電壓放大器在陶瓷電容傳感器頻響特性研究中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)名稱：不同狀態(tài)下避雷器殘壓信號(hào)特性實(shí)驗(yàn)研究
研究方向：陶瓷電容傳感器內(nèi)部電容值極小，因此其阻抗很大，所以該傳感器不僅具有普通復(fù)合絕緣子的電氣絕緣性能，還具有對(duì)線路電壓實(shí)時(shí)測(cè)量的功能。當(dāng)氧化鋅避雷器遭受到雷電沖擊時(shí)，避雷器兩端將會(huì)迅速產(chǎn)生一定幅值的非線性電壓信號(hào)。由于避雷器兩端的電壓信號(hào)具有信號(hào)陡度大、頻帶寬泛等特點(diǎn)，因此，要求陶瓷電容傳感器必須具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以確?？梢詼?zhǔn)確、可靠的測(cè)量避雷器兩端的殘壓信號(hào)，因此本文將研究陶瓷電容傳感器頻響特性。
測(cè)試設(shè)備：電壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器、標(biāo)準(zhǔn)分壓器、電壓傳感器等。
實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
圖1：頻響特性實(shí)驗(yàn)圖
實(shí)驗(yàn)中將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)輸出端與電壓放大器信號(hào)輸入端相連接，并將電壓放大器的高壓輸出端連接在陶瓷電容傳感器與標(biāo)準(zhǔn)分壓器高壓端子上，同時(shí)施加幾種相同的電壓激勵(lì)，對(duì)陶瓷電容傳感器和標(biāo)準(zhǔn)分壓器的二次端子的電壓輸出信號(hào)進(jìn)行波形、頻譜以及變比精度等性能指標(biāo)分析。頻響特性實(shí)驗(yàn)圖如圖1所示。
在設(shè)置完成信號(hào)發(fā)生器的波形參數(shù)后，通過(guò)其CH1輸出通道連接電壓放大器輸入端，將信號(hào)發(fā)生器傳輸過(guò)來(lái)的低壓信號(hào)經(jīng)由電壓放大器轉(zhuǎn)換成高壓信號(hào)，并通過(guò)其高壓輸出端連接至標(biāo)準(zhǔn)分壓器以及陶瓷電容傳感器的高壓端，由數(shù)字示波器實(shí)時(shí)測(cè)量記錄標(biāo)準(zhǔn)分壓器以及陶瓷電容傳感器低壓端的電壓信號(hào)波形。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
圖2：頻響特性波形圖
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。為進(jìn)一步對(duì)陶瓷電容傳感器頻響特性與標(biāo)準(zhǔn)分壓器進(jìn)行比對(duì)，對(duì)圖2中的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，再利用快速Fourier算法對(duì)歸一化后的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波占比分析，諧波分析結(jié)果如圖3所示。
圖3：頻響特性諧波占比
通過(guò)對(duì)圖3中陶瓷電容傳感器在不同頻率、不同波形的激勵(lì)輸出響應(yīng)的諧波占比進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)陶瓷電容傳感器在中低頻工況下，陶瓷電容傳感器與標(biāo)準(zhǔn)分壓器的輸出響應(yīng)2-7次諧波占比趨于一致，表明陶瓷電容傳感器具有良好的頻響特性，在一定程度上可以代替標(biāo)準(zhǔn)分壓器對(duì)電壓波形進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量。
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圖：ATA-2082高壓放大器指標(biāo)參數(shù)
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