[发明专利]一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统及方法

权利要求书

1.一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统，其特征在于：包括有信号发生模块、极板电压监测模块、感应电荷量采集模块和屏蔽接地模块；

信号发生模块产生信号源并与极板电压监测模块连接，通过电压监测模块记录极板电压变化；感应电荷量采集模块由传感器敏感元件(5)、带电监测传感器(6)和数据采集器(9)依次串联组成，记录敏感元件感应电荷量变化；极板电压监测模块中的电容式平行极板和感应电荷量采集模块中的感应器件设置在屏蔽接地模块中的屏蔽箱(7)内，屏蔽箱(7)通过接地连接线(8)与大地相连，屏蔽外界干扰信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统，其特征在于：信号发生模块：由信号发生器(1)产生信号源，其输出端连接功率放大器(2)，经功率放大后一端极板电压监测模块的电容式平行极板(4)一侧，另一端连接电容式平行极板(4)的另一侧。

3.根据权利要求1所述的一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统，其特征在于：所述的极板电压监测模块：电容式平行极板(4)上并联有电压表(3)，数据采集器(9)与电压表(3)相连记录极板两端电压变化。

4.根据权利要求1所述的一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统，其特征在于：所述的感应电荷量采集模块：感应电荷量采集模块由传感器敏感元件(5)、带电监测传感器(6)和数据采集器(9)依次串联组成，传感器敏感元件(5)放置于电容式平行极板(4)中心位置，并与带电监测传感器(6)相连。

5.根据权利要求1所述的一种基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统，其特征在于：所述的屏蔽接地模块：包括屏蔽箱(7)和接地连接线(8)，电容式平行极板(4)、传感器敏感元件(5)、带电监测传感器(6)均置于屏蔽箱(7)之中，屏蔽箱(7)通过接地连接线(8)与大地相连，屏蔽外界干扰信号。

6.一种利用权利要求1-5中任意一项所述的基于感应原理的非接触式煤岩带电监测传感器标定系统进行试验的方法，其特征在于：其步骤为：

步骤1)根据连接试验系统，将屏蔽箱(7)使用接地连接线(8)连接大地，消去屏蔽箱(8)及其内部测量支架表面电荷；

步骤2)准备试验：测试并记录电容式平行极板(4)间电容C；开启试验系统，可设置信号发生器(1)频率为正弦交流信号、矩形波信号，测试背景信号，检查屏蔽箱(7)屏蔽效果，直至无明显干扰背景信号后进行下一步试验；

步骤3)开始试验：设置信号发生器(1)输出波形、输出频率，数据采集器(9)采样频率参数；根据采样定理，为保证采集信号不失真，设置中保证数据采集器(9)采样频率信号发生器(1)输出频率的3-10倍；数据采集器(9)采集电容式平行极板(4)两端电压和带电监测传感器(6)输出的电荷信号，每组试验采集30-100s后停止；

步骤4)试验完成后，保存试验数据，获得电容式平行极板(4)两端电压信号和带电监测传感器(6)输出电压信号，根据带电量公式由电容式平行极板(4)两端电压数据计算施感电荷量，并绘制相关曲线，计算传感器电荷-电压转换系数；

步骤5)改变信号发生器(1)输出频率，重复试验，计算不同频率下传感器电荷-电压转换系数，绘制传感器不同频率下电荷-电压转换系数图，完成标定试验。

7.根据权利要求6中所述的试验的方法，其特征在于：所述的步骤4)中，电容式平行极板(4)带电量公式为：

Q＝CU₀sin(2πft) (3)

其中C为测试板间电容，U₀为两极板之间的电压，f表示信号发生器(1)的输出频率。