[发明专利]一种同轴型电阻分压器及其高频响应补偿方法

说明书

本发明公开了一种同轴型电阻分压器及其高频响应补偿方法，采用陶瓷管金属氧化膜电阻作为高压臂和低压臂，二者同轴串联组成分压器主体；低压臂外侧采用绝缘膜加接地金属屏蔽筒并补偿轴向杂散电容；高压臂外侧采用接地屏蔽筒构造确定的高压臂对地(径向)分布电容；在高压臂内部插入特殊形状的绝缘材料金属化补偿电极，与外屏蔽筒配合实现径向杂散电容补偿。采用上述方法可将实验电阻分压器阶跃响应时间由80ns缩短至1.25ns。本发明为同轴型电阻分压器提供了一种紧凑的杂散电容补偿方案，特别是带有接地屏蔽壳的情况下，可使电阻分压器同时具备抗环境电磁、粒子流等干扰能力和优异的高频响应特性，提高了电阻分压器在上述复杂环境中的工作性能及可靠性。

【技术领域】

本发明属于电学测量领域，涉及一种同轴型电阻分压器及其高频响应补偿方法。

【背景技术】

电阻分压器是应用最为广泛的接触式电压测量装置，可在多种应用场合下实现高精度、高稳定性的电压测量，其在复杂电磁环境(如存在强电磁干扰或高密度空间电荷的情况)下可靠工作的能力是非接触式电压测量装置(如电容分压器)不可替代的。

电阻分压器的基本原理为串联电路的阻抗分压，即利用具有高阻抗的高压臂和低阻抗的低压臂形成分压，通过测量低压臂上的电压信号并结合分压比计算被测高压。当被测电压随时间快速变化时(即具有较大高频成分)，分压器的高频响应特性是需要重点关注的问题，若高频响应不足则可能造成测量结果前沿变缓或引起振荡。限制电阻分压器高频响应的主要因素为杂散电容，其中分压器对地杂散电容的充放电过程将导致测量结果前沿变缓，而杂散电容增大时同时降低了分压器振荡的特征频率，因此更容易产生振荡。因此尽可能减小对地杂散电容是改善分压器高频响应的有效方式。而另一方面，某些复杂环境下有必要对分压器进行屏蔽(如强电磁干扰环境、强辐射环境、及存在空间电子发射的情况等)，利用与接地的金属罩包围分压器是一种有效屏蔽方式，然而接地外壳的引入大大增加了分压器的对地杂散电容，将显著影响分压器的高频响应。利用与高压电极接触的金属罩对分压器进行屏蔽也是一种可行的方案，但在高电压测量时这种方案大大增加了高压导体的面积，从而增加了绝缘设计的难度，满足高压对绝缘距离的要求即相当于增大了电阻分压器的体积；另外大面积高压导体的引入意味着大大增加高压电极与大地之间的结构电容，在高频下此电容与测量引线电感构成振荡回路，将严重影响测量信号质量，大大降低分压器高频性能。

【发明内容】

本发明的目的在于为电阻分压器设计提供一种同轴型电阻分压器及其高频响应补偿方法，使电阻分压器同时具备抗干扰能力和优异的高频响应特性，以提高电阻分压器对复杂环境的适应性和工作的可靠性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种同轴型电阻分压器，包括：

高压臂电阻，高压臂电阻包括陶瓷管基体和金属氧化物电阻薄膜，陶瓷管基体的前端设置高压臂前端法兰，后端设置高压臂后端法兰；

低压臂电阻，低压臂电阻包括低压臂陶瓷管基体和金属氧化物电阻薄膜，陶瓷管基体的前端设置低压臂前端法兰，后端设置低压臂后端法兰；高压臂后端法兰与低压臂前端法兰通过螺杆紧固以保持良好电接触；

安装在低压臂后端法兰外侧的同轴电缆座，电缆座芯线通过焊接于芯线末端的铜杆以及焊接于铜杆末端的香蕉插头与带中心孔的螺杆连接；

轴向杂散电容补偿装置，包括低压臂外壳和绝缘薄膜，低压臂外壳通过绝缘薄膜与低压臂电阻保持电绝缘；

以及接地屏蔽和径向杂散电容补偿装置，包括屏蔽壳和补偿电极，屏蔽壳一端与低压臂后端法兰相连；补偿电极一端与高压臂前端法兰相连，位于高压臂陶瓷管基体内部。

本发明进一步的改进在于：