用於獲取寬頻超聲信號的裝置製造方法

2023-06-09 10:40:41 1

用於獲取寬頻超聲信號的裝置製造方法
【專利摘要】為解決超聲波局部放電檢測過程中由於傳感器響應頻帶不夠造成的超聲信號波形失真的難題，本發明提供了一種用於獲取寬頻超聲信號的裝置，由第一超聲傳感器、第一前置放大器、第二超聲傳感器、第二前置放大器、電阻器和信號輸出端子組成。本產品的有益技術效果是：利用常用的窄帶傳感器及通過組合的方式，獲得具有寬頻率響應範圍的超聲信號傳感裝置，避免超聲傳感裝置造成的信號波形畸變，在獲取超聲信號的同時可以保持信號波形特徵，為實現依據超聲信號波形特徵進行GIS設備內部狀態診斷提供了基礎。
【專利說明】用於獲取寬頻超聲信號的裝置【技術領域】[0001]本發明屬於氣體絕緣金屬封閉開關設備(Gas Insulated Switchgear, GIS)超聲 局部放電檢測【技術領域】，特別是涉用於獲取寬頻超聲信號的裝置，可以獲取GIS設備局部 放電產生的各個頻段範圍內的超聲信號，從而避免傳感器響應頻率範圍窄導致的超聲信號 波形畸變。【背景技術】[0002]以六氟化硫(SF6)為絕緣介質的GIS也稱封閉式組合電器與常規電器相比，GIS具 有佔地面積小、結構緊湊、電磁兼容性好、運行安全可靠等優點，在電力系統中的應用越來 越廣泛。但由於其結構複雜、製造質量要求高；檢修時間長，停電範圍影響大，而且檢修工藝 要求十分精細，稍有不慎就可能會造成檢修質量問題。[0003]開展GIS設備局部放電檢測對於及時掌握設備內部缺陷狀況，實現設備的狀態評 價和風險評估，實現GIS設備的狀態檢修具有重要意義。作為一種常用的局部放電檢測方 法，超聲波局部放電檢測技術由於可以避開現場電磁幹擾，在GIS設備的局部放電檢測中 起著重要作用。但現有超聲波局部放電檢測技術在實際應用過程中存在技術難題:一則，超 聲局部放電檢測系統的傳感器響應頻帶範圍無法覆蓋到很寬的範圍，從而導致檢測到超聲 信號波形畸變，無法反應原始放電的超聲信號波形特徵；二則，由於缺乏針對原始放電的超 聲信號波形特徵的檢測工具，導致在GIS設備局部放電檢測中只能關注超聲信號的強度信 息，而忽略了超聲信號的波形特徵的研究與分析，造成檢測上的偏差。
【發明內容】
[0004]為在進行超聲波局部放電檢測過程中儘量增大傳感器的響應頻帶範圍，真實的反 映原始放電的超聲波信號波形特徵，實現依據波形特徵對設備內部狀態的分析和診斷，本 發明提供了一種用於獲取寬頻超聲信號的裝置。具體的結構方案設計如下:用於獲取寬頻超聲信號的裝置，由第一超聲傳感器11、第一前置放大器12、第二超聲 傳感器21、第二前置放大器22、電阻器3和信號輸出端子4組成；其中，第一超聲傳感器11與第二超聲傳感器21均負責把超聲信號轉換為電信號,其 中，第一超聲傳感器11的頻率響應範圍在50kHz?200 kHz (千赫茲)，第二超聲傳感器21 的頻率響應範圍在20kHz?180 kHz ；第一前置放大器12與第二前置放大器22均負責將接收到的電信號增強的作用，第一 前置放大器12與第二前置放大器22分別設有一個信號輸入端、一個信號輸出端和一個接 地端；其中，第一超聲傳感器11的信號輸出端與第一前置放大器12的信號輸入端相連接， 第二超聲傳感器21的信號輸出端與第二前置放大器22的信號輸入端相連接；電阻器3負責將接收到的電信號進行疊加和匯集處理，其中，第一前置放大器12的信 號輸出端與第二前置放大器22的信號輸出端共同連接在電阻器3的一端,第一前置放大器 12的接地端與第二前置放大器22的接地端共同連接在電阻器3的另一端；電阻器3的兩端並聯有信號輸出端子4。[0005]本發明的有益技術效果是本產品利用常用的窄帶傳感器(頻率響應範圍分別在50kHz?200 kHz,20kHz?180 kHz和200kHz?1000 kHz的超聲傳感器)及通過組合的方式，獲得具有寬頻率響應範圍 的超聲信號傳感裝置，避免超聲傳感裝置造成的信號波形畸變，在獲取超聲信號的同時可 以保持信號波形特徵，為實現依據超聲信號波形特徵進行GIS設備內部狀態診斷提供了基 礎。【專利附圖】

【附圖說明】[0006]圖1為本發明的電路結構簡圖。[0007]圖2為實施例2的電路結構簡圖。[0008]上圖中序號:電阻器3、信號輸出端子4、第一超聲傳感器11、第一前置放大器12、 第二超聲傳感器21、第二前置放大器22、第三超聲傳感器51、第三前置放大器52。【具體實施方式】[0009]下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。[0010]實施例1參見圖1，用於獲取寬頻超聲信號的裝置，由第一超聲傳感器11、第一前置放大器12、 第二超聲傳感器21、第二前置放大器22、電阻器3和信號輸出端子4組成；其中，第一超聲傳感器11與第二超聲傳感器21均負責把超聲信號轉換為電信號， 其中，第一超聲傳感器11為美國物理聲學公司的RlOT型超聲傳感器，其頻率響應範圍在 50kHz?200 kHz ;第二超聲傳感器21為美國物理聲學公司的D9241A型超聲傳感器，其頻 率響應範圍在20kHz?180 kHz ；第一前置放大器12與第二前置放大器22均負責將接收到的電信號增強的作用，均採 用美國物理聲學公司的2/4/6C型低噪聲寬頻帶超聲前置放大器；第一前置放大器12與第 二前置放大器22分別設有一個信號輸入端、一個信號輸出端和一個接地端；其中，第一超 聲傳感器11的信號輸出端與第一前置放大器12的信號輸入端相連接，第二超聲傳感器21 的信號輸出端與第二前置放大器22的信號輸入端相連接；電阻器3負責將接收到的電信號進行疊加和匯集處理，其中，第一前置放大器12的信 號輸出端與第二前置放大器22的信號輸出端共同連接在電阻器3的一端,第一前置放大器 12的接地端與第二前置放大器22的接地端共同連接在電阻器3的另一端；電阻器3的兩端並聯有信號輸出端子4，信號輸出端子4為標準的BNC規格的接線頭。[0011]此外，電阻器3的阻值不小於50 Ω。[0012]實施例2參見圖2，前同實施例1所述的電路結構，此外，還設有第三超聲傳感器51和第三前置 放大器52,其中,第三超聲傳感器51負責把超聲信號轉換為電信號,且第三超聲傳感器51 的頻率響應範圍在200kHz?1000 kHz ;本例中，第三超聲傳感器51為美國物理聲學公司 生產的RSOs型超聲傳感器；第三前置放大器52負責將接收到的電信號進行疊加和匯集處 理，本例中的第三前置放大器52採用美國物理聲學公司的2/4/6C型低噪聲寬頻帶超聲前置放大器；第三前置放大器52設有一個信號輸入端、一個信號輸出端和一個接地端；其中， 第三超聲傳感器51的信號輸出端與第三前置放大器52的信號輸入端相連接；第一前置放大器12的信號輸出端與第二前置放大器22的信號輸出端的連接節點同第 三前置放大器52的信號輸出端相連接；第一前置放大器12的接地端與第二前置放大器22 的接地端的連接節點同第三前置放大器52的接地端相連接。[0013]此外，第一前置放大器12、第二前置放大器22和第三超聲傳感器51既可以直接 通過導線從電源上單獨取電，也可以同過導線從與信號輸出端子4相連接的檢測儀器上取 電。
【權利要求】
1.用於獲取寬頻超聲信號的裝置，其特徵在於，由第一超聲傳感器(11)、第一前置放 大器(12)、第二超聲傳感器(21)、第二前置放大器(22)、電阻器(3)和信號輸出端子(4)組 成；其中，第一超聲傳感器(11)與第二超聲傳感器(21)均負責把超聲信號轉換為電信號， 其中，第一超聲傳感器(11)的頻率響應範圍在50kHz?200 kHz，第二超聲傳感器(21)的 頻率響應範圍在20kHz?180 kHz ；第一前置放大器(12)與第二前置放大器(22)均負責將接收到的電信號增強的作用， 第一前置放大器(12)與第二前置放大器(22)分別設有一個信號輸入端、一個信號輸出端 和一個接地端；其中,第一超聲傳感器(11)的信號輸出端與第一前置放大器(12)的信號輸 入端相連接，第二超聲傳感器(21)的信號輸出端與第二前置放大器(22)的信號輸入端相 連接；電阻器(3)負責將接收到的電信號進行疊加和匯集，其中，第一前置放大器(12)的信 號輸出端與第二前置放大器(22)的信號輸出端共同連接在電阻器(3)的一端,第一前置放 大器(12)的接地端與第二前置放大器(22)的接地端共同連接在電阻器(3)的另一端；電阻器(3)的兩端並聯有信號輸出端子(4)。
2.根據權利要求1所述的用於獲取寬頻超聲信號的裝置，其特徵在於，電阻器(3)的阻 值不小於50 Ω。
3.根據權利要求1所述的用於獲取寬頻超聲信號的裝置，其特徵在於，還設有第三超 聲傳感器(51)和第三前置放大器(52),其中，第三超聲傳感器(51)負責把超聲信號轉換為 電信號，且第三超聲傳感器(51)的頻率響應範圍在200kHz?1000 kHz ;第三前置放大器 (52 )負責將接收到的電信號進行疊加和匯集處理，第三前置放大器(52 )設有一個信號輸入 端、一個信號輸出端和一個接地端；其中，第三超聲傳感器(51)的信號輸出端與第三前置放大器(52)的信號輸入端相連接；第一前置放大器(12)的信號輸出端與第二前置放大器(22)的信號輸出端的連接節點 同第三前置放大器(52)的信號輸出端相連接；第一前置放大器(12)的接地端與第二前置 放大器(22)的接地端的連接節點同第三前置放大器(52)的接地端相連接。
【文檔編號】G01R31/12GK103605050SQ201310510379
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月26日 優先權日:2013年10月26日
【發明者】朱太雲, 楊道文, 葉劍濤, 程登峰, 李偉 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司電力科學研究院