一种电场检测装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电场检测装置，至少包括：承载本体；设置于所述承载本体上的参考电极层；设置于所述承载本体上且位于所述参考电极层上方的至少三层感应电极层；所述感应电极层包括至少四个均匀分布的感应电极，每一个感应电极分别与所述参考电极层形成一个独立的电场测量回路。本发明的电场检测装置采用多层分布式感应电极，且感应电极与参考电极均为条状，条形电极体积更小，厚度薄，易于集成在帽体内部，隐蔽性能好；同时由于采用多层分布式感应电极，不仅可以检测电场强度大小，还可以进行多角度、多方向的电场检测，判断电场方位。
【专利说明】—种电场检测装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于电力领域，涉及一种电场检测装置。
【背景技术】
[0002]随着国家电网建设的快速发展，输电线路越来越接近居民活动的区域，工频电场、直流合成电场等引起的电磁环境问题愈来愈引起人们的关注。工频电场是交流输电线路和变电站的主要电磁环境参数，直流合成电场是直流输电线路的主要电磁环境参数。需要对电场进行检测以评价输变电工程对电磁环境影响。
[0003]同时，为了长期工作在高电场环境中人员作业的安全，国家制定了严格的规章制度来杜绝事故的发生，当人在疲劳状态下，往往制度和监督失去了作用，这样就需要有一种安全装置来避免发生此类事故，然而，目前针对环境场强超标的设备，国内外还很少研究。作业人员在高压工频电场的环境中，尤其是在攀爬或接近高压带电设备时，工作人员会误闯入高压区域，如果当事人对其所处的状况不甚了解的情况下，这就有可能造成人身事故。因此，研究具有警示功能的电场测量仪，对保护人员的安全，提高的安全系数，降低事故的发生率具有重要意义。
[0004]目前的电场测量仪，在电极设计上往往是使用大体积的球形电极，体积大不利于携带，还有一种像腕式报警器这样的装置虽然小巧但是误判率高，不能够监测佩戴者各个方向的电场情况。
[0005]因此，提供一种电极体积小，同时可以对周围电场进行全方位检测的电场检测装
置实属必要。
【发明内容】
[0006]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种电场检测装置，用于解决现有技术中电极体积大不易集成、不能进行多方位电场检测、判断准确性不高的问题。
[0007]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电场检测装置，至少包括:
[0008]承载本体；
[0009]设置于所述承载本体上的参考电极层；
[0010]设置于所述承载本体上且位于所述参考电极层上方的至少三层感应电极层；所述感应电极层包括至少四个均匀分布的感应电极，每一个感应电极分别与所述参考电极层形成一个独立的电场测量回路。
[0011 ] 可选地，所述参考电极层包括一个参考电极，所述参考电极为环形条状。
[0012]可选地，所述感应电极为条状。
[0013]可选地，所述承载本体为中空的半球形或类半球形，所述感应电极层的各个感应电极均匀环设于所述承载本体上。
[0014]可选地，所述感应电极的材料为铜；所述参考电极的材料为铜。
[0015]可选地，每个感应电极对于所述参考电极的等效电容相等。[0016]可选地，相邻两层感应电极层中各感应电极的方位相对应。
[0017]可选地,所述感应电极层包括5~16个感应电极。
[0018]可选地，所述测量回路包括与所述感应电极及所述参考电极连接的电流电压变换电路、与所述电流电压变换电路连接的放大滤波电路及与所述放大滤波电路连接的信号采集电路。
[0019]可选地，所有测量回路共用一个信号采集电路。
[0020]可选 地，所述承载本体为帽子。
[0021]可选地，所述承载本体为安全帽。
[0022]可选地，所述感应电极与参考电极设置于所述帽子的内表面。
[0023]可选地，所述帽子为双层结构，所述感应电极与参考电极设置于所述帽子的夹层内。
[0024]如上所述，本发明的电场检测装置，具有以下有益效果:本发明的电场检测装置采用多层分布式感应电极，且感应电极与参考电极均为条状，相比于球形电极，本发明的条形电极体积更小，厚度薄，易于集成在帽体内部，隐蔽性能好，由于帽体为球面，因此兼顾了球形电极可以对周围电场强度进行监测的优点。同时由于本发明采用多层分布式感应电极，可以进行多角度、多方向的电场检测，如可以判断电场方位为前、后、左、右、上前、上后、上左、上右、下前、下后、下左、下右等各个方向，实现佩戴者周围电场的全方位检测，提高判断的准确性。本发明的电场检测装置不仅可以检测电场强度大小，还可以进行多角度、多方向的电场检测，判断电场方位，低成本的电极设计使得其能够被广泛应用于强电场环境中。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1显示为本发明的电场检测装置的结构示意图。
[0026]图2显示为图1所示结构的剖视图。
[0027]图3显示为本发明的电场检测装置中参考电极与感应电极的俯视分布图。
[0028]图4显示为本发明的电场检测装置的电路图。
[0029]元件标号说明
[0030]I承载本体
[0031]2参考电极层
[0032]3,4,5 感应电极层
[0033]6感应电极
[0034]7参考电极
[0035]8基准源
[0036]9电流电压变换电路
[0037]10放大滤波电路
[0038]11信号采集电路
【具体实施方式】
[0039]以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0040]请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0041]本发明提供一种电场检测装置，请参阅图1，显示为该装置的结构示意图，至少包括:
[0042]承载本体I ;
[0043]设置于所述承载本体I上的参考电极层2 ；
[0044]设置于所述承载本体I上且位于所述参考电极层2上方的至少三层感应电极层:感应电极层3，感应电极层4，感应电极层5 ；
[0045]所述感应电极层包括至少四个均匀分布的感应电极，每一个感应电极分别与所述参考电极层2形成一个独立的电场测量回路。
[0046]本实施例中，所述电场检测装置以包括三层感应电极层为例，如图1所示，自下而上依次为感应电极层3、感应电极层4及感应电极层5。在其它实施例中，所述电场检测装置也可以包括其它数目的感应电极层，如四层、五层、六层等，层数越多，对于电场具体方位的判断精度越高。
[0047]具体的,所述感应电极为条状。本实施例中，所述感应电极优选采用条状的铜箔，其具有非常轻及薄的优点，易于集成在所述承载本体上。且铜材料的导电性能好，低廉的成本适合大规模普及和生产。所述参考电极层2包括一个参考电极，所述参考电极为环形条状，所述参考电极同样优选采用条状的铜箔制成。
[0048]作为示例，所述承载本体I为中空的半球形或类半球形，所述感应电极层的各个感应电极均匀环设于所述承载本体I上。所述承载本体I为中空的半球形或类半球形，使得所述感应电极及参考电极位于球面上，可以兼顾球形电极可以对周围场强进行检测的优点。其中，多个感应电极层位于所述承载本体I的上部，所述参考电极层位于所述承载本体I的下部，相邻电极层之间优选采用相同的距离。请参阅图2，显示为图1所示结构的剖视图，其中，所述参考电极层2位于所述承载本体I的底层位置。
[0049]本实施例中，每层感应电极层以包括四个感应电极为例,请参阅图3,显示为本发明的电场检测装置中参考电极与感应电极的俯视分布图。如图所示，每层感应电极层中，四个感应电极分别部署在所述承载本体的前后左右四个方向，均匀环设于所述承载本体I上，且相邻两层感应电极层中各感应电极的方位相对应。在其它实施例中，每一层感应电极层中的感应电极也可以为其它数目，如包括5?16个感应电极，每一层感应电极层中的感应电极越多，对于电场方位的判断精度就越高。
[0050]条形感应电极及条形参考电极除了具有体积小巧、轻薄的特点外，其探测区域也比普通的球形电极大，如图3所示，同一层感应电极层中，相邻感应电极之间除了必要的间隔之外，感应电极长度可以尽量延伸，以扩大探测范围。
[0051]具体的，每个感应电极对于所述参考电极的等效电容相等，使得每个感应电极对电场的感知能力一致，减少不对称造成的方位判断异常。每一层感应电极中，每个感应电极的大小优选为相等。可通过调节使用的铜箔的厚度来调节所述感应电极相对于所述参考电极的面积，使得每个感应电极对于所述参考电极的等效电容相等。
[0052]具体的，每一个感应电极分别与所述参考电极层形成一个独立的电场测量回路。请参阅图4，显示为本发明的电场检测装置在一个具体实施例中的电路图，其中包括12个测量回路，分别对应三层感应电极层中的12个感应电极6，该12个感应电极6共用一个参考电极7，使得所有感应电极具有共同的参考平面，减少杂散电容造成的影响，其中所述参考电极7与一基准源8相连。如图所示，所述测量回路包括与所述感应电极6及所述参考电极7连接的电流电压变换电路9、与所述电流电压变换电路9连接的放大滤波电路10及与所述放大滤波电路10连接的信号采集电路11。所有测量回路可以共用一个信号采集电路。
[0053]具体的，所述参考电极及每个感应电极通过所述电流电压变换电路9分别与对应的放大滤波电路10连接进行信号的放大过滤，然后被所述信号采集电路11采集。每个感应电极同时对电场的强度进行感应，本地根据电场的大小可以得到信号的来源的方位。具体的，通过判断场强的大小来实现具体方向判断，场强最强的方向就是具体电场的方向来源。对于本实施例中三层感应电极层的情况，不仅可以判断电场方向为前、后、左、右、四个方向，还可以进一步判断其位于上方、中间还是下方。
[0054]对于相邻两个感应电极测量得到的电场场强相等或相近时，可判断电场方向为这两个感应电极之间的方位。
[0055]作为示例，所述承载本体I为帽子，进一步的，可以为安全帽。由于本发明的电场检测装置中，感应电极和参考电极为条状，非常轻薄，所述感应电极与参考电极可以设置于所述帽子的内表面，使其具有隐蔽性。所述帽子还可以为双层结构，所述感应电极与参考电极可以设置于所述帽子的夹层内，进一步提高隐蔽性。
[0056]本发明不仅可以作为野外电场探测的探测器，还可以作为电力工作人员的佩戴工具，保护工作人员的人身安全。
[0057]本发明的电场检测装置的工作原理如下:交流输电线路输送的交流电流频率为50Hz，那么在输电线路空间就会产生50Hz的工频电场。总体上来讲，距离输电线路近则电场强度越高，随着距离的增加，电场强度呈现递减的趋势，电场强度与电压成正比，因此可以利用空间的电场信号判断操作员是否在安全规定距离范围内操作，是否安全。
[0058]所述承载本体以帽子为例，当帽子处在高压的电场环境中，帽子上各个方位上的感应电极都在检测其周围分布的电场，相对于传统的单电极容易受到遮挡物的影响，造成对电场强度判断的错误率高，本发明的多层分布式感应电极可以感应佩戴者前后左右上下多个方位的电场强度，不会由于某个感应电极被遮挡造成的旁路而影响测量数据的准确性。这种冗余设计方法，可以大大提高工作人员的人身安全，减少误报率。
[0059]综上所述，本发明的电场检测装置采用多层分布式感应电极，且感应电极与参考电极均为条状，相比于球形电极，本发明的条形电极体积更小，厚度薄，易于集成在帽体内部，隐蔽性能好，由于帽体为球面，因此兼顾了球形电极可以对周围电场强度进行监测的优点。同时由于本发明采用多层分布式感应电极，可以进行多角度、多方向的电场检测，如可以判断电场方位为前、后、左、右、上前、上后、上左、上右、下前、下后、下左、下右等各个方向，实现佩戴者周围电场的全方位检测，提高判断的准确性。本发明的电场检测装置不仅可以检测电场强度大小，还可以进行多角度、多方向的电场检测，判断电场方位，低成本的电极设计使得其能够被广泛应用于强电场环境中。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0060]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属【技术领域】中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种电场检测装置，其特征在于，至少包括: 承载本体； 设置于所述承载本体上的参考电极层； 设置于所述承载本体上且位于所述参考电极层上方的至少三层感应电极层；所述感应电极层包括至少四个均匀分布的感应电极，每一个感应电极分别与所述参考电极层形成一个独立的电场测量回路。
2.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述参考电极层包括一个参考电极，所述参考电极为环形条状。
3.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述感应电极为条状。
4.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述承载本体为中空的半球形或类半球形，所述感应电极层的各个感应电极均匀环设于所述承载本体上。
5.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述感应电极的材料为铜；所述参考电极的材料为铜。
6.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:每个感应电极对于所述参考电极的等效电容相等。
7.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:相邻两层感应电极层中各感应电极的方位相对应。
8.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述感应电极层包括5?16个感应电极。
9.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述测量回路包括与所述感应电极及所述参考电极连接的电流电压变换电路、与所述电流电压变换电路连接的放大滤波电路及与所述放大滤波电路连接的信号采集电路。
10.根据权利要求9所述的电场检测装置，其特征在于:所有测量回路共用一个信号采集电路。
11.根据权利要求1所述的电场检测装置，其特征在于:所述承载本体为帽子。
12.根据权利要求11所述的电场检测装置，其特征在于:所述承载本体为安全帽。
13.根据权利要求11所述的电场检测装置，其特征在于:所述感应电极与参考电极设置于所述帽子的内表面。
14.根据权利要求11所述的电场检测装置，其特征在于:所述帽子为双层结构，所述感应电极与参考电极设置于所述帽子的夹层内。
【文档编号】G01R29/08GK103954849SQ201410197801
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】周潇, 何风行, 陈文权, 姜华, 马娜, 毛嘉 申请人:中国科学院上海高等研究院