[发明专利]一种特高频局部放电传感器的通用设计优化方法

摘要

本发明涉及一种特高频局部放电传感器的通用设计、优化和测试方法。步骤为1）确定传感器设计带宽；2）确定能够实现该带宽的传感器结构形式；3）对传感器的加工材料参数，进行仿真对比分析；4）设计阻抗变换器并确定阻抗变换器的参数；5）确定传感器所有相关参数的最终取值，得到传感器整体模型；6）对传感器整体模型进行仿真验证；7）选择感器实物模型的重点关注参数利用仪器设备进行参数测试；8）利用放电模型对传感器实物模型进行性能测试；对传感器实物模型进行最终测试；10）综合以上步骤中仿真和测试结果总结出的优化改进经验，完成最终的传感器。本发明是一种更加科学、合理和通用的优化设计方法予以规范，解决实际应用中的问题。

主权项

一种特高频局部放电传感器的通用设计、优化和测试方法，其特征在于：该方法包括模型设计优化阶段和实物测试优化阶段，方法步骤为：模型设计优化阶段1）结合被测信号特征、期望检测信号的频率范围、实际检测设备类型和传感器安装环境条件等情况确定传感器设计带宽；2）根据步骤1）中确定的设计带宽，确定能够实现该带宽的传感器结构形式；并按照该传感器结构形式的原理和相关公式确定传感器本体的基本参数；3）对传感器的加工材料参数，取不同值进行仿真对比分析，检验对传感器性能的影响，优化确定其取值；4）根据步骤3）中仿真计算得到的传感器阻抗特点，以及所用馈线的波阻抗，设计阻抗变换器并确定阻抗变换器的参数；5）参照前面步骤3）中参数计算结果，结合实际微波板材规格、价格等其他因素，以及阻抗变换器设计，确定传感器所有相关参数的最终取值，得到传感器整体模型；6）对传感器整体模型进行仿真验证；若不满足要求，则从新优化调整传感器整体模型从步骤5）开始；若满足要求，制作传感器实物模型，模型设计优化阶段完成；实物测试优化阶段7）利用仪器设备对传感器实物模型的重点关注参数进行参数测试，并与设计值进行比较，验证传感器是否满足设计目标；若满足设计要求，则记录测试结果，归纳可优化改进之处，进行传感器优化改进与验证，进一步完善传感器参数，并准备进行下阶段测试；若不满足设计要求，则返回步骤2），继续优化调整传感器的各项参数和整体模型；所述重点关注参数包括：S11参数/驻波比、输入阻抗、频带宽度、方向图、增益、波瓣宽度；8）利用放电模型对传感器实物模型进行性能测试，通过对比分析在不同工作条件下的信号接收情况，检验传感器对真实放电信号的接收和记录能力，所述工作条件包括：检测距离、角度；若满足性能要求，则记录测试结果，归纳可优化改进之处，进行传感器优化改进与验证，进一步完善传感器性能，并准备进行下阶段测试；若不满足性能设计的要求，则返回步骤2），继续优化调整传感器的各项参数和整体模型；9）安装在实际应用环境（如GIS、变压器、开关柜等）下对传感器实物模型进行最终测试，检验传感器在真实工作情况下的信号接收能力和工作情况；若满足应用要求，则记录测试结果，归纳可优化改进之处，进行传感器优化改进与验证，进一步完善传感器实用性；若不满足应用要求，则返回步骤2），从新优化调整传感器的各项参数和整体模型；10）综合以上步骤中仿真和测试结果总结出的优化改进经验，完成最终的传感器。