基于压电传感器技术的高压静电电压表研究

• 作 者: 王慧娟
• 出 处: 哈尔滨理工大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 压电传感器 压电效应 高电压测量 静电电压表

电力系统的高质量稳定运行是保证国民经济健康高速发展的重要基础。随着电力系统电压等级的不断提高,对于高电压的准确测量显得尤为重要,目前测量高电压的方法大致有以下几种:电压互感器法、球隙测量法、分压器法和静电电压表法等。本文要介绍的是利用静电电压表的方法来对高电压进行测量,此种静电电压表的原理及结构不同于以往的静电电压表,它是将压电传感器技术与静电电压表的原理相结合,研制成的新型高压静电电压表。新型高压静电电压表是以压电材料的压电效应原理为理论基础,根据材料本身的特性,通过电量与机械量的转换,从而测出需要的电压信号,进而计算出施加的高电压的数值,此种新型静电电压表的研制将使高压试验室内的高电压的测量更加简单、方便和准确。本文从静电电压表及压电材料的基础知识入手,了解了现有静电电压表的原理、结构和发展情况,以及压电材料的特性、分类、发展过程、研究现状等,为新型高压静电电压表的设计选择更符合条件的压电材料。从理论上分析了新型静电电压表的可行性,对新型高压静电电压表进行详细的理论推导,并进行整体结构设计。测量电路部分也是本文的一个关键部分,对于传感器等元件最常使用的测量电路就是电压放大器或电荷放大器,它们能得到与输入成比例的电压输出。通过对每种测量电路的理论分析,公式推导,提出了适合本实验的测量电路。最后,在实验室现有条件下,对新型静电电压表进行整体原理性实验,并采用一些方法减小外界对实验的干扰,以减少测量误差。经过不断地实验,以及不断地总结经验,最后得到需要的测量信号,然后对信号进行傅里叶分析,整理实验数据,最终的测量结果较为满意。通过实验和理论验证,本文的设计方案是正确的、有效地,基本符合要求,实验结果验证了设计的可行性。