[发明专利]一种基于PCB的非接触式验电器

说明书

本发明公开一种基于PCB的非接触式验电器，包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、AD采样模块、控制模块。本发明通过测量带电设备周围空间环境发生变化的物理量来间接验证设备是否带电。

技术领域

本发明涉及验电器领域，具体是一种基于PCB的非接触式验电器。

背景技术

验电器是电力行业中常见的安全工具，其中传统验电器均需要采用接触的方式才可以验电，而采用电磁感应原理的非接触式验电器尚未在电力行业中得到应用。非接触式验电器主要采用一些电场传感器来感应或测量线路工作电压，从而对线路是否有电进行判断。电场传感器作为非接触式验电器的关键部件，目前主要有旋叶式、谐振式、光纤式及传统的盒式、平板式、球式等结构。

三维电场监测的传感器探测头采用旋叶结构对轴向和径向电场进行测量，随着叶片的转动，转子上会产生出感应电荷，通过测量此感应电流来达到对电场强度的测量。这种传感器的缺点是需要大电池容量的支撑，连续工作时间较短。

以压电原理为基础的谐振式电压传感器，结构简单，适合于恶劣天气下的大地场的测量，采用差分式输出信号，有效的提高了抗干扰性。但是由于精度不是很高，只能用于精确要求不高的场合。光纤式电场传感器体积较大，不便于携带，且价格昂贵，一个普通的光学探头往往数万元以上。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PCB的非接触式验电器，包括测量传感器、模拟信号滤波处理模块、AD采样模块、控制模块。

所述测量传感器包括PCB板和测量电容。

所述PCB板的上表面和下表面覆铜，作为测量电容两极。

所述PCB板与测量电容并联。

所述测量传感器监测验电导线的电压模拟信号，并传输至模拟信号滤波处理模块。

所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理，并传输至AD采样模块。

所述AD采样模块将处理后的电压模拟信号转换为电压数字信号，并传输至控制模块。

所述控制模块对电压数字信号进行验电识别，得到验电结果。

进一步，所述PCB板与测量电容并联，从而在导线和大地之间形成分压电容，用于测量导线电压并进行验电

进一步，PCB板上表面覆铜的表面积S＝LW，电荷面密度为σ(t)。L、W为PCB板上表面的长和宽。

进一步，PCB板上表面产生的电荷量Q(t)如下所示：

Q(t)＝∫σ(t)dS (1)

电荷量Q(t)与向非接触式验电器外加电场E(t)的关系如下：

Q(t)＝μE(t) (2)

式中，μ是常数。

电荷量Q(t)在测量电容上产生的感应电压U_C如下所示：

U_C＝Q(t)/C_M (3)

式中，C_M为测量电容的电容值。

进一步，外加电场与感应电压的关系如下所示：

U_C＝μE(t)/C_M (4)

进一步，所述模拟信号滤波处理模块对电压模拟信号进行处理的方法包括滤波、放大。

进一步，所述控制模块对电压数字信号进行验电识别的步骤包括：