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专利名称：电晕侦测装置、电晕侦测方法及耐压测试仪器的制作方法
技术领域：
本发明与测试装置相关，并且尤其与测试绝缘物件中是否存在瑕疵的测试装置相关。
背景技术：
随着科技发展进步，近年来各种商用、家用以及个人的电子产品皆日益普及。除了 功能与外观之外，产品的安全性和耐用性也受到相当的重视。如何延长产品的使用寿命并 避免使用者因产品的损坏受到伤害，是许多产品设计者和制造商关注的议题。一般而言，在 产品出厂销售之前，也都必须经过品质检验的程序。无论是如电阻、电容等小型电子元件，或者是产线机台等大型电子设备，或多或少 都包含一些以绝缘材料制成的部份。经过长时间使用之后，绝缘材料常会因为品质不良、周 遭环境恶劣及缺乏妥善维护等因素逐渐劣化，非但影响其性能及使用寿命，更增加了发生 意外事故的机率。随着绝缘材料的发展和电压等级的提升，绝缘物内部缺陷造成的电晕放 电(corona discharge)已经成为绝缘物劣化的重要原因之一。所谓的电晕放电，是指中性流体(例如空气)在电场非常高的地方被离子化，因而 于电极附近产生了离子态的分子。这些离子态的分子会再去抢夺其他稳态分子的电子，或 者是与其他离子结合，形成稳态的分子。这一连串电子转移、释放的过程被称为电晕放电。异常的电晕放电现象通常是待测物故障的前兆。现有的安全规范测试仪器大多具 有电弧放电(arc discharge)侦测功能。然而，电弧放电侦测可侦测的频段大多在200KHz 左右，并无法有效侦测频率较高、放电量较细微的电晕放电。换句话说，现有的品质检验程 序并没有办法侦测绝缘劣化造成的电晕放电，进而防范后续的故障问题。

发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种侦测电晕放电现象的装置及方法， 可有效侦测待测物内因破洞或裂缝产生的高频细微放电，改善习知侦测装置的不足之处， 并提升客户产品的可靠度。根据本发明的一具体实施例为一电晕侦测装置，其中包含一电压提供模组、一峰 值保持模组与一判断模组。该电压提供模组用以为一待测物件提供一测试电压。该峰值保 持模组用以侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流，并根据该电流 产生一延长电压。该判断模组用以根据该延长电压判断该待测物件于承受该测试电压时是 否发生一电晕放电状况。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该峰值保持模组包含一转换电路，用以 将该电流转换为一电压，而该转换电路包含一比流器。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该比流器的一频率响应范围在 IOMHz 80MHz 之间。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该峰值保持模组包含一放大器，用以将
4该电压放大。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该峰值保持模组包含一带通滤波器，用 以滤除该电压中频率在IMHz 50MHz之外的噪声。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该峰值保持模组包含一第一阶峰值保 持电路以及一第二阶峰值保持电路，该第一阶峰值保持电路具有一第一反应速度，该第二 阶峰值保持电路具有一第二反应速度，该第一反应速度高于该第二反应速度。根据本发明所述的电晕侦测装置，更包括，该峰值保持模组包含一低通滤波器，电 连接于该判断模组与该峰值保持模组间，用以滤除该延长电压中的一高频噪声。根据本发明的另一具体实施例为一电晕侦测方法。该方法首先为一待测物件提供 一测试电压，并侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流。接着，该方 法利用一峰值保持电路根据该电流产生一延长电压，并根据该延长电压判断该待测物件于 承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。根据本发明所述的电晕侦测方法，更包括，进一步于步骤(b)及步骤(C)之间包含 下列步骤放大根据该电流产生的一电压。根据本发明所述的电晕侦测方法，更包括，进一步于步骤(b)及步骤(C)之间包含 下列步骤滤除频率在IMHz 50MHz之外的噪声。根据本发明所述的电晕侦测方法，更包括，进一步于步骤(C)及步骤(d)之间包含 下列步骤滤除该延长电压中的一高频噪声。根据本发明的另一方面，提供了一种具电晕放电测试功能的耐压测试仪器，其包 含一电压提供模组和一判断模组。所述的电压提供模组，用以为一待测物件提供一测试电 压；所述的判断模组，电连接至该电压提供模组，用以根据该测试电压施加于该待测物件时 通过该待测物件的一电流判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该判断模组包含一峰值保持电路，用以 根据该电流产生一延长电压，并且该判断模组根据该延长电压判断是否发生该电晕放电状 况。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该峰值保持电路包含一第一阶峰值保 持电路以及一第二阶峰值保持电路，该第一阶峰值保持电路具有一第一反应速度，该第二 阶峰值保持电路具有一第二反应速度，该第一反应速度高于该第二反应速度。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该判断模组包含一低通滤波器，用以滤 除该延长电压中的一高频噪声。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该判断模组包含一转换电路，用以将该 电流转换为一电压。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该转换电路包含一比流器。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该比流器的一频率响应范围在 IOMHz 80MHz 之间。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该判断模组包含一放大器，用以将该电 压放大。根据本发明所述的耐压测试仪器，更包括，该判断模组包含一带通滤波器，用以滤 除该电压中频率在IMHz 50MHz之外的噪声
本发明的有益效果在于，根据本发明的电晕侦测装置及电晕侦测方法可有效侦测 待测物内因破洞或裂缝产生的高频细微放电，并可适用于各种不同大小或不同类型的待测 物件。关于本发明的优点与精神可以藉由以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。


图1为根据本发明的第一具体实施例中的电晕侦测装置的方框图。图2及图3绘示根据本发明的峰值保持模组的细部实施范例。图4为根据本发明的第二具体实施例中的电晕侦测方法的流程图。图5为根据本发明的第三具体实施例中的电晕侦测方法的流程图。图6为根据本发明的第四具体实施例中的耐压测试仪器的方框图。
具体实施例方式请参阅图1，图1为根据本发明的第一具体实施例中的电晕侦测装置的方框图。电 晕侦测装置10包含一电压提供模组12、一峰值保持模组(peak-hold) 14与一判断模组16。电压提供模组12用以为一待测物件20提供一测试电压，例如使用鳄鱼夹将电压 提供模组12的高压输出端及低压输出端分接在待测物件20的两处。于实际应用中，待测 物件20可为如电阻、电容等体积较小的电子元件，也可为产线机台等大型电子设备。只要 采用适当的治具，电压提供模组12就可以配合多种不同的待测物件。如果待测物件20的绝缘部分存在某些瑕疵，电压提供模组12所提供的测试电压 就可能在其中引发电晕放电的状况。峰值保持模组14负责侦测该测试电压施加于待测物 件20时通过待测物件20的一电流I，并根据电流I产生一延长电压VP。请参阅图2，图2进一步绘示了峰值保持模组14的一种细部实施范例。在这个范 例中，峰值保持模组14包含一转换电路14A、一第一阶峰值保持电路14B，以及一第二阶峰 值保持电路14C。转换电路14A用以将电流I转换为一电压V。举例而言，转换电路14A可直接 利用供电流I流过的电阻来实现，或者也可以利用对噪声抵抗力较高的比流器来达成电 流/电压转换的效果。针对一般的电晕放电状况，该比流器的频率响应范围可以被设计在 IOMHz 80MHz间，且令其最低频率响应为200KHz以上。
0038]第一阶峰值保持电路14B负责初步撷取并维持上述电压V的峰值。实务上，第一 阶峰值保持电路14B可将电压V中正向及负向的峰值波形都会转成正电压，并将该电压峰 值延长一段时间(例如10ms)。接着，第二阶峰值保持电路14C负责将第一阶峰值保持电路 14B输出的电压峰值再次延长(例如20秒)，做为峰值保持模组14的输出电压VP。根据本发明，第一阶峰值保持电路14B具有一第一反应速度，第二阶峰值保持电 路14C具有一第二反应速度，该第一反应速度高于该第二反应速度。更明确地说，第一阶峰 值保持电路14B负责满足快速反应的需求，但其信号保持时间可以较短，比方说令被第一 阶峰值保持电路14B延长后的电压值约为每毫秒下降5%。第二阶峰值保持电路14C的反 应速度不需要像第一阶峰值保持电路14B这么快，但是它可以提供较长的延长时间，让后 续电路有足够的时间判断电压Vp的大小。判断模组16用以根据延长电压Vp判断待测物件20于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。于图2所示的范例中，判断模组16用以接收第二阶峰值保持电路14C的 输出信号VP。实务上，判断模组16可包含一模拟/数字电压转换器，用以将第二阶峰值保 持电路14C的输出电压Vp的大小转换为一数字数值。如果这个数值大于某个预设门槛值， 即表示待测物件20于承受该测试电压时发生了电晕放电的状况。除此之外，这个数字数值 本身也可用以表示电晕放电的程度。请参阅图3，图3绘示峰值保持模组14的另一种实施范例。相较于前一个范例，本 范例中的峰值保持模组14进一步包含一放大器14D、一带通滤波器14E，以及一低通滤波器 14F。放大器14D用以将转换电路14A的输出电压V放大为电压\。如先前所述，相较 于电弧放电，电晕放电造成的电流/电压通常频率较高、放电量较细微。藉由放大器14D提 供的放大效果，后续的电路可更容易判断电流I/电压V中是否存在异常状况。带通滤波器14E用以滤除电压V中频率大致在IMHz 50MHz之外的噪声，亦即排 除电晕放电信号之外的噪声。相较于转换电路14A的输出电压V，经过第一阶峰值保持电路 14B和第二阶峰值保持电路14C延长后的电压Vp具有较低的变化频率。低通滤波器14F用 以进一步滤除延长电压Vp中的高频噪声。如上所述，除了采用工作频段符合电晕放电信号的频段的电路(比流器、滤波 器)，根据本发明的电晕侦测装置10还可提供将电压放大以及保持电压峰值的功能，因此 可有效侦测频率较高且放电量较细微的电晕放电。另一方面，根据本发明的电晕侦测装置 10可进一步配合侦测电弧放电的电路，同时提供侦测电弧放电和电晕放电的功能。请参阅图4，图4为根据本发明的第二具体实施例中的电晕侦测方法的流程图。该 方法首先执行步骤S41，为一待测物件提供一测试电压。接着，步骤S42侦测该测试电压施 加于该待测物件时通过该待测物件的一电流。步骤S43为利用一峰值保持电路根据该电流 产生一延长电压。步骤S44则是根据该延长电压判断该待测物件于承受该测试电压时是否 发生一电晕放电状况。请参阅图5，图5为根据本发明的第三具体实施例中的电晕侦测方法的流程图。在 这个实施例中，步骤S42 步骤S43之间进一步包含了步骤S45及步骤S46。步骤S45为 放大根据该电流产生的一电压。步骤S46则是滤除频率大致在IMHz 50MHz之外的噪声。 此外，此实施例中的步骤S43 步骤S44之间进一步包含步骤S47。步骤S47为滤除该延长 电压中的一高频噪声。根据本发明的第四具体实施例为一种具电晕放电测试功能的耐压测试仪器。请参 阅图6，图6为该耐压测试仪器的方框图。本实施例中的耐压测试仪器60包含一电压提供 模组62与一判断模组64。电压提供模组62用以为待测物件70提供一测试电压。判断模 组64则用以根据该测试电压施加于待测物件70时通过待测物件70的一电流判断待测物 件70于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。如图6所示，判断模组64包含一转换电路64A、一放大器64B、一带通滤波器64C、 一第一阶峰值保持电路64D、一第二阶峰值保持电路64E、一低通滤波器64F，以及一判断单 元64G。这些元件的功能与图3所示的实施例中的元件大致相同，因此不再赘述。如以上说明所述，根据本发明的电晕侦测装置10以及耐压测试仪器60皆针对电 晕放电信号的频段而设计，并且提供了保持电压峰值的功能，因此可有效侦测频率较高、放
7电量较细微的电晕放电，有效改善现有的测试装置大多仅提供电弧放电侦测功能的不足。根据本发明的电晕侦测装置、电晕侦测方法以及耐压测试仪器适用于各种不同大 小或不同类型的待测物件。藉由正确可靠地检测与辨识电晕放电是否存在，可达到预防性 的效果，降低绝缘物劣化造成故障的机率。在现有的耐压测试技术中加入电晕侦测功能，可 侦测待测物内绝缘物因破洞或裂缝产生的高频细微放电，大幅提高产品在长时间或恶劣环 境下的可靠度。藉由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而 并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望 能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的范畴内。
权利要求
一种电晕侦测装置，其特征在于，包含一电压提供模组，用以为一待测物件提供一测试电压；一峰值保持模组，用以侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流，并根据该电流产生一延长电压；以及一判断模组，电连接至该峰值保持模组，用以根据该延长电压判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。
2.如权利要求1所述的电晕侦测装置，其特征在于，该峰值保持模组包含一转换电路， 用以将该电流转换为一电压。
3.如权利要求2所述的电晕侦测装置，其特征在于，该转换电路包含一比流器。
4.如权利要求3所述的电晕侦测装置，其特征在于，该比流器的一频率响应范围在 IOMHz 80MHz 之间。
5.如权利要求2所述的电晕侦测装置，其特征在于，该峰值保持模组包含一放大器，用 以将该电压放大。
6.如权利要求2所述的电晕侦测装置，其特征在于，该峰值保持模组包含一带通滤波 器，用以滤除该电压中频率在IMHz 50MHz之外的噪声。
7.如权利要求1所述的电晕侦测装置，其特征在于，该峰值保持模组包含一第一阶峰 值保持电路以及一第二阶峰值保持电路，该第一阶峰值保持电路具有一第一反应速度，该 第二阶峰值保持电路具有一第二反应速度，该第一反应速度高于该第二反应速度。
8.如权利要求1所述的电晕侦测装置，其特征在于，该峰值保持模组包含一低通滤波 器，电连接于该判断模组与该峰值保持模组间，用以滤除该延长电压中的一高频噪声。
9.一种电晕侦测方法，其特征在于，包含下列步骤(a)为一待测物件提供一测试电压；(b)侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流；(c)利用一峰值保持电路根据该电流产生一延长电压；以及(d)根据该延长电压判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。
10.如权利要求9所述的电晕侦测方法，其特征在于，进一步于步骤(b)及步骤(c)之 间包含下列步骤放大根据该电流产生的一电压。
11.如权利要求9所述的电晕侦测方法，其特征在于，进一步于步骤(b)及步骤(C)之 间包含下列步骤滤除频率在IMHz 50MHz之外的噪声。
12.如权利要求9所述的电晕侦测方法，其特征在于，进一步于步骤(c)及步骤(d)之 间包含下列步骤滤除该延长电压中的一高频噪声。
13.一种具电晕放电测试功能的耐压测试仪器，其特征在于，包含一电压提供模组，用以为一待测物件提供一测试电压；以及一判断模组，电连接至该电压提供模组，用以根据该测试电压施加于该待测物件时通 过该待测物件的一电流判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。
14.如权利要求13所述的耐压测试仪器，其特征在于，该判断模组包含一峰值保持电路，用以根据该电流产生一延长电压，并且该判断模组根据该延长电压判断是否发生该电 晕放电状况。
15.如权利要求14所述的耐压测试仪器，其特征在于，该峰值保持电路包含一第一阶 峰值保持电路以及一第二阶峰值保持电路，该第一阶峰值保持电路具有一第一反应速度， 该第二阶峰值保持电路具有一第二反应速度，该第一反应速度高于该第二反应速度。
16.如权利要求14所述的耐压测试仪器，其特征在于，该判断模组包含一低通滤波器， 用以滤除该延长电压中的一高频噪声。
17.如权利要求13所述的耐压测试仪器，其特征在于，该判断模组包含一转换电路，用 以将该电流转换为一电压。
18.如权利要求17所述的耐压测试仪器，其特征在于，该转换电路包含一比流器。
19.如权利要求18所述的耐压测试仪器，其特征在于，该比流器的一频率响应范围在 IOMHz 80MHz 之间。
20.如权利要求17所述的耐压测试仪器，其特征在于，该判断模组包含一放大器，用以 将该电压放大。
21.如权利要求17所述的耐压测试仪器，其特征在于，该判断模组包含一带通滤波器， 用以滤除该电压中频率在IMHz 50MHz之外的噪声。
全文摘要
本发明提供一种电晕侦测装置，其中包含一电压提供模组、一峰值保持模组与一判断模组。该电压提供模组用以为一待测物件提供一测试电压。该峰值保持模组用以侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流，并根据该电流产生一延长电压。该判断模组用以根据该延长电压判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生一电晕放电状况。本发明还提供一种电晕侦测方法。先为一待测物件提供一测试电压，并侦测该测试电压施加于该待测物件时通过该待测物件的一电流。接着，利用一峰值保持电路根据该电流产生一延长电压，并据此判断该待测物件于承受该测试电压时是否发生电晕放电。该装置和方法可有效侦测待测物内因破洞或裂缝产生的高频细微放电。
文档编号G01R31/14GK101949998SQ20101027786
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者翁健昆, 范富强, 陈鹤升 申请人:致茂电子(苏州)有限公司