[发明专利]一种局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统及方法

权利要求书

1.一种局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统，其特征是包括GTEM小室、射频信号源、射频功率放大器、同轴接头、电场探头、电场测量模块、单极标准探针、测控计算机、高速示波器、位置固定及测量装置，所述GTEM小室上方开有测试窗口，所述单极标准探针、电场探头和被测特高频传感器通过位置固定及测量装置置于测试窗口中心处，并测量其移动位置尺寸；所述单极标准探针与高速示波器连接、所述被测特高频传感器与高速示波器连接，高速数字示波器与测控计算机连接；所述电场探头与电场测量模块连接，电场测量模块与测控计算机连接；所述测控计算机与射频信号源连接、射频功率放大器、同轴接头连接，同轴接头连接到GTEM小室，所述位置固定及测量装置包括设置在支撑杆(2)顶部的支撑架(1)，支撑杆(2)上设有可沿其上下滑动的固定环(3)，固定环(3)上均布有朝向圆心位置的三个紧固夹板(4)，其中一个紧固夹板(4)上安装有可上下移动的测量装置(5)，所述测量装置(5)为钢直尺。

2.根据权利要求1所述的局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统，其特征是所述单极标准探针、电场探头和被测特高频传感器可沿垂直于小室顶板面的轴向上下移动。

3.根据权利要求1所述的局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统，其特征是所述单极标准探针为尺寸、传递函数已知的短单极探针。

4.一种局部放电特高频传感器等效高度补偿测量方法，其特征是包括局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统，所述的局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统为权利要求1—3任一项所述的局部放电特高频传感器等效高度补偿测量系统，按照以下步骤：

步骤1：将单极标准探针通过位置固定装置安装到小室上方测试窗口处，将GTEM小室测试窗口位置设为0，窗口下方为负，窗口上方为正，以小室顶部测试窗口中心为轴线，用测量装置记录单极标准探针距离GTEM小室测试窗口位置数据为y₀；

步骤2：通过射频信号源和射频功率放大器向GTEM小室注入频率范围300MHz～3GHz电压信号U_I(f)，在小室内部建立电场，单极标准探针耦合输出电压U_or(f)，单极标准探针经高速示波器传输到测控计算机输出电压信号为U_Mr(f)；

步骤3：根据步骤1中单极标准探针的位置数据y₀，将电场探头安装在单极标准探针相同的位置y₀处，向GTEM小室中注入与步骤2中相同的电压信号U_I(f)，记录电场探头输出电场值E_I(f)，则单极标准探针等效高度可表示为

步骤4：以GTEM小室测试窗口位置为原点0，窗口下方为负，窗口上方为正，沿小室顶部测试窗口中心轴线将电场探头移动到位置y₁，向GTEM小室中注入与步骤2中相同的电压信号U_I(f)，记录电场探头输出电场值E₁(f)，位置y₁处电场与单极标准探针位置y₀处电场相比，可以算出补偿量同样的，按照该步骤移动电场探头位置y₂，并计算对应的补偿量以此类推，由一组y₁、y₂、y₃...y_n位置，测量得到一组电场值E₁(f)、E₂(f)、E₃(f)...E_n(f)，并计算得到对应的一组Δγ₁(f)、Δγ₂(f)、Δγ₃(f)...Δγ_n(f)；

步骤5：将被测特高频传感器通过位置固定装置安装到小室上方测试窗口处，用测量装置记录被测特高频传感器距离GTEM小室测试窗口位置数据y_s，根据位置数据y_s，找出y₁、y₂、y₃...y_n中与其相减绝对值最小的量，即|y_s-y₁|、|y_s-y₂|、|y_s-y₃|...|y_s-y_n|中的最小值，设|y_s-y_i|＝min(|y_s-y₁|、|y_s-y₂|、|y_s-y₃|...|y_s-y_n|)，则y_s≈y_i，将y_i对应Δγ_i(f)的作为被测特高频传感器补偿量，即Δγ_s(f)＝Δγ_i(f)；

步骤6：向GTEM小室中注入与步骤2中相同的电压信号U_I(f)，被测特高频传感器所处位置处y_s的电场E_s(f)＝E_i(f)，其耦合输出电压U_os(f)，经测量系统输出电压为U_Ms(f)，当被测传感器位于y₀时，所处电场为E_I(f)，其等效高度为由于被测传感器位于y_s处，所处电场为E_i(f)＝Δγ_i(f)·E_I(f)，被测特高频传感器测得的等效高度与H_sens(f)相比有误差，其表达式为因此，H_sens(f)＝Δγ_s(f)·H′_sens(f)；

步骤7：设GTEM小室传递函数为H_cell，高速示波器或高速示波器到单极标准探针或被测特高频传感器线缆的传递函数为H_sys，则单极标准探针和被测特高频传感器输出电压可表示为由此推导得到结合步骤6，得到被测特高频传感器等效高度为