一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器的製造方法
2023-09-24 02:05:55
一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器，包括TEV檢測部分和超聲波檢測部分。其中TEV檢測部分包括依次連接的TEV傳感器、第一信號放大電路、數據存儲器、數據輸出接口電路、顯示器，還包括連接數據存儲器的比較電路。超聲波檢測部分包括依次連接的超聲波傳感器、第二信號放大電路、超聲波濾波電路、音頻功放電路以及耳機插頭。第二信號放大電路包括型號為INA217AIP的儀表運算放大器以及可調電阻，第一電阻和第二電阻用來將傳感器輸出信號電流轉化信號電壓，以方便後面放大器放大。通過同時對電荷量以及超聲波的檢測，提高電力設備局部放電檢測的準確性。
【專利說明】—種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器。
【背景技術】
[0002]局放檢測是高壓電局部放電檢測的簡稱。隨著時間的推移，高壓電氣設備會慢慢老化，絕緣性能也會隨之下降，導致其內部可能產生局部放電現象，這對電氣設備的安全來講是一個非常大的隱患。所以為了消除這種潛在隱患，電廠工作人員會定期檢查設備的情況，檢查設備是否存在局部放電現象以及嚴重程度如何。
[0003]為了檢測局部放電，人們針對局部放電會產生的一系列電聲參數設計了很多局放測試儀器。局部放電現象發生時會釋放電苛，同時電荷電離空氣會產生超聲波和一定程度的臭氧。據此通過檢測放電電荷的多少、超聲波信號的大小和空氣中的臭氧含量來判斷有無局部放電發生和嚴重程度。前面兩者通過電學儀器可以較為方便的測量，而後者可能需要更加複雜和專業的儀器才能測出，所以一般檢測前面兩個參數即放電電荷和超聲波。
【發明內容】
[0004]發明目的:針對上述現有技術，提出一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器，能夠僅通過一臺設備就完成局部放電的放電電荷和超聲波的檢測。
[0005]技術方案:一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器，包括TEV傳感器、超聲波傳感器、第一信號放大電路、第二信號放大電路、超聲波濾波電路、數據存儲器、比較電路、數據輸出 接口電路、顯示器、音頻功放電路、耳機插頭；所述TEV傳感器連接第一信號放大電路的輸入端，所述第一信號放大電路的輸出端連接比較電路的輸入端，所述比較電路的輸出端連接數據存儲器，數據輸出接口電路用於連接所述數據存儲器和顯示器；所述超聲波傳感器連接第二信號放大電路的輸入端，所述第二信號放大電路的輸出端連接超聲波濾波電路的輸入端，所述超聲波濾波電路的輸出端通過音頻功放電路連接耳機插頭；其中，所述第二信號放大電路包括型號為INA217AIP的儀表運算放大器，第一電阻、第二電阻、可調電阻；超聲波傳感器的正極和第一電阻的一端連接儀表運算放大器的輸入信號正端，超聲波傳感器的負極和第二電阻的一端連接儀表運算放大器的輸入信號負端，所述第一電阻和第二電阻的另一端接地，可調電阻連接在儀表運算放大器第一外接電阻引腳和第二外接電阻引腳之間。
[0006]作為本發明的優選方案，所述超聲波傳感器為40KHz的超聲波傳感器。
[0007]有益效果:TEV傳感器是為了檢測放電電荷的多少，TEV傳感器通過電容耦合的方式收集TEV信號並且進行放大後與參考值比較，該比較值儲存在數據存儲器中，最後TEV信號通過數據輸出接口輸出到顯示器顯示。超聲波傳感器是利用超聲波傳感器收集超聲信號並進行放大、濾波處理後，送給音頻功放電路後轉換成人耳能識別的音頻信號後發送到耳機裝置。第二信號放大電路中，第一電阻和第二電阻用來將傳感器輸出信號電流轉化信號電壓，以方便後面放大器放大。通過放大倍數高、對輸入信號影響小、輸出穩定的INA217AIP的儀表運算放大器，能夠將信號經過放大1000倍後輸出用於後續處理，且放大倍數可調。從而使得本放大電路具有高輸入阻抗、高增益、增益可變特性，能夠超聲波信號基本的放大需求。通過對局部放電的電荷和超聲波的同時檢測能夠更準確的檢測出設備的局放現象。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的局部放電檢測器結構示意圖；
[0009]圖2是本實用新型中第一信號放大電路原理圖；
[0010]圖3是本實用新型中第二信號放大電路原理圖；
[0011]圖4是本實用新型中超聲波濾波電路原理圖；
[0012]圖5是本實用新型中音頻功放電路原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明做更進一步的解釋。
[0014]如圖1所不,一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器,包括TEV傳感器1、超聲波傳感器2、第一信號放大電路3、第二信號放大電路4、超聲波濾波電路6、數據存儲器7、比較電路8、數據輸出接口電路9、顯示器10、音頻功放電路11、耳機插頭12。TEV傳感器I連接第一信號放大電路3的輸入端，第一信號放大電路3的輸出端連接比較電路8的輸入端，比較電路8的輸出端連接數據存儲器7，數據輸出接口電路9用於連接數據存儲器7和顯示器10。超聲波傳感器2連接第二信號放大電路4的輸入端，第二信號放大電路4的輸出端連接超聲波濾波電路6的輸入端，超聲波濾波電路6的輸出端通過音頻功放電路11連接耳機插頭12。
[0015]其中，如圖2所不,第一信號放大電路3為一種基於局放電荷檢測的放大電路,包括三路不同增益的運放單元，該三路運放單元分別包括一個UA733差分放大器，TEV傳感器將獲得的信號分別輸入到三個UA733差分放大器的信號輸入端。三個UA733差分放大器均連接可調電阻，調整三路不同增益的運放單元放大增益分別為10倍、100倍、1000倍；三個UA733差分放大器的輸出端輸出三路增益不同的放大信號。三路增益不同的放大信號選擇輸出一路信號到比較電路。
[0016]第一信號放大電路3中，第一路運放單兀包括一塊型號為UA733的差分放大器晶片，局放電荷傳感器信號通過一個濾波電容C75和不控二極體Dl後，經限流電阻R69輸入到運放晶片的反相輸入端IN-，運放晶片的正相輸入端通過電阻R81接地，構成差分輸入。UA733差分放大器晶片的GlA和GlB引腳之間串聯電阻R65和可調電阻VR4，通過可調電阻來調整運放單元的增益，電阻阻值關係為R65+VR4=2K歐姆。第二路運放單元以及第三路運放單元均與局放電荷傳感器信號連接，與第一路運放單元區別僅在於差分放大器晶片連接不同阻值的電阻，第二路運放單元電阻阻值關係為R71+VR3=200歐姆，第三路運放單元電阻阻值關係為R74+VR5=20歐姆；三塊UA733差分放大器通過接入可調電阻的不同，經調試電阻VR3、VR4、VR5的阻值，最終實現三路不同增益的運放單元將輸入的局放電荷傳感器信號分別放大10倍、100倍、1000倍後輸出到後續信號處理電路。在進行電路調試時，為實現各電路不同增益的要求，先準備一臺示波器和信號發生器，信號發生器先設置原始信號強度比如lmV，由於第一、第二、第三路運放單元的增益分別為10、100、1000，所以調整各個運放單元中的可調電阻，直到示波器檢測到三路信號強度應分別為10mV、lOOmV、IOOOmV,完成使用前的調試。第一信號放大電路3中其他限流電阻均為33歐姆。
[0017]如圖3所示，第二信號放大電路4是一種超聲波信號檢測放大電路，包括型號為INA217AIP的儀表運算放大器，電阻R46、電阻R47、可調電阻VRl。超聲波傳感器的正極和電阻R46的一端連接儀表運算放大器的輸入信號正端VIN+,超聲波傳感器的負極和電阻R47的一端連接儀表運算放大器的輸入信號負端VIN-;電阻R46和電阻R47的另一端接地,可調電阻VRl連接在儀表運算放大器外接電阻引腳RGl和外接電阻引腳RG2之間。可調電阻VRl阻值為10歐姆，電阻R46和電阻R47為50歐姆。
[0018]電阻R46和電阻R47用來將傳感器輸出信號電流轉化信號電壓，以便後面放大器放大。通過放大倍數高、對輸入信號影響小、輸出穩定的INA217AIP的儀表運算放大器，將40KHz超聲波傳感器輸出的信號放大後輸出用於後續處理，通過可調電阻VRl來調整整個電路對超聲波傳感器輸出信號的放大倍數，使信號最高能放大1000倍。
[0019]如圖4所75,超聲波濾波電路6是一種基於局放檢測的超聲波檢測信號濾波電路，包括第阻R25、電阻R26、電阻R28、電容C35、電容C36、運算放大器。電阻R25的一端連接40KHz超聲波傳感器，電阻R25的另一端分別與電阻R26的一端、電容C35的一端、電容C36的一端連接；電阻R26的另一端接地，電容C36的另一端與第三電阻R28的一端以及運算放大器的反相輸入端連接；電容C35的另一端與所述電阻R28的另一端以及運算放大器的輸出端連接；運算放大器的正相輸入端接地，運算放大器的輸出端輸出濾波後的超聲波檢測信號。
[0020]如圖5所示的音頻功放電路，包括LM486音頻功放晶片、電阻R15、電阻R16、電容C38、電容C39、電容C40。其中，電阻R15的一端連接經超聲波濾波電路6濾波後的超聲波信號，電阻R15的另一端同時連接電阻R16的一端以及電容C40的一端；電阻R16的另一端分別連接電容C38的一端以及LM486音頻功放晶片的正相信號輸入端IN+ ;電容C38的另一端接地，電容C40的另一端連接LM486音頻功放晶片的反相信號輸入端IN- ；LM486音頻功放晶片的輸出放大信號到耳機插頭12。音頻信號經過電阻R15和R16分壓限流後，通過電容C40的選頻後，將外部40KHz的超聲波信號生成差頻信號，將頻率控制在2K輸入功放晶片LM486，通過功放晶片的放大作用，超聲波信號轉換成讓人耳能夠正常聽取聲波聲音的大小，輸出到外部耳機插頭。
[0021]TEV傳感器I用於檢測待查設備表面金屬部分產生電壓脈衝信號，在進行TEV測量時，TEV傳感器I通過電容耦合的方式將檢測的電荷量以電信號輸出後經第一信號放大電路3進行信號放大處理，然後通過比較電路8將放大後的信號和參考值作差運算，得到實際TEV值並存儲在數據存儲器7中，該參考值為檢測設備的背景噪聲值。然後通過數據輸出接口電路9將數據存儲器7中的實際TEV值顯示器10上顯示。另外，通過40KHz超聲波傳感器2檢測設備的超聲波信號時，由超聲波傳感器得到的一定頻率的高頻電流信號經第二信號放大電路4放大後輸入到超聲波濾波電路6，經濾波後的超聲波信號傳輸到音頻功放電路，通過38KHz的差頻電路，差頻後將頻率控制在2K左右讓人耳能夠正常聽取聲波聲音的大小並輸出信號到耳機插頭。通過同時對電荷量以及超聲波的檢測，提高電力設備局部放電檢測的準確性。本局部放電檢測器具有使用範圍廣泛、靈敏度和解析度高、抗幹擾能力強等優點。[0022]以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器，其特徵在於:包括TEV傳感器(I)、超聲波傳感器(2)、第一信號放大電路(3)、第二信號放大電路(4)、超聲波濾波電路(6)、數據存儲器(7)、比較電路(8)、數據輸出接口電路(9)、顯示器(10)、音頻功放電路(11)、耳機插頭(12);所述TEV傳感器⑴連接第一信號放大電路(3)的輸入端，所述第一信號放大電路⑶的輸出端連接比較電路⑶的輸入端，所述比較電路⑶的輸出端連接數據存儲器(7)，數據輸出接口電路(9)用於連接所述數據存儲器(7)和顯示器(10);所述超聲波傳感器(2)連接第二信號放大電路(4)的輸入端，所述第二信號放大電路(4)的輸出端連接超聲波濾波電路出)的輸入端，所述超聲波濾波電路出)的輸出端通過音頻功放電路(11)連接耳機插頭(12);其中，所述第二信號放大電路⑷包括型號為INA217AIP的儀表運算放大器，第一電阻(R46)、第二電阻(R47)、可調電阻(VRl);超聲波傳感器(2)的正極和第一電阻(R46)的一端連接儀表運算放大器的輸入信號正端(VIN+),超聲波傳感器的負極和第二電阻(R47)的一端連接儀表運算放大器的輸入信號負端(VIN-),所述第一電阻(R46)和第二電阻(R47)的另一端接地，可調電阻(VRl)連接在儀表運算放大器第一外接電阻引腳(RGl)和第二外接電阻引腳(RG2)之間。
2.根據權利要求1所述的一種基於超聲波信號檢測放大電路的局部放電檢測器，其特徵在於:所述超聲波傳感器為40KHz的超聲波傳感器。
【文檔編號】H03F3/45GK203775150SQ201420134119
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】趙培偉 申請人:三泰電力技術（南京）股份有限公司