一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台及试验方法与流程

    专利查询2025-08-04  29


    本发明涉及电磁屏蔽与传感,特别涉及一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台及试验方法。


    背景技术:

    1、随着电网智能化发展,需要建设坚强、安全及大容量的信息网络以支撑海量数据的采集与传输;其中,传感器是电力系统运行状态数据的采集终端,是智能电网的感知神经末梢,对整个电网的安全与稳定具有重要作用。

    2、目前,传感器已经遍布于发电机组、输电线路、高压直流换流阀、智能变电站等发-输-配-变-用电整个链条上的多个关键设备,以实现状态监测。传感技术是输变电设备在线监测、诊断及控制等技术可靠性、效率和质量的前提,传统的传感器存在强电磁环境耐受性不高、寿命短、体积大、能耗高、功能单一和集成化程度低等问题,难以满足电网高速度、高精度、高可靠性的发展需求,严重制约电网感知的广度和深度。

    3、现有技术中,国内外尚未发行多参量并行传感通用标准,中国计量科学研究院作为国家权威的计量服务机构暂无相应的试验平台。进一步解释性地,现有传统的电磁兼容测试严格遵循国家标准gb/t 17626.8工频磁场抗扰度试验和gb/t 17626.2静电放电抗扰度试验,无法实现传感器或传感芯片在电磁信号干扰的同时加载温度、力学、形变等多参量的测试。综上所述,当前亟需自行研制用于传感器和传感芯片的电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,以便开展并行加载老化耐受、柔性弯曲、抗电磁干扰功能的多参量传感试验。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台及试验方法,以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明提供的电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,可为传感器提供同时加载电场、磁场模拟干扰信号以及温度、力学模拟试验工况的试验环境,能够支撑多参量传感器开展柔性弯曲、单向拉伸、老化耐受和抗电磁干扰功能的并行试验。

    2、为达到上述目的,本发明采用以下技术方案:

    3、本发明第一方面,提供一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,包括:

    4、模拟工况发生单元,所述模拟工况发生单元包括夹持装置、参量加载单元以及外电磁屏蔽的密闭恒温空间;其中,所述夹持装置用于安装于所述密闭恒温空间内,并用于固定夹持待试验传感器;所述参量加载单元用于给所述待试验传感器加载温度、压力和形变中的一个或多个参量;

    5、交变磁场发生单元,所述交变磁场发生单元用于在所述密闭恒温空间内产生指定频率、指定强度的交变磁场,以模拟电网环境中的磁场干扰;

    6、高压静电发生单元,所述高压静电发生单元用于在所述密闭恒温空间内加载高压静电,以模拟电网中静电放电和静电场的干扰;

    7、其中,所述密闭恒温空间用于放置待试验传感器并用于作为高压静电、交变磁场、温度、压力以及形变的控制空间。

    8、本发明的进一步改进在于,所述模拟工况发生单元中的参量加载单元包括:制冷单元、制热单元、控制单元、压力发生单元和形变发生单元;其中,

    9、所述制冷单元、所述制热单元和所述控制单元用于实现所述密闭恒温空间的无间断温度调控;

    10、所述压力发生单元包括拉压力试验机;其中,所述拉压力试验机具有定位移、定压力和定速度三种控制方式;

    11、所述形变发生单元包括横向平台以及带有控制系统的步进电机;其中,所述夹持装置固定安装于所述横向平台上,所述横向平台由所述步进电机驱动。

    12、本发明的进一步改进在于,所述形变发生单元中,根据所述步进电机中丝杆走过的步长计算所述横向平台的位移。

    13、本发明的进一步改进在于,所述交变磁场发生单元包括上位机软件、信号发生器、功率放大器、一维亥姆霍兹线圈、一维高斯计和数据采集卡;其中,

    14、所述上位机软件用于设定交流磁场频率和峰值,以及用于获取所述数据采集卡上传的实时磁场值;基于实时磁场值和设定值计算获得差值,根据差值计算获得控制量并下发控制指令至所述信号发生器;其中,所述实时磁场值为通过一维高斯计测得的磁场强度大小,所述设定值为设定的磁场强度大小;

    15、所述信号发生器用于在接收控制指令后,输出指定频率、指定幅值的正弦波波形至所述功率放大器;

    16、所述功率放大器用于对输入的正弦波波形进行电压、电流放大,并输出至一维亥姆霍兹线圈;

    17、所述一维亥姆霍兹线圈用于根据电流产生指定频率、指定峰值的交变磁场;

    18、所述一维高斯计放置于所述一维亥姆霍兹线圈内,用于监测磁场的峰值、频率,并输出与磁场大小成正比的模拟电压信号至所述数据采集卡;

    19、所述数据采集卡用于按照预设采样率采集所述一维高斯计传输的模拟电压信号,经过模数转换后通过以太网将实时磁场值的数字信号上传至所述上位机软件。

    20、本发明的进一步改进在于,所述高压静电发生单元包括放电单元和开关单元;其中,

    21、所述放电单元与所述开关单元为独立式结构,所述开关单元设置于所述密闭恒温空间外,所述放电单元设置于所述密闭恒温空间内。

    22、本发明的进一步改进在于,所述密闭恒温空间由具有电磁屏蔽功能的恒温试验箱提供。

    23、本发明的进一步改进在于,所述高压静电发生单元中,加载高压静电时采用接触放电模式或空气放电模式。

    24、本发明的进一步改进在于,还包括:

    25、监控单元,用于监控电磁干扰与老化试验的试验测试过程。

    26、本发明的进一步改进在于,还包括:

    27、数据显示单元,用于显示所述交变磁场发生单元和所述高压静电发生单元施加的模拟干扰信号数据信息以及模拟工况发生单元施加的加载数据信息。

    28、本发明第二方面,提供一种电磁干扰与老化试验的复合式试验方法,基于本发明第一方面中任一项所述的复合式试验平台,所述复合式试验方法包括以下步骤:

    29、将待试验传感器置于密闭恒温空间内,并通过夹持装置夹持固定;

    30、基于试验需求,调节所述模拟工况发生单元的密闭恒温空间的温度至所需温度;通过参量加载单元给待试验传感器加载温度、压力和形变中的一个或多个参量,并调节加载参量的参数;通过交变磁场发生单元调节产生的交变磁场的参数,通过高压静电发生单元调节加载的高压静电参数,进行电磁干扰与老化试验并记录试验结果。

    31、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

    32、针对现有技术中传感器在电磁信号干扰的同时无法加载温度、力学、形变等参量进行试验测试的技术问题,本发明具体公开了一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台;本发明的复合式试验平台能够为传感器提供同时加载电场、磁场模拟干扰信号以及温度、力学模拟试验工况的多参量并行试验环境,支持待测传感器并行加载柔性弯曲、老化耐受、抗电磁干扰功能等试验,可弥补当前行业上多参量并行传感器测试试验设备的空白。进一步具体解释性地,本发明的复合式试验平台所包括的交变磁场发生单元可产生指定频率和指定强度的交变磁场,模拟电网环境中磁场干扰;高压静电发生单元可在指定空间以接触放电或空气放电模式加载高压静电,模拟电网中静电放电和静电场的干扰;模拟工况加载单元可对传感器同时加载温度、压力和形变三个参量中的一个或多个,使得传感器在电磁信号干扰的同时能够加载温度、力学、形变等参量进行试验测试。

    33、本发明优选的方案中,具体公开了一种参量加载单元,其加载的温度、力学、形变参量相互独立,互不干扰,避免了复杂的解耦过程,确保了测试精度与可靠性。

    34、本发明优选的方案中,还设置了监控单元,能够监控整个试验测试过程。

    35、本发明优选的方案中,还设置有数据测试显示单元,能够实时显示模拟干扰信号和模拟试验工况加载情况。

    36、本发明公开的试验方法中,具体给出了多参量传感器开展柔性弯曲、单向拉伸、老化耐受和抗电磁干扰功能的并行试验步骤,各参量测量结果准确、精度高,能够实现模拟工况和干扰工况同时加载、并行实验;各个参数的测试相互独立、互不干扰,确保了测试结果的准确性和可靠性。本发明公开的试验方法能够全面、高效地评估传感器的各项性能,显著提升多参量测试的试验效率,弥补了行业内传感器并行测试的空白,应用场景广泛。


    技术特征:

    1.一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述模拟工况发生单元(1)中的所述参量加载单元(4)包括:制冷单元、制热单元、控制单元、压力发生单元和形变发生单元;其中,

    3.根据权利要求2所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述形变发生单元中,根据所述步进电机中丝杆走过的步长计算所述横向平台的位移。

    4.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述交变磁场发生单元(2)包括上位机软件、信号发生器、功率放大器、一维亥姆霍兹线圈、一维高斯计和数据采集卡;其中,

    5.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述高压静电发生单元(3)包括放电单元和开关单元;其中,

    6.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述密闭恒温空间由具有电磁屏蔽功能的恒温试验箱提供。

    7.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,所述高压静电发生单元(3)中,加载高压静电时采用接触放电模式或空气放电模式。

    8.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,还包括:

    9.根据权利要求1所述的一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台,其特征在于,还包括:

    10.一种电磁干扰与老化试验的复合式试验方法,其特征在于,基于权利要求1至9中任一项所述的复合式试验平台,所述复合式试验方法包括以下步骤:


    技术总结
    本发明属于电磁屏蔽与传感技术领域,公开了一种电磁干扰与老化试验的复合式试验平台及试验方法;其中,所述复合式试验平台包括:模拟工况发生单元,包括夹持装置、参量加载单元以及外电磁屏蔽的密闭恒温空间;交变磁场发生单元,用于在密闭恒温空间内产生指定频率、指定强度的交变磁场,以模拟电网环境中的磁场干扰;高压静电发生单元,用于在密闭恒温空间内加载高压静电,以模拟电网中静电放电和静电场的干扰。本发明能够为传感器提供同时加载电场、磁场模拟干扰信号以及温度、力学模拟试验工况的试验环境,可支撑多参量传感器开展柔性弯曲、单向拉伸、老化耐受和抗电磁干扰功能的并行试验。

    技术研发人员:李振明,刘伟,刘铭扬,何志祝,董昊轩,郑熠
    受保护的技术使用者:中国电力科学研究院有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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