安泰电压放大器在陶瓷电容传感器频响特性研究中的应用

实验名称：不同状态下避雷器残压信号特性实验研究

研究方向：陶瓷电容传感器内部电容值极小，因此其阻抗很大，所以该传感器不仅具有普通复合绝缘子的电气绝缘性能，还具有对线路电压实时测量的功能。当氧化锌避雷器遭受到雷电冲击时，避雷器两端将会迅速产生一定幅值的非线性电压信号。由于避雷器两端的电压信号具有信号陡度大、频带宽泛等特点，因此，要求陶瓷电容传感器必须具有较好的动态响应特性，以确保可以准确、可靠的测量避雷器两端的残压信号，因此本文将研究陶瓷电容传感器频响特性。

测试设备：电压放大器、信号发生器、示波器、标准分压器、电压传感器等。

实验过程：

图1：频响特性实验图

实验中将函数信号发生器的信号输出端与电压放大器信号输入端相连接，并将电压放大器的高压输出端连接在陶瓷电容传感器与标准分压器高压端子上，同时施加几种相同的电压激励，对陶瓷电容传感器和标准分压器的二次端子的电压输出信号进行波形、频谱以及变比精度等性能指标分析。频响特性实验图如图1所示。

在设置完成信号发生器的波形参数后，通过其CH1输出通道连接电压放大器输入端，将信号发生器传输过来的低压信号经由电压放大器转换成高压信号，并通过其高压输出端连接至标准分压器以及陶瓷电容传感器的高压端，由数字示波器实时测量记录标准分压器以及陶瓷电容传感器低压端的电压信号波形。

实验结果：

图2：频响特性波形图

实验结果如图2所示。为进一步对陶瓷电容传感器频响特性与标准分压器进行比对，对图2中的波形数据进行归一化处理后，再利用快速Fourier算法对归一化后的波形数据进行谐波占比分析，谐波分析结果如图3所示。

图3：频响特性谐波占比

通过对图3中陶瓷电容传感器在不同频率、不同波形的激励输出响应的谐波占比进行分析，可以发现陶瓷电容传感器在中低频工况下，陶瓷电容传感器与标准分压器的输出响应2-7次谐波占比趋于一致，表明陶瓷电容传感器具有良好的频响特性，在一定程度上可以代替标准分压器对电压波形进行准确测量。

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审核编辑 黄宇