一種電壓測量微針裝置的製作方法

2023-07-17 00:30:11 2

本發明涉及電力工程測量技術，尤其涉及一種電壓測量微針裝置。

背景技術：

電壓與電流的測量操作，是電力工程測量、電力科學研究和電力生產工作中操作頻率最多的基本測量操作。電流的測量操作通過「鉗形電流互感器」已經實現了在絕緣導線上「直接」進行電流測量，給電力測量工作帶來了極大便利。但是，目前，全世界沒有哪一個儀表能夠在兩個絕緣導體上測量出電壓。

例如，在電能計量裝置的錯誤接線帶電檢查、在電能表的現場實負荷校驗、在現場反竊電等工作中，經常要測量電能計量裝置的電壓，此時必須打開計量裝置及計量設備的封印和表蓋及防護裝置，這些無疑大大增加了現場電力工作的繁瑣性和困難，更為重要的是：在現場反竊電取證時難以甄別責任的分界，導致竊電證據無法讓法庭採信，違法犯罪行為得不到懲處。

再如，低壓配電線路均是使用的絕緣導線，經常需要測量絕緣導線間的電壓，以免因火線與零線發生錯誤而造成嚴重事故，或因電壓大小未知而導致電力的非正常使用。但是目前的電壓表要想測量出絕緣導線的電壓是不可能的。

再如，在電力科學研究中，經常需要測量絕緣導體間的電壓，常常需要通過儀器儀表測量出電壓數值來確定電功率、電功、(最大)需量、電能量等，目前的電力測量技術水平是做不到「在絕緣導體間測出電壓」的。

再如，電力電纜內部導線間電壓的測量一直是電力工程測量的盲區，目前的電力測量技術水平望塵莫及。

本發明通過「利用碳納米材料製成的電壓測量微型探針」完全實現了在絕緣導體上「直接」測量出電壓數值。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於針對現有電力測量技術中存在的缺陷，提供一種電壓測量微針裝置。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種電壓測量微針裝置，包括：防護筒膛、推送裝置、微型探針和測試導線；

所述推送裝置套設在防護筒膛內部；

所述推送裝置和微型探針固定連接；微型探針隨著推送裝置在防護筒膛內部做前後活塞式運動；

所述微型探針是利用碳納米管制成的微型探針；微型探針的直徑範圍為10納米至100納米；

所述測試導線的一端通過針座與微型探針連接。

按上述方案，所述電壓測量微針裝置還包括用於促使推送裝置在撤除外力後能自動回縮至防護筒膛內的回力彈簧，所述回力彈簧置於防護筒膛內。

按上述方案，所述推送裝置包括推桿、針座和推頭；整個微型探針置於與推桿中心，推頭固定於推桿端部。

按上述方案，所述防護筒膛的前端設置有出針孔。

按上述方案，所述防護筒膛的前端向外延伸設有防護套管，所述防護套管為柔性絕緣護套。

按上述方案，所述防護筒膛的前端為圓柱或圓錐形結構。

按上述方案，所述電壓測量微針裝置還包括帶電指示燈，所述帶電指示燈在微型探針接觸到絕緣導體的內部金屬時發光，帶電指示燈發光表示微型探針處於測試狀態並警示觸電危險。

按上述方案，所述測試導線的另一端置於防護筒膛之外。

按上述方案，所述測試導線置於防護筒膛之外。

按上述方案，所述測試導線的另一端與測試插芯連成一體。

按上述方案，所述測試插芯與電壓表、功率表、電能表、相位伏安表、功率因數表、相序表等測量儀器儀表連接，實現包括電壓在內的多個電學量的測量。

本發明產生的有益效果是：

1)測量的準確度高：碳納米管在機械方面具有非常高的機械強度和彈性，在電子學方面具有優良的導體特性。利用這些特性，電壓測量微針可以容易地直接與絕緣層內部的裸導體緊密接觸，保證了與被測量導體的良好電氣連接，從而保證了測量迴路的接觸電阻極小。

由於本發明利用的是由碳納米管制成的電壓測量探針，電壓測量探針本身的電阻R本身和探針與被測量裸導體的接觸電阻R接觸大大小於電壓測量迴路本身的內電阻RV，與電阻值非常大的RV相比，R本身和R接觸均可忽略不計，因此測量時能大大提高測量的準確度。

2)提高了測量的靈敏度：由於碳納米管的電流響應快，對小電流敏感，電流密度大，因此可以大大提高測量的靈敏度。

3)保證了測量的安全性：帶電氣絕緣強度高的絕緣柔性套管和防護筒膛的獨特結構設計，在測量電壓時微型探針的長度需要伸出多長就伸出多長，微型探針伸出後立即進入被測絕緣導體的絕緣層內部，即微型探針在整個測量過程中均不必裸露在防護筒膛、絕緣套管和被測導體絕緣層外面，保證了測量人員的電氣安全；微型探針可回縮式防傷手設計，測量完畢後探針可自動回縮至防護筒膛內，保證測量人員操作時不被探針劃傷。本裝置在設計構造上，完全實現「盲測」和「點測」以及電氣/機械雙層保護，保證了電氣測量絕對安全和消除了被探針劃傷的可能性。

4)測量時省力：由於碳納米管的直徑僅數十納米，其強度是鋼的10倍，因此在電壓測量時微型探針非常容易地進入任何絕緣層內部，十分省力。

5)生產成本低：隨著納米材料的廣泛應用，其生產成本越來越低，價格已經走低，而且微型探針對納米材料的用量很少。

6)交、直流兩用：本裝置能實現交流電壓、直流電壓的測量。

7)高、低壓均可測量：本裝置的電壓測量強度高，高電壓和低電壓均可測量。

8)測量過程中不損傷絕緣導體的絕緣層：碳納米管的直徑最小僅數納米至數十納米。利用碳納米管制成的電壓測量微針能夠毫不損傷絕緣層而進入裸導體表面，測量完畢拔出電壓測量微針後，也不會對絕緣層材料造成任何傷害或留下任何針孔痕跡。

9)微型探針本身的電阻極小：電壓測量過程中通過測量迴路的電流一般非常小(否則會引較大的測量誤差)，而碳納米管的直徑僅數十納米但其電流密度可達銅的100多倍，可以作為超級耐受高電流密度的材料，因此電壓測量微針在測量電壓過程中的電阻極小，即使長時間測量也不會導致發熱問題。

10)測試導線經久耐用：測試導線採用多股軟純銅線製成，護套絕緣層採用絕緣強度高的柔軟性能好的絕緣材料製成，機械抗折和電氣絕緣以及過流性能極好。

11)燈籠型測試插芯性能優良：帶安全防護蓋的純銅燈籠插芯，不僅機械和電氣接觸性能優良，而且其電氣安全性能也得到完全保障。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是本發明實施例的結構示意圖；

圖2是本發明實施例的配件示意圖；

圖3是本發明實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明作進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

如圖1和圖2所示，一種電壓測量微針裝置，包括：防護筒膛2、測試導線4、推送裝置3和微型探針1；

推送裝置3套設在防護筒膛2內部；防護筒膛的前端21為圓柱或者圓錐形結構，防護筒膛的前端面中央設置有出針孔，防護筒膛的前端頭部向外延伸設置防護套管，所述防護套管為柔性絕緣護套；

推送裝置3包括推桿、推頭32和針座31；整個微型探針置於與推桿連接的針座上，推頭固定於推桿端部，微型探針從防護筒膛的前端21伸出合適長度以方便測量。所述推送裝置和微型探針固定連接；微型探針隨著推送裝置在防護筒膛內部做前後活塞式運動；

微型探針是利用碳納米管制成的微型探針；微型探針的直徑範圍為10納米至100納米；

如圖3所示，測試導線4的另一端與測試插芯6連成一體。

當測試插芯6與電壓表、功率表、電能表、相位伏安表、功率因數表、相序表等測量儀器儀表連接時，能實現包括電壓在內的多個電學量的測量。

為了增強易用性和安全性，讓微型探針自動回縮至防護筒膛內，所述電壓測量微針裝置還包括用於促使推送裝置在撤除外力後能回縮至防護筒膛內的回力彈簧22，所述回力彈簧置於防護筒膛內。

本申請的推送裝置只要能滿足功能，不拘泥其實現形式，此處公開一種常見的推送裝置：包括推桿、推頭和針座；整個微型探針置於推桿中心，推頭固定於推桿端部。

為了確認微型探針是否觸碰到絕緣導體內部的金屬體，電壓測量微針裝置還包括帶電指示燈5，所述帶電指示燈在微型探針接觸到絕緣導體的內部金屬時發光，帶電指示燈發光表示微型探針處於測試狀態並警示觸電危險。

使用本裝置時，測試插芯6與電壓表、功率表、電能表、相位伏安表、功率因數表、相序表等測量儀器儀表連接，實現包括電壓在內的多個電學量的測量，為防止觸電，還為測試插芯6配套設有安全防護蓋7。

應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，如將微型探針的製作材料替換成高強度銅合金或其它類似性能的材料，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。