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電容式范文第1篇

【關(guān)鍵詞】電容式;電壓互感器;外推法;現(xiàn)場檢定

1.引言

隨著電力系統(tǒng)輸電容量的不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)電壓等級(jí)逐步提高，進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)需用串聯(lián)或并聯(lián)諧振升壓的測試方法，需要配置升壓裝置（升壓變壓器、調(diào)諧電感、調(diào)諧電容）、測差回路（標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、校驗(yàn)儀、電壓負(fù)載箱）一次及二次導(dǎo)線等設(shè)備，測試接線復(fù)雜、所需的設(shè)備種類繁多、笨重，搬運(yùn)困難，現(xiàn)場安裝不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且存在安全隱患。由于電容式電壓互感器（CVT）容性負(fù)載大（最大可達(dá)幾萬Pf），所需試驗(yàn)變壓器和電源的容量大、電壓等級(jí)高，故用傳統(tǒng)的現(xiàn)場檢定試驗(yàn)非常困難，有時(shí)甚至無法進(jìn)行現(xiàn)場校驗(yàn)。所以提出CVT誤差現(xiàn)場便攜測試裝置不需要體積龐大的升壓裝置、不需要高等級(jí)的電壓互感器標(biāo)準(zhǔn)、不需要負(fù)荷箱等，即可完成現(xiàn)場快速測試CVT的誤差測試工作。

2.傳統(tǒng)的檢定方法

2.1 檢定方法

傳統(tǒng)的電容互感器檢定是高端測差法，電壓標(biāo)準(zhǔn)器需要比被檢互感器高兩個(gè)等級(jí)或以上的準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)互感器、校驗(yàn)儀、升壓裝置諧振器、電壓負(fù)載箱和相應(yīng)的一次及二次測試線。如圖1所示。

圖1 高端測差法

2.2 現(xiàn)場設(shè)備的要求

在現(xiàn)場進(jìn)行電容式電壓互感器的檢定時(shí)，由于現(xiàn)場使用的互感器電壓體積較大，除互感器校驗(yàn)儀、電壓負(fù)荷箱與實(shí)驗(yàn)室使用的設(shè)備基本相同外，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的體積及重量都比較大，而且被測互感器安裝在比較高的位置，而且電容式互感器的一次電壓值都≥110KV。和其它儀器所連接的一次、二次線都比較長（一次極性端A的線必須是硬線），無意中增加了不確定的負(fù)載，因此要求電源的容量、電抗器及標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的容量都很大，通常傳統(tǒng)校驗(yàn)現(xiàn)場電容式電壓互感器的設(shè)備的總體重量都非常大。

2.3 傳統(tǒng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

用這種傳統(tǒng)的測試方法，符合國家計(jì)量檢定規(guī)程的規(guī)定，檢定數(shù)據(jù)有效可靠。在現(xiàn)場條件允許的情況下，還廣范的采用這種方法。傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)是：由于現(xiàn)場電壓大、容量高。通常110KV以上的電容式電壓互感器一次升不到額定電壓值。按照檢定電力互感器規(guī)程要求，互感器的檢測點(diǎn)為80%、100%、120%（115%）額定電壓，因此用這種方法只能檢定部分測試點(diǎn)。此外，現(xiàn)場檢測需要無電狀態(tài)下測試，接線時(shí)間長，并且被測互感器大都安裝在高處，在現(xiàn)場需要梯子及吊車的配合才能完成接線及拆線。費(fèi)大量的人力物力，而且不一定能順利的完成測試。

用這種檢定方法檢定一臺(tái)互感器最快也要1個(gè)多小時(shí)，需要求停電的時(shí)間長，對電力系統(tǒng)的影響比較大。

目前用這種方法檢定現(xiàn)場電壓互感器對大多數(shù)互感器由于上述原因根本無法進(jìn)行檢定，直接影響計(jì)量的可靠性、準(zhǔn)確性。

3.新型互感器校驗(yàn)裝置的檢定法

3.1 新型互感器現(xiàn)場檢定裝置

電容式電壓互感器現(xiàn)場檢定裝置，是一種間接法即外推法的便攜式檢定裝置，可以檢定35～500KV的0.2級(jí)和0.5級(jí)電容式電壓互感器。

3.2 新型互感器的工作原理

電容式電壓互感器的原理線路如圖2所示。圖中C1和C2為分壓電容器，L為電抗器，PT為電磁式電壓互感器。一次電壓由AN輸入，二次電壓分別由1n -1a、2n -2a和da-dn繞組輸出。

圖2 電容式電壓互感器原理線路

在電容式電壓互感器中，電容分壓是線性的，負(fù)荷誤差也是線性的，只有電磁式電壓互感器的空載誤差是非線性的。因此，可以在低壓2.2kV下測得電容式電壓互感器的空載誤差、負(fù)荷誤差，再通過測二次勵(lì)磁導(dǎo)納外推得到80%、100%和120%（115%）額定電壓下的空載誤差，就可最后得到電容式電壓互感器在額定負(fù)荷和下限負(fù)荷80%、100%和120%（115%）額定電壓下的誤差。

但是電磁式電壓互感器的一次串聯(lián)有電容器C2和電抗器L，在50Hz下，一次回路的容抗和感抗產(chǎn)生諧振，需要通過變頻才能測得二次勵(lì)磁導(dǎo)納，并由導(dǎo)納差外推得到80%、100%和120%（115%）額定電壓下的空載誤差。

3.3 設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

新型電容式電壓互感器檢定裝置可以檢定35KV～500KV的0.2級(jí)和0.5級(jí)電容式電壓互感器。裝置體積小;重量輕，接線方便。通常檢定一臺(tái)互感器不超過10分鐘，并且只需兩個(gè)人即可輕松的完成互感器誤差測試工作。接線如圖3所示：

圖3 裝置的接線

3.4 存在問題

由于這種檢定方法目前國家還沒有相應(yīng)的檢定規(guī)程出來，所以目前只能采用比對法。

4.用傳統(tǒng)法和外推法的數(shù)據(jù)比對

在山南地區(qū)藏木水電站現(xiàn)場用該測試裝置和用傳統(tǒng)諧振升壓方法對同一式品型號(hào)為：TYD110√3-0.02GH，一次電壓為：110√3KV，二次電壓為：100√3V，額定負(fù)荷為：50VA.準(zhǔn)確等級(jí)為：0.2.進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，結(jié)果如表1所示。

從表1測試數(shù)據(jù)可以看出：用外推法測試的誤差數(shù)據(jù)和用傳統(tǒng)方法測試的誤差進(jìn)行對，最大比值差誤差為0.043%，相位差誤差為：1.3′均未超過0.2級(jí)誤差限值的1/3，滿足要求。

5.結(jié)束語

現(xiàn)場電容式電壓互感器的準(zhǔn)確測量對于電力部門電能的準(zhǔn)確計(jì)量具有重要的意義。以往由于測試方法和設(shè)備的限制，使現(xiàn)場許多電容式電壓互感器檢定不能按照檢定規(guī)程進(jìn)行周期檢定。隨著計(jì)量技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場檢定電容式互感器檢定裝置符合計(jì)量的檢定要求。大大的提高了現(xiàn)場計(jì)量的人力、物力。并且通過大量的現(xiàn)場試驗(yàn)，證明該裝置能夠更加有效、準(zhǔn)確的進(jìn)行現(xiàn)場電容式互感器的誤差測試工作。

參考文獻(xiàn)

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電容式范文第2篇

關(guān)鍵詞 變壓器；套管；損壞分析；檢修維護(hù)

中圖分類號(hào)TN4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2011）49-0176-02

0 引言

變壓器主要由鐵心、繞組、油箱和套管等組件構(gòu)成，是構(gòu)成電力系統(tǒng)的核心部件之一。變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行安全。作為變壓器重要部件的套管，是變壓器繞組引線的必經(jīng)之路。變壓器套管的作用是對變壓器的油箱進(jìn)行絕緣、固定，將電流輸送到箱外。變壓器套管需要適應(yīng)多變的外界環(huán)境，并擁有一定的機(jī)械強(qiáng)度。常見變壓器套管有純瓷套管、充油套管、充氣套管和電容式套管。電容式套管又可分為膠紙電容式套管和油紙電容式套管兩種，本文通過分析油紙電容式變壓器套管的結(jié)構(gòu)和常見損壞原因，對油紙電容式變壓器套管的檢修與維護(hù)提出了一些自己的看法。

1 油紙電容式變壓器套管的主要結(jié)構(gòu)分析

油紙電容式變壓器套管主要由油枕、瓷套、法蘭和電容芯子組成。套管采用全密封金屬結(jié)構(gòu)，電容芯子不與大氣相通，進(jìn)而避免了因陽光直射和有害物浸入造成的套管內(nèi)部老化。外絕緣層為瓷套，也是保護(hù)主絕緣油的容器。油枕的作用是根據(jù)套管內(nèi)絕緣油溫度壓力的變化實(shí)時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，并通過磁性油位指示計(jì)顯示油位狀況。法蘭一般采用鋁合金鑄造，為固定安裝和接地的作用。電容芯子由絕緣紙和鋁箔電極在導(dǎo)電管上卷繞而成，與導(dǎo)電管形成同心圓柱型串聯(lián)電容器。電容芯子在使用時(shí)需用真空干燥的方法除去內(nèi)部空氣與水分，再用變壓器油充分浸漬后，成為電氣性能極高的油紙組合絕緣體。

2 油紙電容式變壓器套管常見損壞原因分析

2.1 變壓器套管表面存在污物

變壓器套管表面附著污物吸收水分后，會(huì)使套管內(nèi)部的絕緣組件電阻降低，從而導(dǎo)致閃絡(luò)引起保護(hù)器動(dòng)作跳閘，而閃絡(luò)也會(huì)對變壓器套管的表面造成損害。變壓器套管表面附著污物吸水后還可能導(dǎo)致泄漏電流增加，使絕緣套管發(fā)熱，甚至造成套管瓷套損壞或者擊穿。

2.2 變壓器套管密封性存在缺陷

因變壓器套管密封膠墊失效或者變壓器套管頂部出廠時(shí)就存在密封不良的缺陷，極易導(dǎo)致套管進(jìn)水而擊穿。如果套管底部密封不良，容易導(dǎo)致套管滲油，致使絕緣油油面下降，電容電阻降低而擊穿的故障。引起變壓器套管密封性不好的原因可能有超周期運(yùn)行、膠墊老化、膠墊存在質(zhì)量問題、套管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在缺陷、檢修人員未緊固好螺栓等因素。

2.3 變壓器套管維修后真空度降低

當(dāng)變壓器套管出現(xiàn)問題大修后，真空度未達(dá)到使用要求，導(dǎo)致絕緣層間殘存空氣。當(dāng)變壓器運(yùn)行后，在高壓電場的作用下會(huì)產(chǎn)生發(fā)生局部放電的現(xiàn)象，甚至擊穿絕緣層釀成事故。另外，變壓器套管設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理，接地小套管產(chǎn)生懸浮電位造成的局部放電，引線頭與導(dǎo)壓管材料不一致，接線處接觸不良等原因也容易造成變壓器套管產(chǎn)生不同程度的損壞。

3 油紙電容式變壓器套管檢修準(zhǔn)備工作

變壓器套管檢修前，需要對套管的電容量、絕緣電阻、介質(zhì)損耗角等進(jìn)行檢測，參考標(biāo)準(zhǔn)為電容量不超過變壓器銘牌的120%，主絕緣電組應(yīng)高于10 000MΩ，末屏對地絕緣電阻高于1 000MΩ，室溫下介質(zhì)損耗低于1%，油壓不低于50kV。

在拆解變壓器套管前，應(yīng)將套管垂直固定在檢修支架上，防止套管中的懸浮雜質(zhì)充滿整個(gè)套管，影響絕緣油的絕緣性能，同時(shí)還需保證均壓球距地面距離不低于50cm，以方便套管的檢測工作。拆解時(shí)應(yīng)做好各連接處相對位置的標(biāo)記工作，先拆下接地小套管，將接地引線推入變壓器套管。再依次拆下接線裝置、均壓罩、壓圈、儲(chǔ)油柜、油位計(jì)。在拆解均壓球時(shí)，應(yīng)先擰下底部放油螺絲，再打開頂部注油塞的螺栓排油，當(dāng)排油結(jié)束后用80℃左右的熱油沖洗套管。拆解時(shí)應(yīng)用支架托住套管黃銅管尾端，記下底部絲扣的長度。對于套管壓力彈簧，應(yīng)先前測量彈簧的壓縮量，再擰緊壓力彈簧壓板使導(dǎo)電管上的緊固螺母脫離彈簧壓板，最后取下緊固螺母和壓力彈簧。上瓷套需用帶有保護(hù)裝置的專用的起吊繩取下，然后拆下電容芯子放入指定位置，最后取下下瓷套和連接法蘭。

5 油紙電容式變壓器套管的檢修與維護(hù)

5.1 接線裝置的檢修

首先，應(yīng)清洗并檢查接線裝置接觸面，保證接觸面平整、清潔、無氧化膜和損傷的現(xiàn)象，如有破損，應(yīng)針對具體情況進(jìn)行修補(bǔ)或者更換。

5.2 瓷套的檢修

在清潔好瓷套后，應(yīng)觀察上下瓷套是否存在裂紋、破損的狀況，如果為輕微損傷，可用環(huán)氧樹脂修補(bǔ)。然后觀察瓷套是否存在因閃絡(luò)放電留下的痕跡，如果存在，需用干凈的白布擦試瓷套內(nèi)壁，并對瓷套進(jìn)行干燥處理，若損壞嚴(yán)重，需對其進(jìn)行更換。

5.3 儲(chǔ)油柜、均壓罩、壓力彈簧的檢修

對儲(chǔ)油柜內(nèi)外表面、油位計(jì)、注注油塞的銹蝕、油垢、水分清洗后，應(yīng)檢查各個(gè)部件表面是否存在變形、滲漏的現(xiàn)象。如果油位計(jì)溫度標(biāo)示線磨損，需重新噴畫；對儲(chǔ)油柜銹蝕部分經(jīng)過處理后，應(yīng)對其重新油漆，防止維修后再發(fā)生腐蝕。對于均壓罩的檢修，只需檢查有無積水、油垢，是否存在變形和滲漏的部位即可。在對壓力彈簧進(jìn)行檢修時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行清洗，然后檢查是否存在變形、金屬疲勞的現(xiàn)象，對受損嚴(yán)重的彈簧進(jìn)行更換。

5.4 電容蕊子、法蘭的檢修

在檢修電容芯子時(shí)，應(yīng)查看是否存在放電痕跡，末屏是否有損傷、斷股的現(xiàn)象，在確定損傷程度后，根據(jù)維修規(guī)范對其損壞部分進(jìn)行處理。檢修完成后，將電容芯子放入65℃恒溫的烘房中干燥6個(gè)小時(shí)，并測驗(yàn)合格后備用。在進(jìn)行法蘭檢修時(shí)，應(yīng)檢查法蘭有無銹蝕、裂紋、破損、兩側(cè)密封面是否平整，對銹蝕處清洗后補(bǔ)刷防銹漆，必要時(shí)進(jìn)行更換。

另外，針對套管密封不良、存在有進(jìn)入或滲油現(xiàn)象，可采取更換膠墊重新密封的辦法解決，因套管本身結(jié)構(gòu)不合理引起頭部過熱等缺陷可采用銀銅接觸點(diǎn)代替銅鋁接觸點(diǎn)以減少氧化。

6結(jié)論

變壓器是電力系統(tǒng)中電壓轉(zhuǎn)換、電能傳輸和終端分配的主要電力設(shè)備。如果變壓器套管存在缺陷或故障，將直接危及到變壓器的安全運(yùn)行。因油紙電容式變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)周期長、檢測難度大，在對其進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)，工作人員應(yīng)充分利用一切停電機(jī)會(huì)認(rèn)真檢查變壓器套管，及時(shí)排除隱患，對購買檢修材料認(rèn)真檢查，確保檢修質(zhì)量。另外，檢修人員還應(yīng)不斷提高自己的專業(yè)技術(shù)水平，確保變壓器在維修后能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

電容式范文第3篇

關(guān)鍵詞：電容式電壓互感器 鐵磁諧振 過電壓 介損

中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2012）012-025-02

1引言

電壓互感器作為測量設(shè)備，在反映電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和保護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定承擔(dān)著重要作用。電壓互感器常見故障有：二次熔絲熔斷，一次熔斷器熔斷，擊穿熔斷器熔斷，鐵磁諧振，內(nèi)部絕緣損壞等。每種故障的誘因都有差別，為探明故障導(dǎo)致的原因，就需要針對每種故障進(jìn)行詳細(xì)分析并進(jìn)行分類，從而達(dá)到維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定和保證設(shè)備安全運(yùn)行的目的。

電容式電壓互感器具有電場強(qiáng)度裕度大、絕緣可靠性高、不與開關(guān)斷口電容形成鐵磁諧振并能削弱雷電波頭等電氣優(yōu)點(diǎn)。一般適用于110kV及以上電壓等級(jí)，目前在電力系統(tǒng)已得到廣泛應(yīng)用。由于受設(shè)計(jì)制造經(jīng)驗(yàn)、工藝水平、原材料及過電壓等因素的限制，投運(yùn)后會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，影響了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

本文針對常德電業(yè)局220kV鐵山變電站的電容式電壓互感器故障進(jìn)行分析，找出故障發(fā)生的過程及其原因，從而針對性地提出預(yù)防措施。

2電容式電壓互感器的工作原理

該電壓互感器為電容式，型號(hào)TYD110/ -0.01。其電氣原理圖如圖1所示。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析原因如下：

由圖1可見：

該電容式電壓互感器中使用的是氧化鋅避雷器，氧化鋅避雷器是通過將一次繞組線圈過電壓控制在一個(gè)比較低的水平，從而防止因中變壓器鐵心飽和程度過深導(dǎo)致鐵磁諧振。由圖可見，當(dāng)一次繞組線圈產(chǎn)生過電壓時(shí)，則與其串聯(lián)的補(bǔ)償電抗器也產(chǎn)生過電壓，則避雷器F上也承受過電壓，此時(shí)起保護(hù)作用的避雷器將能量傳到大地，從而保護(hù)了一次繞組及補(bǔ)償電抗器。

3故障分析

3.1故障過程

2012年7月12日，檢修人員接到運(yùn)行人員通知，220kV鐵山變110kV母差保護(hù)、110kV II母上各出線保護(hù)屏發(fā)TV斷線信號(hào)。檢修人員立即到達(dá)現(xiàn)場，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)II母電壓互感器C相故障造成電壓異常，需盡快停電處理。運(yùn)行人員接到調(diào)度指令，將5X24 TV退出運(yùn)行，安排檢修人員進(jìn)行檢修工作。檢修人員經(jīng)許可開工，先后對5X24 TV C相進(jìn)行介質(zhì)損耗及變比測試試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均不合格，由此判定TV已損壞，于是組織配件，對TV進(jìn)行了更換，更換后投入運(yùn)行，保護(hù)信號(hào)顯示正常。

3.2試驗(yàn)測試

解體前測試數(shù)據(jù)見表1。

測試數(shù)據(jù)表明：一、二次繞組線圈電阻值正常，即線圈沒有斷線；阻尼器呈高阻狀態(tài)，表明阻尼器消諧功能正常；一、二次繞組對地以及一次繞組對二次繞組的絕緣電阻值不正常，絕緣性遭到嚴(yán)重破壞，避雷器對地絕緣電阻值為0M ，表明避雷器已經(jīng)被擊穿損壞，對地導(dǎo)通。由此可以判斷電壓互感器電磁部分的故障是導(dǎo)致此次故障的主要原因。

3.3原因分析

由試驗(yàn)結(jié)果可知，該氧化鋅避雷器已經(jīng)被擊穿，一次、二次繞組對地以及一、二次繞組之間的絕緣性遭到破壞。

分析其原因可能是：在TV故障發(fā)生前曾經(jīng)有雷電產(chǎn)生，而避雷器由于老化問題，導(dǎo)致避雷器擊穿放電后不能恢復(fù)，長時(shí)間引起一次線圈過電壓，同時(shí)引起回路長時(shí)間產(chǎn)生了鐵磁諧振，產(chǎn)生大量能量，破壞一、二次繞組的絕緣性能，引起二次測量電壓不正常，保護(hù)裝置報(bào)TV斷線。

鐵磁諧振發(fā)生過程分析如下：

在鐵磁材料中， 不是固定的常數(shù)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁場強(qiáng)度H之間不是線性關(guān)系，如圖2所示。在圖中可見，曲線的A點(diǎn)附近曲線開始彎曲，再往上，B值的變化越來越平緩，H變化而B值變化很少的現(xiàn)象我們就稱為磁飽和現(xiàn)象。磁飽和后，線圈中電流再增加，電感中的磁通基本不再增加。線圈磁阻增加的同時(shí)導(dǎo)致激磁回路感抗變。

此時(shí)，一次線圈電壓升高，使線圈出現(xiàn)較大激磁電流導(dǎo)致中變壓器鐵心飽和，激磁回路感抗變小，即一次線圈感抗變小，使得Xr+Xl接近于Xc，從而引起鐵磁諧振。一般情況下，阻尼器通過電阻發(fā)熱，將鐵磁諧振產(chǎn)生的能量消耗掉，此阻尼器也叫消諧器。但當(dāng)避雷器被擊穿而長時(shí)間不能恢復(fù)時(shí)，即避雷器已經(jīng)起不到保護(hù)作用，鐵磁諧振的現(xiàn)象將長時(shí)間持續(xù)，而鐵磁諧振將使電感和電容產(chǎn)生過電壓，一般為額定值的2～3倍，使一次線圈電流增大很多，線圈發(fā)熱嚴(yán)重，繞組間絕緣以及對地的絕緣性能遭到破壞，同時(shí)由于阻尼器長時(shí)間吸收大量諧振能量，電阻發(fā)熱量極大，促使油溫溫度上升，加劇了一次、二次線圈的絕緣性能的損害，這與現(xiàn)場測試的一、二次線圈絕緣電阻值的結(jié)果一致。從而導(dǎo)致了二次線圈電壓顯示不正常，保護(hù)裝置報(bào)TV斷線信號(hào)。

4結(jié)論

（1）氧化鋅避雷器擊穿將加大鐵磁諧振發(fā)生的幾率。

（2）消諧器長時(shí)間吸收大量諧振能量，電阻發(fā)熱量極大，促使油溫溫度上升，破壞電容式電壓互感器的絕緣性能。

（3）應(yīng)該加強(qiáng)紅外測溫儀對電容式電壓互感器運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視。

（4）進(jìn)一步對此類氧化鋅避雷器進(jìn)行試驗(yàn)研究，探明是個(gè)別產(chǎn)品老化問題，還是產(chǎn)品質(zhì)量問題。

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電容式范文第4篇

關(guān)鍵詞：平板電腦；電容式觸摸屏；電容筆

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9599 (2012) 11-0000-02

一、引言

平板電腦（Tablet PC）是一種小型、便攜式的個(gè)人電腦，它以觸摸屏作為最基本的輸入設(shè)備。自蘋果公司首款iPad以來，平板電腦迅速風(fēng)靡全球。在大多數(shù)平板電腦中，都采用電容式觸摸屏，它取代了傳統(tǒng)的鼠標(biāo)和鍵盤，成為了目前被廣泛使用的簡單方便的輸入設(shè)備。電容屏的使用減少了很多外部連線，使得人機(jī)交互更加便捷，用戶只需使用電容筆或直接用手就能對平板電腦進(jìn)行操作。

電容屏的工作原理如圖1所示[1]，它由一個(gè)模擬感應(yīng)器和一個(gè)雙向智能控制器組成。模擬感應(yīng)器是一塊四層復(fù)合玻璃屏，玻璃屏的內(nèi)表面和夾層各有一層聚酯材料導(dǎo)電層，最外是納米級(jí)別厚度的矽土玻璃，形成堅(jiān)實(shí)耐用的保護(hù)層。夾層作為工作面，四個(gè)角上各引出一個(gè)電極內(nèi)層作為屏蔽層用以保證良好的工作環(huán)境。觸摸屏工作時(shí)，感應(yīng)器邊緣的電極產(chǎn)生分布的均勻電壓場。由于人體存在電場，當(dāng)人手觸碰屏幕時(shí)，手指和觸摸屏的工作面之間會(huì)形成一個(gè)耦合電容。因?yàn)楣ぷ髅嫔辖佑懈哳l信號(hào)，于是手指會(huì)吸走一個(gè)很小的電流，然后分別從觸摸屏四個(gè)角上的電極中流出。通過對流經(jīng)這四個(gè)電極的電流比例的精密計(jì)算，便可得出觸摸點(diǎn)的位置。最后，控制器會(huì)將數(shù)字化的觸摸位置數(shù)據(jù)傳送給主機(jī)。

隨著電容屏的不斷發(fā)展和普及，人們對于電容屏的性能要求也越來越高，如靈敏度、亮度、耐壓性等。因此，為了滿足消費(fèi)者的需求，對電容屏的各種性能參數(shù)的測試就變得相當(dāng)重要。特別是在平板電腦的設(shè)計(jì)研發(fā)階段，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)精確可靠且低成本的測試設(shè)計(jì)就變得極為重要。本文根據(jù)電容屏的結(jié)構(gòu)和工作原理制定出一套完整的的測試規(guī)范和計(jì)劃，全面測試了電容屏的各項(xiàng)性能和指標(biāo)，檢測了電容屏在不同工作特性和環(huán)境下的失效規(guī)律，分析其失效機(jī)理。設(shè)計(jì)的目標(biāo)是在控制測試成本的同時(shí)，盡可能在開發(fā)階段找出電容屏的問題并加以解決。本文針對用戶使用平板電腦時(shí)的環(huán)境和工作模式不同設(shè)計(jì)了多套方案，保證測試質(zhì)量及測試工作的順利進(jìn)行的同時(shí)，也使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和質(zhì)量能滿足各種客戶的要求。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

電容屏的設(shè)計(jì)和性能必須滿足終端客戶的需要。通過用戶對電容屏的體驗(yàn)反饋，用戶最關(guān)注的是觸摸敏感性、屏幕亮度和可靠性。本文針對電容屏的所要實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵功能設(shè)計(jì)了功能性測試。而對于可靠性方面，我們也對電容屏可靠性影響最大的幾個(gè)因素，包括表面硬度、反復(fù)點(diǎn)擊的影響、耐沖擊、耐跌落等，分別設(shè)計(jì)了測試方案。

（一）功能性測試

該項(xiàng)測試設(shè)計(jì)的目的是測試電容屏的基本功能，包括單點(diǎn)觸摸測試，劃線測試和亮度測試。用戶有可能在電池或帶外接電源模式下操控平板電腦，因此所有的功能性測試設(shè)計(jì)都會(huì)在電池和外接電源兩個(gè)模式下完成。

1.單點(diǎn)觸摸測試。為了防止誤識(shí)別，要求電容筆所點(diǎn)擊的位置和顯示屏所顯示的位置偏差要小于1mm。該測試需要使用電容手寫筆和精度為0.01mm的游標(biāo)卡尺。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）開機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)后，首先使用校準(zhǔn)軟件對電容屏進(jìn)行校準(zhǔn)，校準(zhǔn)的目的是為了保證單點(diǎn)觸摸測試結(jié)果的可靠性，減小由于測試偏差引起的結(jié)果失敗。

（2）結(jié)合電容屏的結(jié)構(gòu)和用戶的使用習(xí)慣，我們把整個(gè)電容屏分成如圖2所示9個(gè)均等的區(qū)域。

（3）用電容筆點(diǎn)擊的壓力值要能夠使電容屏工作，即為20±10gr。

2.劃線測試。為了保證書寫和其他使用的流暢，要求當(dāng)用手指或電容筆在電容屏上面劃線時(shí)，系統(tǒng)顯示劃出的線或圓的軌跡不能斷開或發(fā)生偏移，且系統(tǒng)顯示劃出的線或圓的軌跡與手指或筆的偏差要小于1mm。該測試需要電容手寫筆和精度為0.01mm的游標(biāo)卡尺。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）開機(jī)進(jìn)入系統(tǒng)后，首先使用校準(zhǔn)軟件對電容屏進(jìn)行校準(zhǔn).

（2）結(jié)合電容屏的結(jié)構(gòu)和用戶的使用習(xí)慣，把電容屏按圖3所示先劃出8條線，分成均等的8個(gè)三角形。其中第5，6，7，8這四條線是四周邊沿的線，為了提高測試的準(zhǔn)確性，這四條線要與邊框距離2mm，以免測試中手或電容筆觸碰到四周的邊框而影響測試結(jié)果。

（3）在八個(gè)三角形區(qū)域內(nèi)隨意劃出直徑為1-5mm的圓。

（4）手指或電容筆的壓力值要能夠使電容屏工作(手指：0gr，電容筆：0±10gr)。

3.亮度測試。該測試是為了檢測透過電容屏的最大亮度是否符合設(shè)計(jì)要求。業(yè)界通用的亮度測試點(diǎn)有5點(diǎn)，9點(diǎn)，11點(diǎn)，本文選用5點(diǎn)測試法。因?yàn)槲覀儨y試中使用的平板電腦尺寸較小，而且采用5點(diǎn)，9點(diǎn)，11點(diǎn)測試后的平均值都在誤差范圍內(nèi)，為了提高工作效率且不影響測試的準(zhǔn)確性，本文選用5點(diǎn)測試法。取5點(diǎn)測試結(jié)果的平均值大于200尼特即為通過。該測試需要使用亮度測試儀，我們的實(shí)測選用了Konica CA-210，該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是不需要在暗室中完成測試，使用方便。具體設(shè)計(jì)如下：

（1）在正式測試前，系統(tǒng)至少要開機(jī)30分鐘。

（2）測試系統(tǒng)平放在測試臺(tái)上，亮度測試儀垂直緊貼測試系統(tǒng)，不能有縫隙，否則會(huì)有光線透進(jìn)。

（3）使用5中心點(diǎn)測試方法對如圖4所示的觸摸屏中的5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行亮度測試。

（4）計(jì)算該5中心點(diǎn)的最大亮度值的平均值，分析是否滿足測試合格標(biāo)準(zhǔn)。

（二）可靠性測試

電容式范文第5篇

關(guān)鍵詞：糧食水分；電容式；發(fā)展趨勢

中圖分類號(hào)：TS211.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

前言

糧食是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞是關(guān)系到國計(jì)民生的大事[1]。在運(yùn)輸和儲(chǔ)藏過程中，糧食的含水率是影響其質(zhì)量的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。糧食中的水分按物理性質(zhì)可分為游離水（自由水）和結(jié)合水（結(jié)晶水）。游離水是通過物理吸附作用凝聚在糧食顆粒內(nèi)部的毛細(xì)管內(nèi)和分子間隙中的水分；結(jié)合水是通過化學(xué)作用吸附在糧食細(xì)胞內(nèi)或糧食分子結(jié)構(gòu)中的水分。游離水具有普通水的一般性質(zhì)，其對糧食的質(zhì)量有著重要的影響，糧食的含水率就是指游離水占糧食重量的百分比[2]。

糧食剛收獲時(shí)一般內(nèi)部都含有較高的水分，高含水率會(huì)促使糧食生命活動(dòng)旺盛，容易造成糧食發(fā)熱、霉變、生蟲和其他的生化反應(yīng)。為了確保糧食的安全儲(chǔ)藏，必須對收獲后的糧食進(jìn)行及時(shí)干燥，將其含水率降至安全儲(chǔ)藏標(biāo)準(zhǔn)[3-4]。因此，糧食水分檢測技術(shù)在糧食干燥過程中顯得尤為重要。

1 糧食水分的檢測方法

糧食水分的檢測方法主要有直接法和間接法。直接法通過對糧食進(jìn)行加熱干燥后直接測量其水分的含量。這種檢測方法是一種基準(zhǔn)法，測量時(shí)不會(huì)改變樣品的性質(zhì)，但它是一種間歇式的測量方法，一般需要較長的測量周期，根據(jù)所使用的方法不同，測量時(shí)間大約需要十幾分鐘到幾個(gè)小時(shí)不等，不能實(shí)現(xiàn)對糧食水分含量的連續(xù)測量。間接法是通過測量與水分含量變化相關(guān)的物理量從而得到糧食的水分含量，因此容易實(shí)現(xiàn)水分的在線測量。間接法包括化學(xué)法、電導(dǎo)法、電容法、中子法、微波法、光學(xué)法等[5]。其中，電容法具有結(jié)構(gòu)簡單、分辨率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快以及價(jià)格便宜等特點(diǎn)，但其受外界影響的因素較多，數(shù)據(jù)處理也相對復(fù)雜。

2 電容式糧食水分傳感器及原理

電容式糧食水分傳感器是依據(jù)電容法為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，其原理是：在常溫下，干燥糧食的介電常數(shù)為2～4，而水的介電常數(shù)約為80。糧食干質(zhì)的介電常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的介電常數(shù)。當(dāng)電容式水分傳感器以糧食作為極間介質(zhì)時(shí)，糧食含水率的變化必將引起其介電常數(shù)的相對變化，在電容器極板面積和極板間距不變的條件下，可以通過測量此電容器的電容值變化來測定糧食的相對介電常數(shù)值，由此得出被測糧食的含水率[6]。

目前，常見的電容式糧食水分傳感器的極板結(jié)構(gòu)主要有2 種型式：圓筒型和平行極板型[7]。

2.1 圓筒式電容傳感器

圓筒式電容傳感器一般是把傳感器的電容極板制作成同心軸圓柱形，即類似量筒或量杯的形狀，2塊圓形極板的中空部分是糧食的采樣區(qū)域。

圓筒式電容傳感器的極板結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖中圓筒式電容傳感器的高為L，內(nèi)極板為半徑為r，外極板半徑為R，當(dāng)L>>R-r時(shí)，可忽略圓柱的邊緣效應(yīng)。當(dāng)2極板分別帶有電荷+q和-q時(shí)，電荷均勻的分布在兩極板的表面上，則圓柱每單位長度的所帶電荷量絕對值為λ（λ=q/L）。由于電容傳感器兩極板具有軸對稱性，那么兩極板間離圓柱軸線距離為s處的電場強(qiáng)度E為：

其中，為真空介電常數(shù)。

兩極板間的電勢差ΔU為：

則圓筒式傳感器的電容為：

當(dāng)電容傳感器兩極間放入介電常數(shù)為的被測樣品時(shí)，其相對介電常數(shù)為：

極板電容值則變?yōu)椋?/p>

由上式可以看出，當(dāng)糧食內(nèi)部的含水量變化時(shí)，其相對介電常數(shù)也會(huì)相應(yīng)改變，從而導(dǎo)致電容傳感器的輸出電容值發(fā)生變化。因此，可以通過測量電容傳感器的電容值來得出被測糧食的含水率。這就是圓筒式電容傳感器測量糧食含水率的工作原理。

圓筒式電容傳感器在使用時(shí)一般需要垂直接入或嵌入到干燥機(jī)的糧食流道中[8]，其占用了較大的高度空間，不適用于低矮體積小的干燥機(jī)。此外，圓筒式電容傳感器內(nèi)部的間斷啟閉采樣裝置常有堵塞或機(jī)械故障等問題的發(fā)生，需要工作人員停機(jī)給予維修。

2.2 平行極板式電容傳感器

平行極板式電容傳感器是由2塊相對的平行極板構(gòu)成的，2塊平行極板中間的部分是糧食的采樣區(qū)域。

平行極板式電容傳感器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其極板的電容計(jì)算公式為：

式中，為真空介電常數(shù)，為被測物料的相對介電常數(shù)，A為電容極板的面積（），D為兩極板間的距離。

當(dāng)2塊電容極板間充滿被測糧食時(shí)，其內(nèi)部空間可以抽象成是由糧食的干質(zhì)、糧食中的水分和糧食顆粒孔隙中的空氣3者所組成的。設(shè)3者的介電常數(shù)分別為、、。則此時(shí)電容傳感器的電容值C為[9]：

式中，，e為兩極間糧食的孔隙比，為糧食干質(zhì)的容重，M為被測糧食的含水率。

上式給出了電容傳感器電容值與其影響因素之間的關(guān)系，只要確定了相關(guān)的影響因素，就可以用所測極板電容值來反應(yīng)被測糧食的水分含量。

將平行極板式電容傳感器應(yīng)用在糧食干燥裝置上進(jìn)行在線測量糧食水分時(shí)，需要糧食從極板間流過，這樣會(huì)導(dǎo)致安裝十分困難。且為了提高傳感器的靈敏度，通常需要加大極板相對面積來實(shí)現(xiàn)傳感器的初始電容值的增加，因此，在用于對傳感器體積有特殊要求的場合時(shí)則受到了一定的限制。如果用減小傳感器極板間距的方法來保證靈敏度，則傳感器的量程又會(huì)受到直接限制[10]。

3 電容檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢

目前，根據(jù)不同的水分檢測技術(shù)而生產(chǎn)出來的水分儀種類有很多，它們按市場的不同需求被應(yīng)用在各種場合中。電容檢測技術(shù)作為眾多檢測方法之一，以其諸多優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。研究人員也針對電容式傳感器的影響因素提出了很多解決方法。例如，將平行極板式電容傳感器的2塊極板置于同一平面上，成為了平板式電容傳感器，減小了安裝難度。給電容器加裝排糧輪來減小被測糧食緊實(shí)度變化對測量結(jié)果造成的影響等。但電容式水分傳感器領(lǐng)域仍有很大的研究空間。提高檢測精度和在線檢測的穩(wěn)定性等難題，還需要研究人員深入探索加以解決。

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