电容变换的自校准浮地电压传感器

摘要

在侵入式浮地电压测量中，由于探头与地的耦合电容受探头距地高度、安装位置下方带电导体的影响，导致传感器增益不稳定，无法准确测量待测电压。针对该问题，提出一种基于电容变换的侵入式浮地电压测量校准方法，实现传感器增益的自标定。介绍浮地电压测量的基本原理，并分析导致耦合电容发生变化的因素，进而提出基于电容变换的自校准方法。为了减少空间杂散电场对测量系统的耦合作用，设计具有对后端电路进行等电位屏蔽的传感器探头，并选取合理的电路参数。搭建实验平台进行幅值精度、相位精度、电场屏蔽抗干扰、不同高度适应性测试。实验结果显示：电压幅值最大相对误差为1.99%,相位绝对误差为0.51°;等电位探头对外界噪声具有屏蔽作用；针对传感器不同高度所重构的待测电压最大相对误差为1.66%。

关键词

电容变换 / 自标定 / 浮地电压测量 / 等电位屏蔽