一種自動識別聲學(xué)檢測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及電力工業(yè)檢測設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀。它包括信號集控系統(tǒng)、振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分別與信號集控系統(tǒng)連接并受控于信號集控系統(tǒng)。本新型通過振動激勵與拾取系統(tǒng)實現(xiàn)對支柱瓷絕緣子等被測體的檢測，由信號集控系統(tǒng)向振動激勵與拾取系統(tǒng)發(fā)送控制信號并對接收的信號進行頻譜分析，根據(jù)主頻和缺陷波譜實現(xiàn)缺陷的自動判斷和識別，通過人機交互系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)實時顯示和語音提示是否有缺陷，以便及時補測數(shù)據(jù)；利用數(shù)據(jù)終端管理系統(tǒng)管理測試結(jié)果，并可以與歷史數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)其潛在的問題；其功能原理簡單，具有很強的實用性。
【專利說明】—種自動識別聲學(xué)檢測儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力工業(yè)檢測設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種可對支柱瓷絕緣子進行檢測的自動識別振動聲學(xué)檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]支柱絕緣子是發(fā)電廠和變電站運行的重要組成設(shè)備，大量使用于電力系統(tǒng)中的瓷支柱絕緣子起著支撐導(dǎo)線、斷路器和高壓開關(guān)作用，一旦斷裂會引發(fā)大面積短路、接地、甚至造成附近工作人員的傷亡。預(yù)防的關(guān)鍵是在絕緣子運行過程中，提前檢出它們外部和內(nèi)部各種裂紋及機械強度降低等缺陷，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的補救措施，從而避免事故的發(fā)生。
[0003]傳統(tǒng)對支柱絕緣子的檢測需要在停電情況下進行，不僅在檢測效率低，而且很多時候缺乏實施條件。而振動聲學(xué)檢測支柱瓷絕緣子可以帶電檢測且檢測速度快。相比于超聲與紅外檢測有獨特的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)簡單、具有自動識別功能、方便實用、檢測效率高的自動識別振動聲學(xué)裝置。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種自動識別振動聲學(xué)檢測儀,它包括信號集控系統(tǒng)、振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，所述振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分別與信號集控系統(tǒng)連接并受控于信號集控系統(tǒng)；
[0007]所述信號集控系統(tǒng)向振動激勵與拾取系統(tǒng)輸出控制信號并采集、分析、處理、存儲由振動激勵與拾取系統(tǒng)反饋的檢測數(shù)據(jù)；
[0008]所述振動激勵與拾取系統(tǒng)根據(jù)控制信號產(chǎn)生振動波并將振動波施加給被測體后，所述振動激勵與拾取系統(tǒng)拾取被測體的振動信號并將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋給信號集控系統(tǒng)；
[0009]所述人機交互系統(tǒng)接收外界輸入的信號并實時顯示信號集控系統(tǒng)輸出的檢測信息；
[0010]所述終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)獲取信號集控系統(tǒng)內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)信息并對檢測數(shù)據(jù)信息進行分析處理和存儲管理。
[0011]優(yōu)選地，所述振動激勵與拾取系統(tǒng)包括聲波激勵裝置和信號拾取裝置；所述聲波激勵裝置根據(jù)控制信號產(chǎn)生振動聲波并將振動聲波施加給被測體；所述信號拾取裝置檢測被測體的振動信號并將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋給信號集控系統(tǒng)。
[0012]優(yōu)選地，所述聲波激勵裝置包括依次串接在信號集控系統(tǒng)與被測體之間的轉(zhuǎn)換電路、功率放大電路、換能器和機械放大單元。
[0013]優(yōu)選地，所述機械放大單元包括與被測體連接的導(dǎo)聲桿和控制導(dǎo)聲桿動作的壓晶片和彈性結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選地，所述信號拾取裝置包括依次串接在信號集控系統(tǒng)與被測體之間加速度傳感器、高通濾波電路、程控放大電路、抗混疊濾波電路、信號放大電路和保護電路。
[0015]優(yōu)選地，所述信號集控系統(tǒng)包括主控芯片，所述主控芯片還連接有片外存儲單元。
[0016]優(yōu)選地，所述人機交互系統(tǒng)包括一串口觸摸屏，所述串口觸摸屏連接有語音播報模塊和按鍵控制單元。
[0017]優(yōu)選地，所述人機交互系統(tǒng)包括一液晶顯示屏，所述液晶顯示屏連接有按鍵控制單元。
[0018]由于采用了上述方案，本新型通過振動激勵與拾取系統(tǒng)實現(xiàn)對支柱瓷絕緣子等被測體的檢測，由信號集控系統(tǒng)向振動激勵與拾取系統(tǒng)發(fā)送控制信號并對接收的信號進行頻譜分析，根據(jù)主頻和缺陷波譜實現(xiàn)缺陷的自動判斷和識別，通過人機交互系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)實時顯示和語音提示是否有缺陷，以便及時補測數(shù)據(jù)，提高了對支柱瓷絕緣子檢測的效率和可靠性；利用數(shù)據(jù)終端管理系統(tǒng)管理測試結(jié)果，并可以與歷史數(shù)據(jù)進行對比發(fā)現(xiàn)其潛在的問題；其功能原理簡單、自動化控制，具有很強的實用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例的系統(tǒng)原理框圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
【具體實施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0022]如圖1和圖2所示，本實用新型提供的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，它包括信號集控系統(tǒng)10、振動激勵與拾取系統(tǒng)20、人機交互系統(tǒng)30和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)40,振動激勵與拾取系統(tǒng)20、人機交互系統(tǒng)30和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)40分別與信號集控系統(tǒng)10連接并受控于信號集控系統(tǒng)10。
[0023]其中，信號集控系統(tǒng)10分為上端和下端兩部分，上端負責(zé)振動信號激勵、拾取、頻譜分析、自動識別；下端負責(zé)控制人機交互系統(tǒng)30，上端和下端之間通過藍牙、無線wif1、紅外或zigbee等無線通信技術(shù)進行通信，其包括主控芯片11，主控芯片11可根據(jù)具體設(shè)計需求采用32位定點DSP芯片，以使信號集控系統(tǒng)10起到控制核心的作用部分，其輸出一定形式的控制信號給振動激勵與拾取系統(tǒng)20，使振動激勵與拾取系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的振動波；同時接收振動激勵與拾取系統(tǒng)20檢測到的數(shù)據(jù)信號進行采樣；然后對采樣數(shù)據(jù)進行分析處理；并將處理結(jié)果發(fā)送至終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)40進行存儲，從而避免將每次測得的數(shù)據(jù)全部存儲至數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)40 ;與此同時通過人機交互系統(tǒng)30將檢測數(shù)據(jù)處理結(jié)果進行實時顯示。另外，為滿足數(shù)據(jù)存儲和運算的需要以及實現(xiàn)功能擴展，主控芯片11還連接有片外存儲單元12。
[0024]振動激勵與拾取系統(tǒng)20則包括聲波激勵裝置和信號拾取裝置；聲波激勵裝置的作用在于根據(jù)信號集控系統(tǒng)發(fā)出的控制信號產(chǎn)生振動聲波并將振動聲波施加給被測體50 ；而信號拾取裝置的作用則在于檢測被測體50的振動信號并將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋給信號集控系統(tǒng)10。
[0025]為實現(xiàn)自動識別及檢測的可靠性，聲波激勵裝置包括依次串接在信號集控系統(tǒng)10與被測體50之間的轉(zhuǎn)換電路21、功率放大電路22、換能器23和機械放大單元24，而機械放大單元24可由與被測體50連接的導(dǎo)聲桿和控制導(dǎo)聲桿動作的壓晶片(壓晶片為電磁式或磁致伸縮式)和彈性結(jié)構(gòu)組成，轉(zhuǎn)換電路21可根據(jù)設(shè)計需求選擇D/A方式，也可采用成本相對低廉的PWM波+硬件濾波的方式進行信號的輸出。信號拾取裝置則包括依次串接在信號集控系統(tǒng)10與被測體50之間加速度傳感器25、高通濾波電路26、程控放大電路27、抗混疊濾波電路28、信號放大電路29和保護電路291。其中，由于支柱瓷絕緣子等被測體50的固有頻率范圍一般在lk-lOkHz之間，因此該頻率范圍內(nèi)的振動信號為有效振動信號；加速度傳感器25可根據(jù)實際情況采用頻率范圍在0.3-12000Hz(±10%)，分辨率為0.0002g，輸出電壓范圍在8-12V之間的壓電型加速度傳感器實現(xiàn)。由于支柱瓷絕緣子等被測體50在振動聲學(xué)檢測中的振動響應(yīng)的有效頻率范圍為lk-10kHz，故高通濾波電路26的主要作用是濾除振動信號的直流分量，為減少輸出阻抗，增加電壓跟隨器。而當(dāng)振動信號幅值較小時，轉(zhuǎn)換電路21的采樣量程得不到充分利用，故通過程控放大電路27對振動信號進行程控放大。由于輸入的信號有可能超過轉(zhuǎn)換電路21的采樣量程從而造成相應(yīng)元器件的燒毀，因此信號需要經(jīng)過保護電路291的過壓保護才能進行采樣。
[0026]人機交互系統(tǒng)30接收由操作人員控制形成的外界輸入的信號，以決定檢測儀的啟動和控制方式等，同時實時顯示信號集控系統(tǒng)10輸出的檢測信息并以聲音信號的輸出作為檢測結(jié)束標(biāo)志和結(jié)果異常標(biāo)志，以顯示的數(shù)字信號輸出檢測結(jié)果；本實施例的人機交互系統(tǒng)30可根據(jù)實際設(shè)計情況進行技術(shù)方案選擇，即可采用串口觸摸屏配裝語音播報模塊和按鍵控制單元的方式，也可采用液晶顯示屏配裝按鍵控制單元和蜂鳴器的方式。
[0027]終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)40獲取信號集控系統(tǒng)10內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)信息并對檢測數(shù)據(jù)信息進行統(tǒng)一的分析處理和存儲管理。以使信號集控系統(tǒng)10通過比較歷史數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)被測體50的異常情況，進行相應(yīng)的跟蹤檢測。
[0028]另外，本實施例的檢測儀上還具有頂桿到達限定位置的檢測功能，其可采用“磁鐵+霍爾元件”的組成結(jié)構(gòu)或者采用“光電傳感器”或者采用“行程開關(guān)”的組成結(jié)構(gòu)。
[0029]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:它包括信號集控系統(tǒng)、振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，所述振動激勵與拾取系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)分別與信號集控系統(tǒng)連接并受控于信號集控系統(tǒng)； 所述信號集控系統(tǒng)向振動激勵與拾取系統(tǒng)輸出控制信號并采集、分析、處理、存儲由振動激勵與拾取系統(tǒng)反饋的檢測數(shù)據(jù)； 所述振動激勵與拾取系統(tǒng)根據(jù)控制信號產(chǎn)生振動波并將振動波施加給被測體后，所述振動激勵與拾取系統(tǒng)拾取被測體的振動信號并將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋給信號集控系統(tǒng)； 所述人機交互系統(tǒng)接收外界輸入的信號并實時顯示信號集控系統(tǒng)輸出的檢測信息； 所述終端數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)獲取信號集控系統(tǒng)內(nèi)的檢測數(shù)據(jù)信息并對檢測數(shù)據(jù)信息進行分析處理和存儲管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述振動激勵與拾取系統(tǒng)包括聲波激勵裝置和信號拾取裝置；所述聲波激勵裝置根據(jù)控制信號產(chǎn)生振動聲波并將振動聲波施加給被測體；所述信號拾取裝置檢測被測體的振動信號并將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號反饋給信號集控系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述聲波激勵裝置包括依次串接在信號集控系統(tǒng)與被測體之間的轉(zhuǎn)換電路、功率放大電路、換能器和機械放大單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述機械放大單元包括與被測體連接的導(dǎo)聲桿和控制導(dǎo)聲桿動作的壓晶片和彈性結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述信號拾取裝置包括依次串接在信號集控系統(tǒng)與被測體之間加速度傳感器、高通濾波電路、程控放大電路、抗混置濾波電路、彳目號放大電路和保護電路。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述信號集控系統(tǒng)包括主控芯片，所述主控芯片還連接有片外存儲單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述人機交互系統(tǒng)包括一串口觸摸屏，所述串口觸摸屏連接有語音播報模塊和按鍵控制單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種自動識別振動聲學(xué)檢測儀，其特征在于:所述人機交互系統(tǒng)包括一液晶顯示屏，所述液晶顯示屏連接有按鍵控制單元。
【文檔編號】G01N29/12GK203519565SQ201320602052
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】何輝, 張偉, 鄧煒興 申請人:東莞市榮平電氣科技有限公司, 清華大學(xué)