱使所述屏蔽电极与所述小叶片同步旋转；

28、所述转速采集单元将所述光电管组件采集到的所述小叶片的转速信号转换为所述小叶片的转速值；

29、所述数据处理单元在判断所述小叶片的转速值与设定转速值不一致时，根据判定结果将所述感应电极的信号频率调节至稳定状态。

30、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点之一：

31、本专利技术中的驱动部分不包括电机外壳，因此，可将定子组件设置在屏蔽电极的第二部分的内部，屏蔽电极的第二部分的至少一部分嵌入在感应电极部件的内部，旋转组件的一部分置于定子组件的内部，与现有的电场传感器中电机、定片与动片之间的结构相比，本专利技术电场传感器中的电机、定片与动片之间的结构更为紧凑，使得电场传感器的内部空本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种电场传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述驱动部分包括旋转组件与定子组件，其中，所述定子组件与所述PID控制单元电连接，其位于所述第二部分的内部；

3.根据权利要求2所述的电场传感器，其特征在于，所述旋转组件包括旋转轴、以及分别套设在所述旋转轴的外侧的第一轴承与第二轴承，其中，所述旋转轴的第一端贯穿所述定子组件的内部后固定在所述屏蔽电极的第二部分的内部，所述旋转轴的第二端置于所述小叶片的内部，所述第一轴承位于所述定子组件的内部，所述第二轴承位于所述定子组件的外侧。

4.根据权利要求2或3所述的电场传感器，其特征在于，所述敏感结构还包括分别设置在所述感应电极的底部端面与顶部端面上的盖体与上壳体，在所述盖体上形成有第一中空区域，在所述感应电极上形成有第二中空区域，在所述上壳体上形成有第一凹腔，其中，所述第一中空区域、所述第二中空区域与所述第一凹腔同轴设置，且所述第一中空区域经所述第二中空区域与所述第一凹腔连通；

5.根据权利要求4所述的一种磨式电场传感器，其特征在于，所述敏感结构还包括屏蔽外壳与转换单元；

6.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述屏蔽电极采用磁屏蔽材料制成。

7.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述电压信号转换组件包括放大单元、第一信号调制单元、第二信号调制单元与波形转换模块，其中，所述放大单元与所述波形转换模块电连接，所述光电管组件通过所述第一信号调制单元、所述第二信号调制单元与所述波形转换模块电连接；

8.根据权利要求7所述的电场传感器，其特征在于，所述控制组件还包括模数转换单元，其中，所述模数转换单元分别与所述数据处理单元和所述波形转换模块电连接，用于将模拟化的直流电压信号转换为与外部电场相对应的被测电场幅值。

9.根据权利要求8所述的电场传感器，其特征在于，所述控制组件还包括第三信号调制单元，其中，所述光电管组件通过所述第一信号调制单元、所述第三信号调制单元与所述转速采集单元电连接，用于根据所述小叶片的转速信号获得所述小叶片的转速值。

10.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述设定转速值为可调节的变量。

11.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，还包括壳体与供电部分；

12.一种增加传感器的稳定性的方法，应用于权利要求1至11中任一项所述的电场传感器，其特征在于，包括以下步骤：

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【技术特征摘要】

1.一种电场传感器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述驱动部分包括旋转组件与定子组件，其中，所述定子组件与所述pid控制单元电连接，其位于所述第二部分的内部；

5.根据权利要求4所述的一种磨式电场传感器，其特征在于，所述敏感结构还包括屏蔽外壳与转换单元；

6.根据权利要求1所述的电场传感器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高文斌，吴双，史晨义，宋远帆，李泽昊，马珠琳，闻小龙，刘宇涛，
申请(专利权)人：北京中科飞龙传感技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：

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