一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，包括電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊、微處理器控制模塊和光電通訊模塊；電場(chǎng)傳感模塊從電場(chǎng)探頭獲取電場(chǎng)信號(hào)并與微處理器控制模塊連接；磁場(chǎng)傳感模塊從磁場(chǎng)探頭獲取磁場(chǎng)信號(hào)并與微處理器控制模塊連接；環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊獲取環(huán)境的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)并與微處理器控制模塊連接；光電通訊模塊的一端與微處理器控制模塊連接，光電通訊模塊的另一端用于連接遠(yuǎn)程終端；微處理器控制模塊對(duì)電場(chǎng)信號(hào)、磁場(chǎng)信號(hào)、環(huán)境的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)進(jìn)行處理后，通過(guò)光電通訊模塊傳輸給遠(yuǎn)程終端。本實(shí)用新型對(duì)電磁場(chǎng)測(cè)量參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確可靠。
【專利說(shuō)明】一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于交流輸變電工程電磁環(huán)境領(lǐng)域，具體涉及一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償 的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)是交流輸電線路和變電站的主要電磁環(huán)境參數(shù)，是衡量工程 是否滿足環(huán)境要求的重要參數(shù)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和我國(guó)對(duì)輸變電工程環(huán)境影響評(píng) 價(jià)工作的開展，對(duì)工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)的檢測(cè)已成為一項(xiàng)重要工作。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)提出了一種適用于高濕度環(huán)境下測(cè)量工頻電場(chǎng)強(qiáng)度的方法，具體包括下 述步驟：（1)增設(shè)除濕裝置，軟管連接現(xiàn)有工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器；(2)提供千燥風(fēng)源；(3) 利用干燥風(fēng)吹向上述工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x器的探頭將其封閉；(4)啟動(dòng)工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量 儀器實(shí)施高濕度環(huán)境下的工頻電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量。但是，該方法對(duì)應(yīng)的設(shè)備測(cè)量結(jié)果受環(huán)境因 數(shù)影響大，不能直接、便捷、有效、準(zhǔn)確地測(cè)量空間待測(cè)區(qū)域的交流電場(chǎng)和磁場(chǎng)，不能為輸變 電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究交流輸電線路并行、交叉跨越等區(qū)域的電磁環(huán)境水平提供科學(xué)的測(cè) 量依據(jù)，給后續(xù)工作留下潛在危險(xiǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型提供了一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其目的在于通過(guò)設(shè)備內(nèi) 置的環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集環(huán)境參數(shù)作為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的補(bǔ)償因子，從而保證惡劣環(huán)境下工 頻電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值的準(zhǔn)確性，由此解決設(shè)備測(cè)量結(jié)果受環(huán)境因數(shù)影響大的技術(shù) 問(wèn)題。
[0005] 本實(shí)用新型提供了一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，包括電場(chǎng)傳感模塊、磁 場(chǎng)傳感模塊、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊、微處理器控制模塊和光電通訊模塊；所述電場(chǎng)傳感模塊從 電場(chǎng)探頭獲取電場(chǎng)信號(hào)并與所述微處理器控制模塊連接；所述磁場(chǎng)傳感模塊從磁場(chǎng)探頭 獲取磁場(chǎng)信號(hào)并與所述微處理器控制模塊連接；所述環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊獲取環(huán)境的溫度參 數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)并與所述微處理器控制模塊連接；所述光電通訊模塊的 一端與所述微處理器控制模塊連接，所述光電通訊模塊的另一端用于連接遠(yuǎn)程終端；所述 微處理器控制模塊對(duì)所述電場(chǎng)信號(hào)、所述磁場(chǎng)信號(hào)、所述環(huán)境的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓 參數(shù)和噪聲參數(shù)進(jìn)行處理后，通過(guò)所述光電通訊模塊傳輸給遠(yuǎn)程終端。
[0006] 其中，所述環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊用于獲取環(huán)境的溫度參數(shù)的溫度傳感器，用于獲取 環(huán)境的濕度參數(shù)的濕度傳感器，用于獲取環(huán)境的氣壓參數(shù)的氣壓傳感器，以及用于獲取環(huán) 境的噪聲參數(shù)的噪聲傳感器。
[0007] 其中，所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀還包括為整個(gè)裝置提供工作電能的電源模塊。
[0008] 其中，所述光電通訊模塊為單纖雙向光電傳輸模塊。
[0009] 其中，所述電場(chǎng)傳感模塊為三維電容耦合式電場(chǎng)傳感器。
[0010] 其中，所述磁場(chǎng)傳感模塊為三維磁阻磁場(chǎng)傳感器。
[0011] 其中，所述光電通訊模塊通過(guò)光纖與遠(yuǎn)程終端相連。
[0012]總體而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于設(shè)備內(nèi) 置的，場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊、微處理器控制模塊和光電通訊模塊 實(shí)時(shí)采集環(huán)境參數(shù)作為電場(chǎng)和磁場(chǎng)的補(bǔ)償因子，從而可使本裝置不受環(huán)境因數(shù)的制約準(zhǔn)確 的測(cè)量，保證惡劣環(huán)境下工頻電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型提供的基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所 涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0015]本實(shí)用新型提供的一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，解決了設(shè)備測(cè)量結(jié)果受 環(huán)境因數(shù)影響的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了高精度、高可靠方式的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。該方法能直接、便捷、有效、 準(zhǔn)確地測(cè)量空間待測(cè)區(qū)域的交流電場(chǎng)和磁場(chǎng)，為輸變電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究交流輸電線路 并行、交叉跨越等區(qū)域的電磁環(huán)境水平提供了科學(xué)數(shù)學(xué)的測(cè)量依據(jù)，方便和簡(jiǎn)化測(cè)量工作。 [00 16]如圖1所示，本實(shí)用新型提供的基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀包括電場(chǎng)傳感模 塊1、磁場(chǎng)傳感模塊2、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊3、微處理器控制模塊4、光電通訊模塊5以及為整 個(gè)裝置提供工作電能的電源模塊6,其中：電場(chǎng)傳感模塊1從電場(chǎng)探頭獲取信號(hào)并與微處理 器控制模塊4連接；磁場(chǎng)傳感模塊2從磁場(chǎng)探頭獲取信號(hào)并與微處理器控制模塊4連接；環(huán) 境參數(shù)測(cè)量模塊3獲取溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)并與微處理器控制模塊4 連接；微處理器控制模塊4與電場(chǎng)傳感器模塊1、磁場(chǎng)傳感器模塊2以及環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊 3相連，并把處理后的信號(hào)傳輸給光電通訊模塊5 ;光電通訊模塊5的一端與微處理器控制 模塊4相連，另一端用于連接遠(yuǎn)程終端。
[0017] 在本實(shí)用新型中，光電通訊模塊5可以為單纖雙向光電傳輸模塊。環(huán)境參數(shù)測(cè)量 模塊3包括溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、噪聲傳感器，為場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量提供補(bǔ)償因子。 電場(chǎng)傳感模塊1可以為三維電容耦合式電場(chǎng)傳感器。磁場(chǎng)傳感模塊2可以為三維磁阻磁場(chǎng) 傳感器。微處理器控制模塊4可以采用單片機(jī)。
[0018] 在本實(shí)用新型中，電源模塊6包括電源管理電路和可充電鋰電池?？梢圆捎玫凸?耗電路設(shè)計(jì)，便于長(zhǎng)時(shí)間野外測(cè)量和攜帶。
[0019] 采用本實(shí)用新型的工頻場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量系統(tǒng)，分布式測(cè)量更便捷、有效、準(zhǔn)確的測(cè)量空間 區(qū)域的交流輸變電工程，為交流輸變電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究輸電線路電磁環(huán)境水平等提供 了科學(xué)檢測(cè)數(shù)據(jù)，比現(xiàn)有的高濕度環(huán)境下使用的場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，使用方便。
[0020] 為了更進(jìn)一步的說(shuō)明本實(shí)用新型提供的基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，現(xiàn)結(jié)合 具體實(shí)例，詳述如下：
[0021] 基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀包括由三維電容耦合式電場(chǎng)傳感器組成的電場(chǎng) 傳感模塊，由三維磁阻磁場(chǎng)傳感器組成的磁場(chǎng)傳感模塊，含有溫度傳感器、濕度傳感器、氣 壓傳感器和噪聲傳感器的環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊，由單片機(jī)、嵌入式AM處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門 陣列FPGA、復(fù)雜可編程邏輯器件CPLD、可編程邏輯控制器PLC中的任意一種或多種組成的 微處理器控制模塊，由單纖雙向光電傳輸模塊組成的光電通訊模塊，由電源管理電路和可 充電鋰電池組成的電源模塊。
[0022] 儀器測(cè)量時(shí)，由三維電容耦合式電場(chǎng)傳感器組成的電場(chǎng)傳感模塊可以從電場(chǎng)探頭 獲取到的電場(chǎng)信號(hào)傳輸給由單片機(jī)、嵌入式ARM處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA、復(fù)雜可編 程邏輯器件CPLD、可編程邏輯控制器PLC中的任意一種或多種組成的微處理器控制模塊； 由三維磁阻磁場(chǎng)傳感器組成的磁場(chǎng)傳感模塊可以從磁場(chǎng)探頭獲取磁場(chǎng)信號(hào)并傳輸給微處 理器控制模塊；含有溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器和噪聲傳感器的環(huán)境參數(shù)測(cè)量模 塊將獲取到的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)信號(hào)也傳送給微處理器控制模塊； 微處理器控制模塊將獲取到的電場(chǎng)信號(hào)、磁場(chǎng)信號(hào)、溫度參數(shù)信號(hào)、濕度參數(shù)信號(hào)、氣壓參 數(shù)信號(hào)和噪聲參數(shù)信號(hào)進(jìn)行整合分析及運(yùn)用誤差反向傳播BP算法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到在 各種環(huán)境下精確的環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償測(cè)量電場(chǎng)參數(shù)、磁場(chǎng)參數(shù)。微處理器控制模塊得到準(zhǔn)確測(cè) 量的環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償測(cè)量電場(chǎng)參數(shù)、磁場(chǎng)參數(shù)后將信號(hào)傳輸給單纖雙向光電傳輸模塊，光電 通訊模塊將測(cè)量的電場(chǎng)數(shù)據(jù)、磁場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)由光纖傳輸?shù)竭h(yuǎn)程終端。整個(gè)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀采用低 功耗電路設(shè)計(jì)，便于長(zhǎng)時(shí)間野外測(cè)量和攜帶。
[0023] 本實(shí)用新型裝置通過(guò)設(shè)備內(nèi)置的環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)采集環(huán)境參數(shù)作為電場(chǎng)和磁 場(chǎng)的補(bǔ)償因子，從而可使本裝置不受環(huán)境因數(shù)的制約照常工作，保證惡劣環(huán)境下工頻電場(chǎng) 強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量值的準(zhǔn)確性，該裝置設(shè)計(jì)輕巧，攜帶方便，成本低、效率高，操作簡(jiǎn)便。 [0024] 在本實(shí)用新型中，基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的對(duì)外接口包括電源充電接 口、電源開關(guān)、備用的USB存儲(chǔ)接口、光纖接口、噪聲接口。其中噪聲接口為BNC接頭。固定 安裝孔用于與國(guó)標(biāo)規(guī)定的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量支架連接。
[0025] 工作時(shí)，微處理器模塊分別從電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊獲 取三維磁場(chǎng)參數(shù)、三維電場(chǎng)參數(shù)、溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)、噪聲參數(shù)。微處理器模塊 通過(guò)分析環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償測(cè)量的電場(chǎng)參數(shù)、磁場(chǎng)參數(shù)，使達(dá)到在各種環(huán)境下均能準(zhǔn)確的測(cè)量 電場(chǎng)和磁場(chǎng)。
[0026] 影響電磁場(chǎng)參數(shù)測(cè)量的環(huán)境因數(shù)較多，最顯著的影響參數(shù)是環(huán)境溫度和濕度，本 實(shí)用新型采用如下方法根據(jù)環(huán)境參數(shù)對(duì)電磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。
[0027] 將架空輸電線路和大地看作一個(gè)電容器，則該電容器的電容與導(dǎo)線和大地的空間 介質(zhì)有關(guān)。根據(jù)靜電場(chǎng)理論，電容器的電容定義為,=| (1)
[0028]當(dāng)空間均勻介質(zhì)的介電常數(shù)為ε時(shí)，其電容為：C= ε &(2);式中：％為空間介 質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)；C。為真空的介電常數(shù)。
[0029] 根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度的定義，線路表面電荷在空間某一點(diǎn)P(x，y，ζ)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度 E(x，y，z)可表示為；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于環(huán)境參數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，包括電場(chǎng)傳感模塊（1)、磁場(chǎng)傳 感模塊（2)、環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊（3)、微處理器控制模塊（4)和光電通訊模塊（5); 所述電場(chǎng)傳感模塊（1)從電場(chǎng)探頭獲取電場(chǎng)信號(hào)并與所述微處理器控制模塊（4)連 接； 所述磁場(chǎng)傳感模塊（2)從磁場(chǎng)探頭獲取磁場(chǎng)信號(hào)并與所述微處理器控制模塊（4)連 接； 所述環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊（3)獲取環(huán)境的溫度參數(shù)、濕度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)并 與所述微處理器控制模塊（4)連接； 所述光電通訊模塊（5)的一端與所述微處理器控制模塊（4)連接，所述光電通訊模塊 (5)的另一端用于連接遠(yuǎn)程終端； 所述微處理器控制模塊（4)對(duì)所述電場(chǎng)信號(hào)、所述磁場(chǎng)信號(hào)、所述環(huán)境的溫度參數(shù)、濕 度參數(shù)、氣壓參數(shù)和噪聲參數(shù)進(jìn)行處理后，通過(guò)所述光電通訊模塊（5)傳輸給遠(yuǎn)程終端。
2. 如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊（3)包括用于 獲取環(huán)境的溫度參數(shù)的溫度傳感器，用于獲取環(huán)境的濕度參數(shù)的濕度傳感器，用于獲取環(huán) 境的氣壓參數(shù)的氣壓傳感器，以及用于獲取環(huán)境的噪聲參數(shù)的噪聲傳感器。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀還包括為整個(gè)裝 置提供工作電能的電源模塊（6)。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述光電通訊模塊（5)為單纖雙 向光電傳輸模塊。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述電場(chǎng)傳感模塊（1)為三維電 容奉禹合式電場(chǎng)傳感器。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述磁場(chǎng)傳感模塊（2)為三維磁 阻磁場(chǎng)傳感器。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述光電通訊模塊（5)通過(guò)光纖 與遠(yuǎn)程終端相連。
【文檔編號(hào)】G01R29/08GK204086407SQ201420629953
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】黃凱, 易金橋, 王威, 汪元紅, 董杰楚, 唐信 申請(qǐng)人:武漢三江中電科技有限責(zé)任公司