直流高壓測量儀的製作方法
2024-03-22 11:47:05 1
專利名稱：直流高壓測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流高壓測量裝置。
目前，世界上較通用的直流高壓測量儀的基本結構是設置兩個直徑約半米左右的圓球，兩個圓球間隔一段距離，其中一隻圓球通過高壓探頭接被測的直流高壓信號(數萬伏至數十萬伏)，另一隻圓球通過靜電感應獲得較低的電壓，該電壓再經過電壓轉換裝置轉換為電壓顯示器能夠承受的低電壓，由電壓顯示器顯示出一個值。但是，使用者將該值乘上一個係數後才能得到真正的被測高壓值，而且該係數隨著被測電壓的不同而變化，使用者需查表才能獲得；當環境的溼度、溫度或磁場發生變化時，往往會影響兩球的靜電感應，以至於影響測量結果。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術的不足之處，提供一種能直接測量直流高壓、而且測量誤差小、受環境影響小、體積小的直流高壓測量儀。
本實用新型的目的可以通過下列技術方案來實現本實用新型包括高壓探頭、電壓轉換裝置和電壓顯示器；將被測的直流高壓信號接高壓探頭的輸入端，高壓探頭的輸出端接能將高壓信號轉換為低壓信號的電壓轉換裝置的輸入端，電壓轉換裝置的輸出端接電壓顯示器；其特徵在於電壓轉換裝置是高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器；在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接有模擬誤差校正電阻，這兩個引腳接在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器內部的模擬校準系統部分的某級邏輯運算電路的輸入端，使得跨接在這兩個引腳上的模擬誤差校正電阻與該級邏輯運算電路相串聯。該模擬誤差校正電阻是用於調節模擬校準系統的反饋量，以校正由於高壓探頭的分壓精度不高引起的測量誤差，其校正方法是高壓探頭接一個已知的標準直流高壓電源，該電源電壓輸出值應為本實用新型量程區間的中央，若電壓顯示器的顯示與標準直流高壓電源輸出值有誤差，則調節模擬誤差校正電阻的電阻值，直到電壓顯示器顯示的電壓值與標準直流高壓電源相同為止，為了敘述方便，以下稱該點的電壓為校正點電壓。該校正過程在儀器出廠時一次性校正即可，為了校正方便，可選用兩個以上的電位器加電阻串聯作為模擬誤差校正電阻。上述的模擬誤差校正電阻只能保證校正點電壓顯示的準確性，若被測高壓在大動態範圍內變化時，則輸入高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的被測電壓會有一定的誤差，從而使電壓顯示器顯示的誤差變大。如果需要提高測量精度，在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接的模擬誤差校正電阻由多路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統取而代之，每路模擬誤差校正電路主要由電壓量程切換開關和模擬誤差校正電阻串聯而成。這兩個引腳也是接在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器內部的模擬校準系統部分的某級邏輯運算電路的輸入端，使得跨接在這兩個引腳上的模擬誤差反饋系統與該級邏輯運算電路相串聯。測量精度要求越高，則設置的模擬誤差校正電路的路數越多，每路模擬誤差校正電路都對應一電壓量程區間，在直流高壓測量時，根據被測電壓所屬的量程區間，用電壓量程切換開關將相應一路的模擬誤差校正電路切換上去。每路模擬誤差校正電路中的模擬誤差校正電阻的調節方法與在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接有單個模擬誤差校正電阻的調節方法相同，只是標準直流高壓電源的電壓輸出值應選在相應量程區間的中央。實際上，在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接單個模擬誤差校正電阻，相當於將本實用新型的電壓測量範圍劃分為一個量程區間，而在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接由多路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統，則相當於將本實用新型的電壓測量範圍劃分為多個量程區間。
本實用新型與現有技術相比具有較大優點對高壓探頭的分壓比要求不高，即使正負誤差為設計要求的20％或30％，也不會影響本實用新型的測量精度；使用安全，由於高壓動態解碼器和高壓矩陣裂變處理器都用絕緣材料封裝，故被測高電壓可直接進入儀器內，但對使用者無危險，空氣溼度也不影響測量結果；顯示穩定，對於負載特性較差的被測高壓源，本實用新型只顯示被測瞬間的電壓值並穩定顯示，即使被測電源隨後發生電壓下降，也不影響隨後的電壓顯示；測量精度高，顯示直觀。
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述
附
圖1為本實用新型的電壓轉換裝置採用高壓動態解碼器時的電路方框圖；附圖2為本實用新型的電壓轉換裝置採用高壓動態解碼器時，由8路模擬誤差校正電路組成的模擬誤差反饋系統及由8路校零電路組成的校零系統的電路原理圖，由於每路模擬誤差校正電路及每路校零電路都相同，附圖2中只繪出了第1路、第4路和第8路。
附圖3為本實用新型的電壓轉換裝置採用高壓矩陣裂變處理器時，由32路模擬誤差校正電路組成的模擬誤差反饋系統的電路原理圖，由於每路模擬誤差校正電路都相同，附圖3中只繪出了第1路和第32路。
實施例一高壓動態解碼器(High Voltage Dynamic Decoder)是用絕緣塑料和陶瓷封裝起來的組合件(Combination Device)，本實施例選用型號為HVD－83K的高壓動態解碼器，它共12條引腳，第12引腳是高壓輸入「HV」引腳，該引腳接高壓探頭的輸出端，第11引腳是對應於第12引腳的高壓地「HV－D」端，該引腳接被測高壓信號的地。第6引腳和第7引腳分別是高壓動態解碼器的電源端「＋VC」和「－VC」，第6引腳「＋VC」接＋12伏直流電源，第7引腳「－VC」接－12伏直流電源。第8、9、10引腳是對地引腳「GND」，這三個引腳短路後接在「＋12V」及「－12V」的對應的「地」。第2引腳是高壓動態解碼器的低壓輸出端「K」引腳，與該引腳對應的地是第1引腳「GND」，這兩個引腳接到電壓顯示器的輸入端。電壓顯示器選用國營蘇州電訊儀器廠生產的SX2340系列4.5位數字面板表。第4引腳是高壓動態解碼器內部的微電腦模擬器部分的模擬量輸出引腳「MP」，第3引腳是高壓動態解碼器內部的模擬校準系統部分的第一級邏輯運算電路的輸入端「ALU」，在「ALU」和「MP」引腳之間跨接由8路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統，以第1路為例模擬誤差校正電路由繼電器觸點J1－a、電阻R1和電位器W1串聯而成，J1－a相當於第1路電壓量程切換開關，R1和W1串聯後相當於第1路模擬誤差校正電阻。第5引腳是高壓動態解碼器的校零引腳「AR」，該引腳主要用於儀器熱穩定和熱平衡還末進入儀器設有的自動調節控制範圍時強制手動復零端。12V電源端和校零引腳「AR」之間跨接由8路校零電路並聯而成的校零系統，以第1路為例校零電路由繼電器觸點J1－b、電阻R1b和電位器W1－b串聯而成。各路繼電器觸點分別由8路繼電器來控制，第1路繼電器J1和雙路琴鍵開關K1串聯後，跨接在12V和0V之間；發光二極體D1和雙路琴健開關K1串聯後，也跨接在12V和0V之間。當K1閉合，二極體D1亮，繼電器J1吸合，繼電器觸點J1－a和J1－b接通，第1路模擬誤差校正電路和第1路校零電路投入使用。其它各路模擬誤差校正電路及校零電路的組成及工作原理與第一路相同。
實施例二高壓矩陣裂變處理器(High Voltage Matrix Fission Processor)也是用絕緣塑料和陶瓷封裝起來的組合件(Combination Device)，本實施例選用的型號是HVM－128F，其中的12條引腳與HVD－83K高壓動態解碼器相同，但是高壓矩陣裂變處理器除了有高壓動態解碼器的所有引腳之外，還有第13引腳「H」、第14引腳「KD」及第15引腳「KF」。「H」引腳的輸出量為高壓矩陣裂變處理器計算出的誤差補償量與「K」引腳輸出的仿真值之和。「KF」是高壓矩陣裂變處理器內部的模擬校準系統部分的某級邏輯運算電路的輸出引腳，「KD」是對應於「KF」的下一級邏輯運算電路的輸入引腳。兩個電位器及一個電阻串聯後跨接在「KD」與「KF」兩引腳之間，一個電阻及一個電位器串聯後跨接在12V電源與「AR」之間。第12引腳是高壓輸入「HV」引腳，該引腳接高壓探頭的輸出端，第11引腳是對應於第12引腳的高壓地「HV－D」端，該引腳接被測高壓信號的地。第6引腳和第7引腳分別是高壓矩陣裂變處理器的電源端「＋VC」和「－VC」，第6引腳「＋VC」接＋12伏直流電源，第7引腳「－VC」接－12伏直流電源。第8、9、10引腳是對地引腳「GND」，這三個引腳短路後接在「＋12V」及「－12V」對應的地。第2引腳是高壓矩陣裂變處理器的低壓輸出端「K」引腳，與該引腳對應的地是第1引腳「GND」，這兩個引腳接到電壓顯示器的輸入端。電壓顯示器選用國營蘇州電訊儀器廠生產的SX2340系列4.5位數字面板表。在第3引腳「ALU」和第4引腳「MP」之間跨接由32路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統，以第1路為例模擬誤差校正電路由繼電器觸點J10－b、電阻Rb10和電位器W10串聯而成，J10－b相當於第1路電壓量程切換開關，Rb10和W10串聯後相當於第1路模擬誤差校正電阻。與32路模擬誤差校正電路對應有32路指示電路，第一路由繼電器觸點J10－a、電阻R10和發光二極體D10串聯而成，32路指示電路並聯後接在電源12V和0V兩端。32路模擬誤差校正電路和相對應的32路指示電路中的繼電器觸點分別由32個繼電器J10－－J42控制，高壓矩陣裂變處理器的第13引腳「H」輸出的信號是高壓矩陣裂變處理器給出的誤差補償量與「K」引腳輸出的仿真值之和，所以「H」引腳輸出的高壓仿真值比「K」引腳輸出的高壓仿真值更接近於被測高壓信號，該信號經A／D轉換後，微處理器得到一個數字仿真值。微處理器將本實用新型的電壓量程範圍劃分為32個量程區間，每個量程區間都有一個新的誤差補償量，微處理器根據數字仿真值的大小，將數字仿真值與新的誤差補償量迭加，根據迭加後的結果找到相應的量程區間，由解碼驅動系統驅動J10－－J42中的相應繼電器吸合，從而使相應一路的模擬誤差校正電路投入使用，相應的指示電路的發光二極體也亮。例如本實用新型的量程範圍為10KV－－330KV，則10KV－－20KV是第一量程區間，20KV－－30KV是第二量程區間，……，320KV－－330KV是第三十二量程區間。若被測高壓信號是23KV，「K」引腳輸出的仿真值是22.8KV，「H」引腳輸出的仿真值是22.9KV(高壓矩陣裂變處理器給出的誤差補償量是0.1KV)，微處理器再迭加一個新的誤差補償量0.09KV，使數字仿真值為22.99KV，微處理器由解碼驅動系統驅動第二路繼電器吸合，則第二路模擬誤差校正電路投入使用，「K」引腳輸出的電壓仿真值變為22.9999KV並由電壓顯示器顯示出來。
權利要求1.一種直流高壓測量儀，包括高壓探頭、電壓轉換裝置和電壓顯示器；被測的直流高壓信號接高壓探頭的輸入端，高壓探頭的輸出端接能將高壓信號轉換為低壓信號的電壓轉換裝置的輸入端，電壓轉換裝置的輸出端接電壓顯示器；其特徵在於電壓轉換裝置是高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器；在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接有模擬誤差校正電阻。
2.根據權利要求1所述的直流高壓測量儀，其特徵在於在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上還可以跨接由多路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統，每路模擬誤差校正電路主要由電壓量程切換開關和模擬誤差校正電阻串聯而成。
專利摘要一種直流高壓測量裝置，主要包括高壓探頭、電壓轉換器和電壓顯示器，其特徵是電壓轉換器是高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器；在高壓動態解碼器或高壓矩陣裂變處理器的兩個引腳上跨接有模擬誤差校正電阻，或跨接由多路模擬誤差校正電路並聯而成的模擬誤差反饋系統，每路模擬誤差校正電路主要由電壓量程切換開關和模擬誤差校正電阻串聯而成。可用作電視機、示波器、汽車等行業的高壓測量。
文檔編號G01R19/00GK2089176SQ9021468
公開日1991年11月20日 申請日期1990年10月29日 優先權日1990年10月29日
發明者馮偉平 申請人:馮偉平