一种多用电荷量计量标准器的制作方法

1.本实用新型涉及一种测量装置，具体涉及一种用于在计量检测/校准行业中于对电荷量测量仪、局部放电测量仪以及各种信号测量仪的误差进行检测/校准时的进行量值传递的一种多用电荷量计量标准器。


背景技术：

2.目前计量检测/校准行业中，对电荷量测量仪、局部放电测量仪以及各种信号测量仪的误差进行检测/校准时，需要用到直流信号源、交流函数信号源和跳线开关对多只标准电容器进行参数组合和才能完成测量过程，这种测量方式接线复杂，工作效率低，研制一种电荷量多用计量标准装置是迫切需要的。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种多用电荷量计量标准器。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种多用电荷量计量标准器，其特征在于，包括一体化工业控制计算机的显示器、两个高压绝缘端子的静电电荷量输出端口、准备完成信号灯、进行测量信号灯、脉冲电荷量输出q9型端口和函数信号输出q9型端口；
6.所述一体化工业控制计算机通过串口线控制连接于0-10kv程控直流电源模块、函数信号发生器模块、多路输出继电器控制程控模块、程控0-10vpp/0-10mhz的脉冲信号发生器模块、直流高压输出模块、程控0-15kv的高电压测量模块；
7.高压继电器kd7、常开高压继电器模块一kd1和kd2、常开高压继电器模块三kd3、用于接入高电压电容器组放电的大功率电阻r的常开高压继电器kd0、用于输出电荷量调整高压标准电容器的常开高压继电器kt1至kt8、常开高压继电器模块二kd4和kd5、常开高压继电器模块四kd6、准备完成信号灯和进行测量信号灯均连接所述多路输出继电器控制程控模块；
8.所述函数信号发生器模块通过高压继电器kd7连接于函数信号输出q9型端口；脉冲信号发生器模块输出端口通过常开高压继电器模块三kd3连接电容器模块kt1至kt8的两端、再连接高压继电器kd6、最后连接于脉冲电荷量输出q9型端口；
9.高压绝缘端子的静电电荷量输出端口连接于常开高压继电器模块二kd4和kd5；所述电容器模块通过kt1至kt8的通断可组合0pf～1110.00pf的任意整数值，增加继电器和电容器扩展电容值输出范围。
10.进一步包括仪器壳体和仪器面板。
11.所述一体化工业控制计算机的显示器、两个高压绝缘端子的静电电荷量输出端口、准备完成信号灯、进行测量信号灯、脉冲电荷量输出q9型端口和函数信号输出q9型端口均设于所述仪器面板上。
12.所述电容器模块的高压继电器kt1用于控制10kv高压电容器c1＝10.000pf的通
断；kt2用于控制10kv高压电容器c2＝20.000pf的通断；kt3用于控制10kv高压电容器c3＝40.000pf的通断；kt4用于控制10kv高压电容器c4＝40.000pf的通断；kt5用于控制10kv高压电容器c5＝100.00pf的通断；kt6用于控制10kv高压电容器c6＝200.00pf的通断；kt7用于控制10kv高压电容器c7＝400.00pf的通断；kt8用于控制10kv高压电容器c8＝400.00pf的通断。
13.进一步包括有控制面板，所述控制面板上设有电源开关和控制输入输出usb端口。
14.本实用新型的有益效果在于：利用本实用新型可以实现多种测量方式，可以解决现有的测量方式接线复杂，工作效率低的问题。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例的多用电荷量计量标准装置的外观示意图；
16.图2是本实用新型实施例的多用电荷量计量标准装置的工作原理示意图。
具体实施方式
17.以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
18.本实施例提供一种多用电荷量计量标准器，如图1-2所示，包括由金属钣金工艺加工而成的高350mm、宽450mm、厚350mm的仪器壳体100和仪器面板200，所述仪器面板200的一侧设有一体化工业控制计算机300的显示器以及控制面板600，所述控制面板600上设有电源开关620和控制输入输出usb端口610；所述仪器面板200的另一侧设有两个10kv高压绝缘端子的静电电荷量输出端口410、准备完成信号灯430以及进行测量信号灯420；所述仪器面板200的另一侧还设有脉冲电荷量输出q9型端口520和函数信号输出q9型端口510；
19.所述仪器壳体100内部设有工业控制计算机300，通过串口线310控制连接于所述仪器壳体100中的0-10kv程控直流电源模块630、函数信号发生器模块320、多路输出继电器控制程控模块330、程控0-10vpp/0-10mhz的脉冲信号发生器模块340、直流高压输出模块350、程控0-15kv的直流高压测量模块360；
20.多路输出继电器控制程控模块330用于控制，高压继电器kd7331的触点打开或关闭、常开高压继电器模块一333kd1和kd2的触点打开或关闭、常开高压继电器模块三332点kd3的触点打开或关闭、用于接入高电压电容器组放电大功率电阻r(5ω)的常开高压继电器334kd0的触点打开或关闭、用于输出电荷量调整高压标准电容器的常开高压继电器kt1至kt8、常开高压继电器模块二336kd4和kd5的触点打开或关闭、常开高压继电器模块四337kd6的触点打开或关闭、准备完成信号灯430和进行测量信号灯420均连接多路输出继电器控制程控模块330；所述函数信号发生器模块320通过高压继电器331kd7连接于函数信号输出q9型端口510；脉冲信号发生器模块340连接于脉冲电荷量输出q9型端口520；两个10kv高压绝缘端子的静电电荷量输出端口410连接于常开高压继电器模块二336kd4和kd5；电容器模块335通过kt1至kt8的的触点打开或关闭，可组合0pf～1110.00pf的任意整数值。
21.进一步地，在本实施例中，高压继电器kt1用于控制10kv高压电容器c1＝10.000pf的通断；kt2用于控制10kv高压电容器c2＝20.000pf的通断；kt3用于控制10kv高压电容器
c3＝40.000pf的通断；kt4用于控制10kv高压电容器c4＝40.000pf的通断；kt5用于控制10kv高压电容器c5＝100.00pf的通断；kt6用于控制10kv高压电容器c6＝200.00pf的通断；kt7用于控制10kv高压电容器c7＝400.00pf的通断；kt8用于控制10kv高压电容器c8＝400.00pf的通断；
22.上述多用电荷量计量标准器，可有多个方面的工作方式。
23.第一种工作方式如下：
24.1.被测量的电荷量仪器接在两个10kv高压绝缘端子静电电荷量输出端口410上。
25.2.由工业控制计算机300为控制核心，通过串口线310发出指令控制的高压继电器的多路输出继电器控制程控模块330，再控制常开高压继电器模块三332kd3与常开高压继电器模块一333的kd1和kd2触点打开，在电容器模块335的常开高压继电器kt1至kt8的不同闭合状态对电容c1-c8进行电容值组合得到一组以步进值10pf单位的电容值范围(c：10pf-1110pf)；如果需要150pf电容值，即kt5闭合、kt3或kt4闭合、kt1闭合，即cn＝c1+c3(或c4)+c5＝10pf+40pf+100pf＝150pf；
26.3.控制电容器模块335两端的放电大功率电阻r(5ω)回路的常开高压继电器334kd0的触点闭合，对电容器模块335的标准电容值cn进行放电，同时通过高电压测量模块360进行测量，当电压为0v时，在使常开高压继电器334kd0的触点打开。
27.4.控制常开高压继电器模块一333的kd1、kd2触点闭合；控制直流高压输出模块350输出一设定直流电压v＝1000.0v，满足qn＝cn
×
v(q：库伦；c：pf；v:伏特)，同时通过高电压测量模块360进行测量，得测量值v1＝1000.5v，得到标准值qn＝cn
×
v1(qn：库伦；c：pf；v:伏特)＝150pf
×
1000.5v＝150075pc(皮库)；再控制准备完成信号灯430打开。
28.5.进行测量时，控制常开高压继电器模块一333的kd1、kd2触点打开；再控制进行测量信号灯420打开；然后再控制常开高压继电器模块二336的kd4和kd5触点闭合，再通过直流高压测量模块360进行测量，得测量值v2＝100.5v，记录被测量的电荷量仪显示值qx，如显示qx＝150200pc，即完成一个被测电荷量仪器显示值误差δq的测量过程，计算公式如下：
29.δq＝qx-qn＝150200pc-150075pc＝125pc
30.被测电荷量测量仪自电容cz＝qn/v2＝150075pc/100.5v＝1493.3pc
31.6.重复1到5的步骤即可完成一个被测电荷量测量仪显示值误差δq和自电容cz测量过程，在以上过程中，固定直流高压输出模块350输出电压v，通过多路输出继电器控制模块330改变电容器模块335的常闭高压继电器kt1至kt8的不同闭合状态对电容c1-c8进行电容值组合得到不同标准电容值cn；或固定标准电容值cn，然后控制直流高压输出模块350输出不同设定电压v，即可得到不同电荷量标准值qn。
32.第二种工作方式如下：
33.1.被测量的局部放电测量仪接在脉冲电荷量输出q9型端口520上，控制常开高压继电器模块一333kd1、kd2的触点与常开高压继电器模块三332kd3的触点打开。
34.2.控制电容器模块335的常开高压继电器kt1至kt8的不同闭合状态对电容c1-c8进行电容值组合得到一电容值(c：pf)；如果需要150pf电容值，即kt5闭合、kt3或kt4闭合、kt1闭合，即cn＝c1+c3(或c4)+c5＝10pf+40pf+100pf＝150pf。
35.3.控制电容器模块335两端的放电大功率电阻r(5ω)回路的常开高压继电器334
的触点kd0闭合对电容器模块335的电容进行放电，同时通过高电压测量模块360进行测量，当电压为0v时，在使常开高压继电器334kd0的触点打开。
36.4.控制常开高压继电器模块三332kd3的触点闭合，同时控制准备完成信号灯430打开，控制程控0-10vpp/0-10mhz脉冲信号发生器模块340输出一设定频率f的脉冲电压vpp，满足标准值qn＝cn
×
vpp(q：库伦；c：pf；v:伏特)；如vpp＝1.00v，cn＝150pf，则标准值qn＝cn
×
vpp＝150pc。
37.5.进行测量时，控制常开高压继电器模块四337kd6的触点闭合，再控制进行测量信号灯420打开，得到被测量局部放电测量仪显示值qx，如显示qx＝155pc，即完成一个被测量局部放电测量仪显示值误差δq的测量过程，计算公式如下：
38.δq＝qx-qn＝155pc-150pc＝5pc。
39.6.重复1到5的步骤，即可完成一个被测量局部放电测量仪显示值误差δq的测量过程，在以上过程中固定程控0-10vpp/0-10mhz脉冲信号发生器模块340输出设定频率f和脉冲电压vpp的幅值，通过多路输出继电器控制模块330改变电容器模块335的常闭高压继电器kt1至kt8的不同闭合状态对电容c1-c8进行电容值组合得到不同标准电容值cn；或固定标准电容值cn然后控制程控0-10vpp/0-10mhz脉冲信号发生器模块340输出固定频率f，不同幅值脉冲电压vpp，即可得到不同电荷量标准值qn。
40.第三种工作方式为：
41.1.被测物接在静电电荷量输出端口410(c：库伦)的两个电极上，其中一个电极与参考点连接
42.2.由工业控制计算机300为控制核心，通过串口线310发出指令，控制常开高压继电器模块一333的kd1、kd2触点和常开高压继电器模块三332的触点kd3打开，再控制电容器模块335的常开高压继电器kt1至kt8的所有触点打开，再控制常开高压继电器模块二336的kd4和kd5触点闭合，再控制进行测量信号灯420打开，通过直流高压测量模块360，静电电荷输出端口410两个10kv电极之间的上静电电压v1，如v1＝1000v。
43.3.再控制常开高压继电器模块二336的触点kd4和kd5打开，然后再控制电容器模块335的常开高压继电器kt1至kt8的不同闭合状态对电容c1-c8进行电容值组合得到一标准电容值cn(c：pf)，如果需要150pf电容值，即kt5闭合、kt3或kt4闭合、kt1闭合，即cn＝c1+c3(或c4)+c5＝10pf+40pf+100pf＝150pf。
44.4.控制电容器模块335两端的放电大功率电阻r(5ω)回路的常开高压继电器kd0 334的触点闭合对电容器模块335的电容进行放电，同时通过直流高压测量模块360进行测量，当电压为0v时，在使常开高压继电器kd0 334的触点打开，再控制准备完成信号灯430打开。
45.5.再控制常开高压继电器模块二336kd4和kd5的触点闭合；同时再控制进行测量信号灯420打开；再通过高电压测量模块360进行测量，得测量值v2，如v2＝100v，即完成一个被测物体静电电压v、静电电荷量qx和自电容cz的测量过程，计算公式如下：
46.被测物体静静电电压v＝v1＝1000v。
47.被测物体静电电荷量qx＝cn
×
v2＝150pf
×
100v＝15000pc。
48.被测物体自电容cz＝qx/v1＝15000pc/1000v＝15pf
49.6.重复1到5的步骤即可完成一个被测物体电容和电荷的测量过程。
50.第四种工作方式用于被测量的局部放电测量仪或其他信号测量仪的参数校准，具体过程为：
51.所述被测量的仪器接在函数信号输出q9型端口510上，由工业控制计算机300为控制核心，通过串口线310发出指令控制功能模块330使高压继电器331的触点kd7关闭，再控制函数信号发生器模块320输出频率可调、波形可选、峰值可控的标准测量函数信号fn，对输出端口510上连接的被测量的局部放电测量仪或其他信号测量仪的参数，如带宽(fmi n
→
fmax)和幅值误差δvpp的进行测量。
52.对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多用电荷量计量标准器，其特征在于，包括一体化工业控制计算机的显示器、两个高压绝缘端子的静电电荷量输出端口、准备完成信号灯、进行测量信号灯、脉冲电荷量输出q9型端口和函数信号输出q9型端口；所述一体化工业控制计算机通过串口线控制连接于0-10kv程控直流电源模块、函数信号发生器模块、多路输出继电器控制程控模块、程控0-10vpp/0-10mhz的脉冲信号发生器模块、直流高压输出模块、程控0-15kv的高电压测量模块；高压继电器kd7、常开高压继电器模块一kd1和kd2、常开高压继电器模块三kd3、用于接入高电压电容器组放电的大功率电阻r的常开高压继电器kd0、用于输出电荷量调整高压标准电容器的常开高压继电器kt1至kt8、常开高压继电器模块二kd4和kd5、常开高压继电器模块四kd6、准备完成信号灯和进行测量信号灯均连接所述多路输出继电器控制程控模块；所述函数信号发生器模块通过高压继电器kd7连接于函数信号输出q9型端口；脉冲信号发生器模块输出端口通过常开高压继电器模块三kd3连接电容器模块kt1至kt8的两端、再连接高压继电器kd6、最后连接于脉冲电荷量输出q9型端口；高压绝缘端子的静电电荷量输出端口连接于常开高压继电器模块二kd4和kd5；所述电容器模块通过kt1至kt8的通断可组合0pf～1110.00pf的任意整数值，增加继电器和电容器扩展电容值输出范围。2.根据权利要求1所述的多用电荷量计量标准器，其特征在于，进一步包括仪器壳体和仪器面板。3.根据权利要求2所述的多用电荷量计量标准器，其特征在于，一体化工业控制计算机的显示器、两个高压绝缘端子的静电电荷量输出端口、准备完成信号灯、进行测量信号灯、脉冲电荷量输出q9型端口和函数信号输出q9型端口均设于所述仪器面板上。4.根据权利要求1所述的多用电荷量计量标准器，其特征在于，所述电容器模块的高压继电器kt1用于控制10kv高压电容器c1＝10.000pf的通断；kt2用于控制10kv高压电容器c2＝20.000pf的通断；kt3用于控制10kv高压电容器c3＝40.000pf的通断；kt4用于控制10kv高压电容器c4＝40.000pf的通断；kt5用于控制10kv高压电容器c5＝100.00pf的通断；kt6用于控制10kv高压电容器c6＝200.00pf的通断；kt7用于控制10kv高压电容器c7＝400.00pf的通断；kt8用于控制10kv高压电容器c8＝400.00pf的通断。5.根据权利要求1所述的多用电荷量计量标准器，其特征在于，进一步包括有控制面板，所述控制面板上设有电源开关和控制输入输出usb端口。

技术总结
本实用新型公开了一种多用电荷量计量标准器，包括一体化工业控制计算机、显示器、两个高压绝缘端子的静电电荷量输出端口、准备完成信号灯、进行测量信号灯、脉冲电荷量输出Q9型端口和函数信号输出Q9型端口；工业控制计算机通过串口线控制连接于0-10kV程控直流电源模块、函数信号发生器模块、多路输出继电器控制程控模块、程控0-10Vpp/0-10MHz的脉冲信号发生器模块、直流高压输出模块、程控0-15kV的高电压测量模块。利用本实用新型可以实现多种测量方式，可以解决现有计量电荷量测量参数类仪器的测量方式接线复杂，工作效率低的问题。工作效率低的问题。工作效率低的问题。


技术研发人员：呼和 吕金华 贾多 云建华 刘继伟 刘红霞 康文成 王思 姜卫 李昕 孙万春 郝文杰 潘炳全 王一飞 史茹男
受保护的技术使用者：内蒙古自治区计量测试研究院
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/9/19