專利名稱:Vfto傳感器的測試方法、裝置、設備及系統(tǒng)的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及,具體而言,涉及一種特快速瞬態(tài)過電壓(Very Fast TransientOvervohage,簡稱為VFTO)傳感器的測試方法、裝置、設備及系統(tǒng)。
背景技術:
為了對(Gas Insulated Switchgear,簡稱為GIS)中隔離開關操作引起的過電壓進行測量,研究人員提出了大量的VFTO傳感器,其中,應用效果最好的是GIS手窗式電容分壓傳感器。頻帶特性(截止頻率和平直度)是評價傳感器性能的重要指標。目前采用的方法是將傳感器與高壓電極平行布置,分步使用信號發(fā)生器和ns級方波源與高壓電極相連接,形成輸入信號,人為讀取示波器上的傳感器輸出信號,并運算確定傳感器的截止頻率和平直度。由于是人為讀取示波器示數(shù),因此,讀取的數(shù)據(jù)將存在較大的誤差,讀數(shù)誤差將導致幅頻響應和相頻響應測量結果不準確。同時,由于不同人試驗時,選擇的高壓電極尺寸,高壓電極與傳感器間的距離不同,選擇的同軸電纜導線也不同,引起電容和其他雜散參數(shù)改變,導致難以對不同研究得到的幅頻響應特性進行比較。此外,由于信號發(fā)生器和示波器是一種通用的信號發(fā)生裝置,因此其價格昂貴,測量系統(tǒng)成本較高。同時由于掃頻結果較多,人工后期處理工作量很大,時間較長。綜上所述,相關技術中傳感器性能測試方法存在測量結果不準確、測量結果難以相互比較、測量系統(tǒng)成本高,不具備自動處理能力等缺陷,浪費大量人力物力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種VFTO傳感器的測試方法、裝置、設備及系統(tǒng),以解決現(xiàn)有技術中人工測試VFTO傳感器存在的不具備自動處理能力的缺陷。為了實現(xiàn)上述目的,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種VFTO傳感器的測試裝置,包括:信號發(fā)生模塊,與高壓電極相連,用于產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號;信號采集模塊,與WTO傳感器相連,用于采集上述VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;控制處理模塊,與上述信號采集模塊相連接,用于根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性。優(yōu)選地,上述信號發(fā)生模塊包括:第一發(fā)生單元,用于產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或第二發(fā)生單元,用于產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。優(yōu)選地,上述控制處理模塊包括:第一獲取單元,用于獲取上述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及上述輸入信號的第二峰值和第二相位;比較單元,用于比較上述第一峰值和上述第二峰值,以及上述第一相位與上述第二相位;第一確定單元,用于根據(jù)比較結果確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。
優(yōu)選地,上述控制處理模塊包括:第二獲取單元,用于獲取上述輸出信號的上升時間;第二確定單元,用于根據(jù)上述上升時間確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括高頻截止頻率。優(yōu)選地,上述裝置還包括:顯示模塊,用于通過顯示裝置顯示信息,其中,上述信息包括以下至少之一:上述輸入信號、上述輸出信號、上述頻率特性;和/或,通信模塊,用于發(fā)送上述信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供了一種VFTO傳感器的測試設備,包括:本發(fā)明提供的上述任一項裝置,以及顯示裝置和輸入裝置。根據(jù)本發(fā)明的又一個方面,一種VFTO傳感器的測試系統(tǒng),包括:本發(fā)明提供的上述設備,距離調(diào)節(jié)器,其中,上述距離調(diào)節(jié)器,用于調(diào)節(jié)高壓電極和VFTO傳感器之間的距離。優(yōu)選地,上述距離調(diào)節(jié)器包括:第一支架,用于固定上述高壓電極;第二支架,用于固定上述VFTO傳感器;可調(diào)連桿,設置在上述第一支架和上述第二支架之間,用于調(diào)節(jié)上述第一支架和上述第二支架之間距離。根據(jù)本發(fā)明的再一個方面,一種VFTO傳感器的測試方法,包括:產(chǎn)生高壓電極的輸入信號;采集VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性。優(yōu)選地,產(chǎn)生高壓電極的輸入信號,包括:產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或,產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。優(yōu)選地,上述輸入信號為上述正弦波信號;根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性,包括:獲取上述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及上述輸入信號的第二峰值和第二相位;比較上述第一峰值和上述第二峰值,以及上述第一相位與上述第二相位;根據(jù)比較結果確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。優(yōu)選地,上述輸入信號為上述脈沖信號;根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性,包括:獲取上述輸出信號的上升時間;根據(jù)上述上升時間確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括高頻截止頻率。應用本發(fā)明的技術方案,高壓電極相連產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號;信號采集模塊采集上述VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;控制處理模塊,根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性,避免了人工測試VFTO傳感器存在的缺陷,使得VFTO傳感器測試更準確。
構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解,本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明,并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中:圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的距離調(diào)節(jié)器的示意圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的結構框圖;圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的VFTO傳感器的測試裝置的結構框圖;圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的VFTO傳感器的測試系統(tǒng)的結構示意圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的示意圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的端口布置的示意圖;圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試系統(tǒng)的布置的示意圖;以及圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試方法的流程圖。
具體實施例方式需要說明的是,在不沖突的情況下,本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明實施例,提供了一種VFTO傳感器的測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括VFTO傳感器的測試設備和距離調(diào)節(jié)器。其中,VFTO傳感器的測試設備,用于產(chǎn)生高壓電極的輸入信號,采集VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號,并根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性;距離調(diào)節(jié)器,用于調(diào)節(jié)高壓電極和VFTO傳感器之間的距離。圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的距離調(diào)節(jié)器的示意圖,如圖1所示,上述距離調(diào)節(jié)器可以包括:第一支架102、第二支架104和可調(diào)連桿106。其中,第一支架102,用于固定上述高壓電極;第二支架104,用于固定上述VFTO傳感器;可調(diào)連桿106,設置在上述第一支架102和上述第二支架104之間,用于調(diào)節(jié)上述第一支架102和上述第二支架104之間距離。在實際應用中,可以將高壓電極固定在第一支架102上,將VFTO傳感器固定在第二支架104上。高壓電極與VFTO傳感器平行放置,使得VFTO傳感器電極與高壓電極間形成一次電容,VFTO傳感器本身包含二次電容,一次電容和二次電容分壓輸出上述輸出信號。通過可調(diào)連桿調(diào)節(jié)第一支架102與第二支架104之間的距離,進而可以測試VFTO傳感器電極與高壓電極間形成的一次電容不同的情況下,VFTO傳感器的響應特性。在本發(fā)明實施例中,距離傳感器由絕緣材料組成。高壓電極由金屬導電材料制成,其前端基本形狀為圓板形,在圓板邊緣形成弧形,防止場強集中。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的結構框圖,如圖2所示,該設備包括:輸入裝置202、VFTO傳感器的測試裝置204以及顯示裝置206。其中,輸入裝置202,用于控制VFTO傳感器的測試裝置204 ;顯示裝置206,用于顯示VFTO傳感器的測試裝置204得到的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明實施例中,顯示裝置可以是常用的顯示屏,也可以是觸控顯示屏,直接在觸控顯示屏上進行輸入控制,以及顯示測試結果。此外,顯示裝置可以直接設置在上述設備中,也可以是通過接口連接到的顯示裝置。輸入裝置可以是鍵盤,可以通過鍵盤選擇測試參數(shù)等。輸入裝置可以是內(nèi)置輸入裝置,也可以是通過接口連接到的外部輸入裝置。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的VFTO傳感器的測試裝置的結構框圖,如圖3所示,該裝置主要包括:信號發(fā)生模塊10、信號采集模塊20和控制處理模塊30。其中,信號發(fā)生模塊10,與高壓電極相連,用于產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號;信號米集模塊20,與VFTO傳感器相連,用于采集上述VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;控制處理模塊30,與上述信號采集模塊20相連接,用于根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性。
在本發(fā)明實施例中,控制處理模塊30還可以用于控制信號發(fā)生模塊10產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號。例如,控制信號發(fā)生模塊10輸出電壓的選擇、輸出電壓幅度值的控制以及信號輸出的開/斷等。信號采集模塊20具有模數(shù)轉換功能,可將高壓電極輸入信號和VFTO傳感器輸?shù)某鲂盘栟D化為數(shù)字信號,同時,信號采集模塊20還具有存儲功能,可以記錄VFTO傳感器輸出波形。在本發(fā)明實施例的一個實施方式中,上述信號發(fā)生模塊20可以包括:第一發(fā)生單元,用于產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或,第二發(fā)生單元,用于產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。在實際應用中,第一發(fā)生單元可以通過放大器和可調(diào)震蕩回路形成上述頻率可變的正弦波信號。第二發(fā)生單元可以通過串聯(lián)串聯(lián)金屬-氧化層-半導體-場效應晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,簡稱為 M0SFET,或 MOS 管)或絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱為IGBT)導通形成ns級上升沿的脈沖信號。并且,串聯(lián)回路可以包括電容和電阻回路,防止IGBT過壓過流損壞。進一步的,在本發(fā)明實施例的一個實施方式中,上述控制處理模塊30可以包括:第一獲取單元,用于獲取上述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及上述輸入信號的第二峰值和第二相位;比較單元,用于比較上述第一峰值和上述第二峰值,以及上述第一相位與上述第二相位;第一確定單元,用于根據(jù)比較結果確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。在實際應用中,控制處理模塊30可以對記錄的高壓電極的輸入信號和VFTO傳感器的輸出信號進行分析,獲取兩個信號的峰峰值和相位,通過對兩者的比較可以獲取VFTO傳感器的幅頻響應特性和相頻響應特性,該特性可以通過顯示裝置用圖像和/或表格方式顯不O此外,在本發(fā)明實施例的另一個實施方式中,上述控制處理模塊30可以包括:第二獲取單元,用于獲取上述輸出信號的上升時間;第二確定單元,用于根據(jù)上述上升時間確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括高頻截止頻率。在實際應用中,控制處理模塊30可以記錄VFTO傳感器對ns級脈沖信號的響應信號,并分析響應信號的上升時間Tr??梢愿鶕?jù)公式Bw=0.35/Tr計算獲取VFTO傳感器的高頻截止頻率Bw。高頻響應結果和高頻截止頻率可以通過圖像和文本的方式顯示出來。在本發(fā)明實施例的一個實施方式中,上述裝置還可以包括:顯示模塊,用于通過顯示裝置顯示信息,其中,上述信息包括以下至少之一:上述輸入信號、上述輸出信號、上述頻率特性;和/或,通信模塊,用于發(fā)送上述信息。在實際應用中,通信模塊可以將傳感器頻率特性發(fā)送給計算機或打印機??刂铺幚砟K30可以對顯示模塊、通信模塊進行控制。下面對本發(fā)明實施例的一個實例進行描述。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例優(yōu)選的VFTO傳感器的測試系統(tǒng)的結構示意圖,如圖4所示,該系統(tǒng)包括:控制處理模塊110、信號發(fā)生模塊120、信號采集模塊130、通信模塊140、鍵盤150和顯示模塊160。其中,控制處理模塊110可對信號發(fā)生模塊120、通信模塊140和顯示模塊160進行控制,可對信號采集模塊130提供的信號進行分析,獲得VFTO傳感器的頻率特性??刂铺幚砟K110由鍵盤150控制。信號發(fā)生模塊120與高壓電極170相連接,信號采集模塊130與VFTO傳感器180相連接。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的示意圖,如圖5所示,傳感器的頻帶特性(截止頻率和平直度)在顯示屏280上顯示,控制處理模塊110由鍵盤150控制,鍵盤150位于機體上表面。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試設備的端口布置的示意圖,如圖6所示,在機體上有六個端口,陡脈沖信號輸出端口 210,用于輸出高壓ns級陡脈沖信號;正弦波輸出端口 220,用于輸出低壓正弦波信號;第一輸入信號端口 230,用于測量高壓電極440上的信號;第二輸入信號端口 240,用于測量VFTO傳感器450的輸出信號;電源端口250,用于為整套系統(tǒng)供電,通信端口 260,用于與計算機或打印機通信。圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試系統(tǒng)的布置的示意圖,如圖8所示,距離調(diào)節(jié)器包括用于固定高壓電極170的左支架410、放置VFTO傳感器180的平板440,固定平板的右支架420和一個可調(diào)連桿430。在頻率響應試驗時,將高壓電極170與正弦波輸出端口 220用高壓同軸電纜相連接。在高壓陡脈沖響應試驗時,高壓電極170與陡脈沖信號輸出端口 210用同軸電纜相連。VFTO傳感器180輸出與第二輸入信號端口 240相連接。根據(jù)本發(fā)明實施例,還提供了一種VFTO傳感器的測試方法,用以通過上述裝置、設備和系統(tǒng)對VFTO傳感器進行測試。圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例的VFTO傳感器的測試方法的流程圖,如圖8所示,該方法主要包括步驟S802至步驟S806。步驟S802,產(chǎn)生高壓電極的輸入信號。在本發(fā)明實施例中,產(chǎn)生高壓電極的輸入信號,包括:產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或,產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。在實際應用中,可以通過放大器和可調(diào)震蕩回路形成上述頻率可變的正弦波信號??梢酝ㄟ^MOSFET或IGBT導通形成ns級上升沿的脈沖信號。并且,串聯(lián)回路可以包括電容和電阻回路,防止IGBT過壓過流損壞。步驟S804,采集VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號。步驟S806,根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性。在本發(fā)明實施例中,如果輸入信號為正弦波信號,根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性時,獲取上述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及上述輸入信號的第二峰值和第二相位,比較上述第一峰值和上述第二峰值以及上述第一相位與上述第二相位,并根據(jù)比較結果確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。在實際應用中,可以對記錄的高壓電極的輸入信號和VFTO傳感器的輸出信號進行分析,獲取兩個信號的峰峰值和相位,通過對兩者的比較可以獲取VFTO傳感器的幅頻響應特性和相頻響應特性,該特性可以通過顯示裝置用圖像和/或表格方式顯示。在本發(fā)明實施例中,如果輸入信號為上述脈沖信號,根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性時,獲取上述輸出信號的上升時間,并根據(jù)上述上升時間確定上述頻率特性,其中,上述頻率特性包括高頻截止頻率。在實際應用中,可以記錄VFTO傳感器對ns級脈沖信號的響應信號,并分析響應信號的上升時間Tr。可以根據(jù)公式Bw=0.35/Tr計算獲取VFTO傳感器的高頻截止頻率Bw。高頻響應結果和高頻截止頻率可以通過圖像和文本的方式顯示出來。應用本發(fā)明的技術方案,高壓電極相連產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號;信號采集模塊采集上述VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;控制處理模塊,根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性,避免了人工測試VFTO傳感器存在的缺陷,使得VFTO傳感器測試更準確。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領域的技術人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種特快速瞬態(tài)過電壓VFTO傳感器的測試裝置,其特征在于,包括: 信號發(fā)生模塊,與高壓電極相連,用于產(chǎn)生所述高壓電極的輸入信號; 信號采集模塊,與VFTO傳感器相連,用于采集所述VFTO傳感器根據(jù)所述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號; 控制處理模塊,與所述信號采集模塊相連接,用于根據(jù)所述輸出信號和所述輸入信號確定所述VFTO傳感器的頻率特性。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置,其特征在于,所述信號發(fā)生模塊包括: 第一發(fā)生單元,用于產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或 第二發(fā)生單元,用于產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。
3.根據(jù)權利要求2所述的裝置,其特征在于,所述控制處理模塊包括: 第一獲取單元,用于獲取所述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及所述輸入信號的第二峰值和第二相位; 比較單元,用于比較所述第一峰 值和所述第二峰值,以及所述第一相位與所述第二相位; 第一確定單元,用于根據(jù)比較結果確定所述頻率特性,其中,所述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的裝置,其特征在于,所述控制處理模塊包括: 第二獲取單元,用于獲取所述輸出信號的上升時間; 第二確定單元,用于根據(jù)所述上升時間確定所述頻率特性,其中,所述頻率特性包括高頻截止頻率。
5.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的裝置,其特征在于,還包括: 顯示模塊,用于通過顯示裝置顯示信息,其中,所述信息包括以下至少之一:所述輸入信號、所述輸出信號、所述頻率特性;和/或通信模塊,用于發(fā)送所述信息。
6.一種特快速瞬態(tài)過電壓VFTO傳感器的測試設備,其特征在于,包括:權利要求1至5中任一項所述的裝置,以及顯示裝置和輸入裝置。
7.一種特快速瞬態(tài)過電壓VFTO傳感器的測試系統(tǒng),其特征在于,包括:權利要求6所述的設備,距離調(diào)節(jié)器,其中, 所述距離調(diào)節(jié)器,用于調(diào)節(jié)高壓電極和VFTO傳感器之間的距離。
8.根據(jù)權利要求7中所述的系統(tǒng),其特征在于,所述距離調(diào)節(jié)器包括: 第一支架,用于固定所述高壓電極; 第二支架,用于固定所述VFTO傳感器; 可調(diào)連桿,設置在所述第一支架和所述第二支架之間,用于調(diào)節(jié)所述第一支架和所述第二支架之間距離。
9.一種特快速瞬態(tài)過電壓VFTO傳感器的測試方法,其特征在于,包括: 產(chǎn)生高壓電極的輸入信號; 采集VFTO傳感器根據(jù)所述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號; 根據(jù)所述輸出信號和所述輸入信號確定所述VFTO傳感器的頻率特性。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法,其特征在于,產(chǎn)生高壓電極的輸入信號,包括:產(chǎn)生頻率可變的正弦波信號;和/或 產(chǎn)生上升沿的脈沖信號。
11.根據(jù)權利要求10所述的方法,其特征在于,所述輸入信號為所述正弦波信號;根據(jù)所述輸出信號和所述輸入信號確定所述VFTO傳感器的頻率特性,包括: 獲取所述輸出信號的第一峰值和第一相位,以及所述輸入信號的第二峰值和第二相位; 比較所述第一峰值和所述第二峰值,以及所述第一相位與所述第二相位; 根據(jù)比較結果確定所述頻率特性,其中,所述頻率特性包括幅頻響應特性和相頻響應特性。
12.根據(jù)權利要求10或11所述的方法,其特征在于,所述輸入信號為所述脈沖信號;根據(jù)所述輸出信號和所述輸入信號確定所述VFTO傳感器的頻率特性,包括: 獲取所述輸出信號的上升時間; 根據(jù)所述上升時 間確定所述頻率特性,其中,所述頻率特性包括高頻截止頻率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種VFTO傳感器的測試方法、裝置、設備及系統(tǒng),其中,該裝置包括信號發(fā)生模塊,與高壓電極相連,用于產(chǎn)生上述高壓電極的輸入信號;信號采集模塊,與VFTO傳感器相連,用于采集上述VFTO傳感器根據(jù)上述輸入信號產(chǎn)生的輸出信號;控制處理模塊,與上述信號采集模塊相連接,用于根據(jù)上述輸出信號和上述輸入信號確定上述VFTO傳感器的頻率特性。應用本發(fā)明,避免了人工測試VFTO傳感器存在的缺陷,使得VFTO傳感器測試更準確。
文檔編號G01R35/00GK103149545SQ20131003537
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權日2013年1月29日
發(fā)明者馬國明, 李成榕, 郭攀輝, 王浩, 陳珉, 王寧華 申請人:華北電力大學, 中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司