一种宽频电压传感器的测试系统及测试方法与流程

1.本发明涉及宽频电压传感器测试领域，尤其涉及一种宽频电压传感器的测试系统及测试方法。


背景技术：

2.电压传感器在电力系统、工业用电和智能电网等领域的应用具有重要的作用，为了得到更为精确的电压信号，需要合理设计电压、电压传感器的精度、频率带宽、线性度等重要参数。高性能宽量程的电压传感器在各行各业应用广泛，因此，研制一套稳定性高和频带宽的电压传感器测试装置及测试方法，实现电压传感器的规模化测试，对提高电压传感在生产过程中的批量检测和测试能力有极大的帮助。
3.对于宽频电压传感器而言，为了使宽频电压传感器获得一个较高的精度，在对宽频电压传感器进行测试时往往需要分别进行高频测试以及低频测试，在高压高频信号近距离测试传感器时，会将传感器击穿而发生危险，因此在进行高频测试和低频测试时需要对宽频电压传感器与测试装置之间的距离进行调节。
4.而在现有技术中，人们往往直接通过手动调节宽频电压传感器与测试装置之间的距离，此时会由于人为因素，导致宽频电压传感器与测试装置之间产生中心偏离，以及无法准确调节宽频电压传感器与测试装置之间的距离的情况发生，一方面会增加宽频电压传感器被高频电压击穿的风险，另一方面影响对宽频电压传感器测试结果的准确性和一致性。


技术实现要素：

5.基于此，有必要提供一种宽频电压传感器的测试系统，以实现准确调节宽频电压传感器与测试装置之间的相对位置的目的。
6.此外，还有必要提供一种使用该宽频电压传感器的测试系统的测试方法。
7.为此，一种实施例中提供了一种宽频电压传感器的测试系统，包括：信号发生模块、信号输出模块、测试夹具和接收模块；
8.所述信号发生模块与所述信号输出模块连接，所述信号输出模块设置在所述测试夹具上，所述信号输出模块用于输出信号到待测试的宽频电压传感器上，所述接收模块与所述宽频电压传感器连接用于接收来自所述宽频电压传感器上的信号；
9.所述测试夹具包括机架，以及设置在所述机架上的距离调节单元和放置单元，所述放置单元用于放置所述宽频电压传感器，所述距离调节单元连接在所述信号输出模块和/或所述放置单元上，用于控制所述信号输出模块与所述放置单元之间的距离。
10.作为本发明一种宽频电压传感器的测试系统的进一步可选方案，所述信号输出模块包括输出电路板、信号插头和阻抗匹配器，所述信号插头、所述输出电路板以及所述阻抗匹配器依次连接，所述信号发生模块与所述信号插头连接。
11.作为本发明一种宽频电压传感器的测试系统的进一步可选方案，所述距离调节单元包括移动杆和连接在所述移动杆上的绝缘套壳，所述移动杆设置在所述机架上且能相对
于所述机架进行移动，所述机架上设有滑槽，所述绝缘套壳的两端与所述滑槽滑动连接。
12.作为本发明一种宽频电压传感器的测试系统的进一步可选方案，所述信号输出模块与所述距离调节单元连接，所述放置单元固定设置在所述机架上，所述距离调节单元带动所述信号输出模块靠近或远离所述放置单元。
13.作为本发明一种宽频电压传感器的测试系统的进一步可选方案，所述信号插头、所述输出电路板以及所述阻抗匹配器均设置在所述绝缘套壳上，所述信号插头和所述阻抗匹配器分别位于所述绝缘套壳的两端，所述信号插头位于所述滑槽处且与所述信号发生模块进行连接。
14.作为本发明一种宽频电压传感器的测试系统的进一步可选方案，所述移动杆为螺杆，所述螺杆与所述绝缘套壳转动连接，所述螺杆能够通过螺纹相对于所述机架进行移动，所述放置单元设置在所述螺杆进行移动的方向上。
15.为此，一种实施例中提供了一种宽频电压传感器的测试方法，包括上述测试系统；
16.当测试1mhz以下的低频信号时，调节所述宽频电压传感器与所述信号输出模块之间的距离为x，所述信号发生模块输入正弦信号到所述信号输出模块上从而进行低频测试，通过所述接收模块读取所述宽频电压传感器的数据；
17.当测试1mhz～70mhz之间的高频信号时，调节所述待测宽频电压传感器与所述信号输出模块之间的距离为y，所述信号发生模块输入脉冲信号和/或阶跃信号到所述信号输出模块上从而进行高频测试，通过所述接收模块读取所述读取宽频电压传感器的数据。
18.作为本发明一种宽频电压传感器的测试方法的进一步可选方案，在对同一个待测的所述宽频电压传感器进行测试时，x的值小于y的值。
19.作为本发明一种宽频电压传感器的测试方法的进一步可选方案，正弦信号、脉冲信号和阶跃信号在输入到所述信号输出模块之前均经过功率放大处理。
20.作为本发明一种宽频电压传感器的测试方法的进一步可选方案，在进行高频测试时，在所述信号输出模块上接入阻抗匹配电阻。
21.实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
22.本发明公开了一种宽频电压传感器的测试系统，包括：信号发生模块、信号输出模块、测试夹具和接收模块。信号发生模块与信号输出模块连接，信号输出模块设置在测试夹具上，接收模块与宽频电压传感器连接。测试夹具包括机架、距离调节单元和放置单元，距离调节单元连接在信号输出模块和/或放置单元上。通过将信号输出模块和宽频电压传感器均设置在测试夹具上固定的位置，使得两者均不会发生中心偏移，同时通过距离调节单元的设置能够准确调节控制信号输出模块与宽频电压传感器之间的距离。与现有技术相比，本发明所公开的宽频电压传感器的测试系统及测试方法能够实现准确调节宽频电压传感器与测试装置之间的相对位置的目的。
23.此外，本发明还公开了基于上述宽频电压传感器的测试系统的，对宽频电压传感器进行测试的一种测试方法。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.其中：
26.图1示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试系统的系统结构示意图。
27.图2示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试系统的测试夹具的结构示意图。
28.图3示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试系统的信号输出模块和绝缘套壳的结构示意图。
29.图4示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试系统的信号输出模块的结构示意图。
30.图5示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试系统的移动杆的结构示意图。
31.图6示出了根据本发明实施例所提供的一种宽频电压传感器的测试方法的方法流程图。
32.附图标记：
33.10-信号发生模块；
34.20-信号输出模块，22-输出电路板，24-信号插头，26-阻抗匹配器；
35.30-测试夹具，32-机架，321-滑槽，34-距离调节单元，341-移动杆，343-绝缘套壳，36-放置单元；
36.40-接收模块；
37.50-宽频电压传感器。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各件之间的相对位置关系、运动情况等，如果所述特定姿态发生改变时，则所述方向性指示也相应地随之改变。
40.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个所述特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
41.在本发明实施例中，请参考图1至图5，本发明公开了一种宽频电压传感器的测试系统，包括：信号发生模块10、信号输出模块20、测试夹具30和接收模块40；
42.信号发生模块10与信号输出模块20连接，信号输出模块20设置在测试夹具30上，信号输出模块20用于输出信号到待测试的宽频电压传感器50上，接收模块40与宽频电压传感器50连接用于接收来自宽频电压传感器50上的信号；
43.测试夹具30包括机架32，以及设置在机架32上的距离调节单元34和放置单元36，放置单元36用于放置宽频电压传感器50，距离调节单元34连接在信号输出模块20和/或放置单元36上，用于控制信号输出模块20与放置单元36之间的距离。
44.通过将信号输出模块20和宽频电压传感器50均设置在测试夹具30上固定的位置，使得两者均不会发生中心偏移，同时通过距离调节单元34的设置能够准确调节控制信号输出模块20与宽频电压传感器50之间的距离。与现有技术相比，本发明所公开的宽频电压传感器的测试系统及测试方法能够实现准确调节宽频电压传感器50与测试装置之间的相对位置的目的。
45.其中，距离调节单元34设置在测试夹具30上，宽频电压传感器50是在测试夹具30上进行测试。距离调节单元34能够连接在信号输出模块20和/或放置单元36上，由此可知，距离调节单元34可以设置在信号输出模块20上，也能够设置在放置单元36上，也可以在信号输出模块20和放置单元36上同时设置，均能实现控制信号输出模块20与宽频电压传感器50之间的距离。
46.具体的说，信号发生模块10为信号发生器，能够以多台信号发生器作为信号发生模块10，分别用于发生不同种类的信号，也能够使用一台能够产生多种不同波形信号的信号发生器作为信号发生模块10。在进行测试的过程中，宽频电压传感器50需要电源对其进行供电，宽频电压传感器50的供电电压可能与其他部件的供电电压不相同，若是使用同一电源对测试系统进行供电，则还需要接入电压转换单元为宽频电压传感器50适配合适的电压。
47.容易想到的，使用本发明所公开的宽频电压传感器的测试系统能够提高对宽频电压传感器50进行测试时的效率，这是由于在高频测试与低频测试相互切换的过程中，不需要操作人员人工对宽频电压传感器50进行摆放，而是能够通过距离调节单元34进行调节，因此能够提高测试效率。
48.需要说明的是，测试夹具30只是本发明宽频电压传感器的测试系统中的一个组成部分，与信号发生模块10、信号输出模块20和接收模块40一起构成了一个对宽频电压传感器50进行测试的系统架构，目前还没有相对应的国家测试规范对电压探头以及测试时所使用测试夹具30的测试方法进行规范，本发明所公开的宽频电压传感器的测试系统也提供一种检测宽频电压传感器电学参数的解决方案。
49.在一种实施例中，请参考图1至图5，信号输出模块20包括输出电路板22、信号插头24和阻抗匹配器26，信号插头24、输出电路板22以及阻抗匹配器26依次连接，信号发生模块10与信号插头24连接。
50.信号插头24为bnc探头，bnc探头主要用于连接工作站等对扫描频率要求很高的系统。bnc接头可以隔绝视频输入信号，使信号相互间干扰减少并且信号频宽较普通d-sub大，可达到最佳信号响应效果，当然，在其他的实施例中也能够使用其他种类的接头。
51.设置阻抗匹配器26的原因是因为在信号传输电路中各种传输线都有其特性阻抗。而传输线的阻抗特性与信号的频率有关，传输的信号频率越高，则阻抗会逐渐减小。当信号
在传输线中传输至终端时，如果它的终端阻抗和特性阻抗不同时，将会造成反射，而使信号波形失真。而阻抗匹配器26就是为了在高频测试时，抵消掉传输线因传输信号为高频所产生的阻抗变化，使得对宽频电压传感器50的测试更加稳定和准确，阻抗匹配器26为阻值可调的电阻模块。
52.接收模块40为示波器，示波器接收完来自宽频电压传感器50输出的信号后，可以连接上位机，将读得的数据进行分析和统计。
53.在一种具体的实施例中，距离调节单元34包括移动杆341和连接在移动杆341上的绝缘套壳343，移动杆341设置在机架32上且能相对于机架32进行移动，机架32上设有滑槽321，绝缘套壳343的两端与滑槽321滑动连接。
54.其中，移动杆341能够相对与机架32进行移动，绝缘套壳343设置在移动杆341上，绝缘套壳343是为了防止设置在绝缘套壳343上的其他部件因为漏电而造成人员损伤，同时为了保持绝缘套壳343的稳定，在机架32上设有滑槽321，绝缘套壳343的两端与滑槽321滑动连接。
55.在一种具体的实施例中，信号输出模块20与距离调节单元34连接，放置单元36固定设置在机架32上，距离调节单元34带动信号输出模块20靠近或远离放置单元36。
56.具体的说，信号输出模块20安装在距离调节单元34上与距离调节单元34一起移动，这样能够使得宽频电压传感器50不需要频繁地在距离调节单元34上进行拆卸和安装，提高距离调节单元34的稳定性，同时也不需要在距离调节单元34上设置适配不同形状和大小的宽频电压传感器50的连接结构，使得距离调节单元34的结构更加简单，在进行距离调节时更具稳定性。
57.在一种具体的实施例中，信号插头24、输出电路板22以及阻抗匹配器26均设置在绝缘套壳343上，信号插头24和阻抗匹配器26分别位于绝缘套壳343的两端，信号插头24位于滑槽321处且与信号发生模块10进行连接。
58.具体的说，绝缘套壳343设置在信号插头24、输出电路板22以及阻抗匹配器26的外部，用于防止漏电，绝缘套壳343的形状与信号输出模块20的外形相同，使得对信号输出模块20具有更好的保护作用，同时绝缘套壳343的两端与机架32上的滑槽321滑动连接，信号插头24和阻抗匹配器26分别位于绝缘套壳343的两端处，信号发生模块10的连接线能够在滑槽321处连接到信号插头24上。
59.在一种具体的实施例中，移动杆341为螺杆，螺杆与绝缘套壳343转动连接，螺杆能够通过螺纹相对于机架32进行移动，放置单元36设置在螺杆进行移动的方向上。
60.需要说明的是，移动杆341为螺杆，操作人员能够控制螺杆旋转的圈数判断螺杆移动的距离，进而更加精确地控制螺杆信号输出模块20与宽频电压传感器50之间的距离，要想实现更加精确的控制，只需要减小螺杆上螺纹的螺距就可以实现。同时为了使得螺杆在旋转时不带动绝缘套壳343同时旋转，因此螺杆与绝缘套壳343之间需要转动连接。
61.显而易见的，螺杆能够通过手动进行控制，也能够使用动力件(例如电机)带动螺杆进行运动。
62.其中，放置单元36在一种实施例中为卡槽，请参考图2，卡槽设置在机架32上，宽频电压传感器50卡在卡槽内。在其他的实施例中，放置单元36也能够为其他的固定结构，例如放置板，只需实现固定的作用即可。
63.在本发明实施例中，请参考图6，本发明公开了一种宽频电压传感器的测试方法，包括上述的宽频电压传感器的测试系统；
64.当测试1mhz以下的低频信号时，调节宽频电压传感器50与信号输出模块20之间的距离为x，信号发生模块10输入正弦信号到信号输出模块20上从而进行低频测试，通过接收模块40读取宽频电压传感器50的数据；
65.当测试1mhz～70mhz之间的高频信号时，调节待测宽频电压传感器50与信号输出模块20之间的距离为y，信号发生模块10输入脉冲信号和/或阶跃信号到信号输出模块20上从而进行高频测试，通过接收模块40读取读取宽频电压传感器50的数据。
66.其中，低频测试时使用正弦信号，而高频测试时使用脉冲信号和/或阶跃信号，一方面这是由于在测试时需要模拟宽频电压传感器50的多种使用场景，增加对宽频电压传感器50的测试项使得对其参数的测试结果更为全面；另一方面由于在高频测试时所需要提供的频率更快，产生正弦信号时所需要的能量要比产生脉冲信号和/或阶跃信号的能量更大，同时要产生高频的正弦信号也较难实现，因此在高频测试时使用脉冲信号和/或阶跃信号。
67.需要说明的是，使用脉冲信号和阶跃信号是指同时具有脉冲信号和阶跃信号的混合信号。
68.在一种实施例中，在对同一个待测的宽频电压传感器50进行测试时，x的值小于y的值。
69.其中，高频信号在近距离进行测试时有击穿宽频电压传感器50的风险，因此在高频测试时需要增加信号输出模块20到宽频电压传感器50之间的距离。
70.在一种实施例中，正弦信号、脉冲信号和阶跃信号在输入到信号输出模块20之前均经过功率放大处理。
71.其中，为了满足宽频电压传感器50的测试要求，需要对正弦信号、脉冲信号和阶跃信号进行功率放大处理。
72.在一种实施例中，在进行高频测试时，在信号输出模块20上接入阻抗匹配电阻。
73.设置阻抗匹配器26的原因是因为在信号传输电路中各种传输线都有其特性阻抗。而传输线的阻抗特性与信号的频率有关，传输的信号频率越高，则阻抗会逐渐减小。当信号在传输线中传输至终端时，如果它的终端阻抗和特性阻抗不同时，将会造成反射，而使信号波形失真。而阻抗匹配器26就是为了在高频测试时，抵消掉传输线因传输信号为高频所产生的阻抗变化，使得对宽频电压传感器50的测试更加稳定和准确，阻抗匹配电阻能够由具体的测试参数进行设定。
74.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。