一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀及多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀及多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置，三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀包括單片機(jī)、以及分別與單片機(jī)連接的電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、光電通信模塊和藍(lán)牙通信模塊；電場(chǎng)傳感模塊用于采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，磁場(chǎng)傳感模塊采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，光電通信模塊將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過(guò)單芯雙模光纖傳輸數(shù)據(jù)給終端設(shè)備；藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀與外部終端設(shè)備之間的無(wú)線通信。測(cè)試裝置包括分布式測(cè)量單元以及與分布式測(cè)量單元進(jìn)行藍(lán)牙通信的終端設(shè)備；分布式測(cè)量單元包括多個(gè)分別設(shè)置在多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)處的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)便，通信可靠，性價(jià)比高；使用方便。
【專利說(shuō)明】一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀及多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于交流輸變電工頻電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)是交流輸電線路和變電站的主要電磁環(huán)境參數(shù)，是衡量工程是否滿足環(huán)境要求的重要參數(shù)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和我國(guó)對(duì)輸變電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作的開(kāi)展，對(duì)工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)的檢測(cè)已成為一項(xiàng)重要工作。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中基于傳感器技術(shù)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的測(cè)量方案主要有:采用感應(yīng)片測(cè)量工頻電場(chǎng)，采用感應(yīng)線圈測(cè)量工頻磁場(chǎng)，采用機(jī)械感應(yīng)方式測(cè)量恒定電場(chǎng)，采用霍爾傳感器測(cè)量很定電場(chǎng)等；采集數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)單片機(jī)和嵌入式處理器等處理后，通過(guò)光纖等方式傳輸?shù)街鳈C(jī)，主機(jī)對(duì)測(cè)量點(diǎn)處的電場(chǎng)或磁場(chǎng)測(cè)量值進(jìn)行顯示。但是，目前的測(cè)試儀器都存在測(cè)量參數(shù)單一，參數(shù)的矢量性不明確，無(wú)法獲得待測(cè)區(qū)域的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間分布狀態(tài)。特別是單點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)只能代表某個(gè)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)狀態(tài)，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中無(wú)法確定待區(qū)域的場(chǎng)分布，不利于操作過(guò)程獲得最佳參數(shù)值。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀及多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置，旨在解決測(cè)量參數(shù)單一，參數(shù)的矢量性不明確，無(wú)法獲得待測(cè)區(qū)域的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的空間分布狀態(tài)的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]本實(shí)用新型提供了一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，包括單片機(jī)、以及分別與所述單片機(jī)連接的電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、光電通信模塊和藍(lán)牙通信模塊；所述電場(chǎng)傳感模塊用于采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，磁場(chǎng)傳感模塊用于采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，光電通信模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過(guò)單芯雙模光纖傳輸數(shù)據(jù)給終端設(shè)備；藍(lán)牙通信模塊用于實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀與外部終端設(shè)備之間的無(wú)線通信。
[0006]其中，所述磁場(chǎng)傳感模塊為PNI MicroMag3三軸磁場(chǎng)模塊。
[0007]其中，所述電場(chǎng)傳感模塊包括探頭和與所述探頭的輸出端連接的電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路，所述探頭為三個(gè)PCB圓形電極板，分別安裝在直角坐標(biāo)系三個(gè)互相垂直的方向，用于感應(yīng)待測(cè)點(diǎn)的三維電場(chǎng)強(qiáng)度；所述電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路采用型號(hào)為AD8253的增益可調(diào)放大電路。
[0008]其中，所述光電通信模塊米用0Cb3243/4243型單模單纖光收發(fā)一體模塊。
[0009]其中，所述藍(lán)牙通信模塊采用BLK-MD-BC04-B型主從一體藍(lán)牙通訊模塊。
[0010]本實(shí)用新型還提供了一種基于上述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置，包括分布式測(cè)量單元以及與所述分布式測(cè)量單元連接的終端設(shè)備；所述分布式測(cè)量單元包括多個(gè)分別設(shè)置在多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)處的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀；每個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀用于獲取該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)，多個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀獲取的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式匯聚到指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)，并由指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)通過(guò)藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備。
[0011]本實(shí)用新型采用三個(gè)兩兩垂直的工頻電場(chǎng)感應(yīng)片采集三個(gè)自由度的電場(chǎng)信息，在直角坐標(biāo)系中合成出測(cè)量點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量，采用PNI MicroMag3三軸磁場(chǎng)模塊采集測(cè)量點(diǎn)處的三個(gè)垂直方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度分量，在直角坐標(biāo)系中合成出測(cè)量點(diǎn)處的磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量，具有測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、科學(xué)、完備等特點(diǎn)；本實(shí)用新型采用藍(lán)牙通信模塊實(shí)現(xiàn)場(chǎng)區(qū)各電磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x與終端設(shè)備通信，具有操作簡(jiǎn)便，通信可靠，性價(jià)比高等特點(diǎn)；采用多點(diǎn)測(cè)量和插值擬合的方式獲得待測(cè)區(qū)域的電磁場(chǎng)矢量分布，具有數(shù)據(jù)完備，顯示直觀，使用方便，指導(dǎo)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型提供的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的模塊結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2是本實(shí)用新型提供的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置的模塊結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0015]圖1示出了本實(shí)用新型提供的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說(shuō)明，僅示出了與本實(shí)用新型相關(guān)的部分，詳述如下:
[0016]三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀包括單片機(jī)、電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、藍(lán)牙通訊模塊、光電通信模塊以及為整個(gè)裝置提供工作電能的電源模塊，電場(chǎng)傳感模塊包括探頭和與探頭的輸出端連接的電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路，探頭可以為三個(gè)PCB圓形電極板，分別安裝在直角坐標(biāo)系三個(gè)互相垂直的方向，用于感應(yīng)待測(cè)點(diǎn)的三維電場(chǎng)強(qiáng)度；電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路可以采用型號(hào)為AD8253的增益可調(diào)放大電路。電場(chǎng)傳感模塊從電場(chǎng)探頭獲取信號(hào)并調(diào)理后與單片機(jī)連接。所述磁場(chǎng)傳感器模塊從磁場(chǎng)探頭獲取信號(hào)并調(diào)理并與所述單片機(jī)連接。單片機(jī)與電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊以及環(huán)境參數(shù)測(cè)量模塊相連，并把處理后的信號(hào)傳輸給所述藍(lán)牙通訊模塊和所述單纖雙向光電通信模塊。藍(lán)牙通訊模塊一端與單片機(jī)相連，一端通過(guò)無(wú)線方式與電腦或帶藍(lán)牙的移動(dòng)設(shè)備相連。光電通信模塊一端與單片機(jī)相連，一端通過(guò)一根光纖與終端設(shè)備相連。
[0017]本實(shí)用新型中，電源模塊為高容量鋰離子電池和電源管理電路，電源控制電路可以通過(guò)外部適配器進(jìn)行充電，并有效保護(hù)工作電路和電池。電源模塊為可充電鋰電池，便于長(zhǎng)時(shí)間野外測(cè)量和攜帶。
[0018]工作時(shí)，單片機(jī)分別從電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊獲取待測(cè)點(diǎn)處的三維電場(chǎng)和三維磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中。當(dāng)單個(gè)測(cè)試裝置通過(guò)藍(lán)牙與終端設(shè)備通信是，由于藍(lán)牙模塊的地址唯一性，終端設(shè)備通過(guò)藍(lán)牙可以匹配多個(gè)測(cè)試裝置，獲取多個(gè)節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)參數(shù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)空間區(qū)域內(nèi)的分布式測(cè)量，反映一塊區(qū)域內(nèi)的電磁環(huán)境狀態(tài)。
[0019]在本實(shí)用新型中，光電模塊可以采用0Cb3243/4243單模單纖光收發(fā)一體模塊；藍(lán)牙模塊可以采用BLK-MD-BC04-B主從一體藍(lán)牙模塊；磁場(chǎng)模塊可以采用PNI MicroMag3三軸磁場(chǎng)模塊。
[0020]在本實(shí)用新型中，電場(chǎng)傳感模塊能夠采集三個(gè)自由度方向的電場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)三路獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理電路將微弱信號(hào)進(jìn)行放大處理，送入M3單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換端口。所述磁場(chǎng)傳感器模塊型號(hào)為PNI MicroMag3,能夠采集三個(gè)自由度的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過(guò)信號(hào)放大和A/D轉(zhuǎn)換后，以數(shù)字量的形式輸出給M3單片機(jī)；光電通信采用0Cb3243/4243型單模單纖光收發(fā)一體模塊，M3單片機(jī)通過(guò)光電通訊模塊與PC機(jī)采用光纖傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行遠(yuǎn)距離雙向通信。BLK-MD-BC04-B型主從一體藍(lán)牙通訊模塊與M3單片機(jī)直接相連，和其他場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量?jī)x的藍(lán)牙模塊和PC機(jī)、手機(jī)等其他終端的藍(lán)牙模塊進(jìn)行全雙工無(wú)線通訊。電源模塊為高容量鋰離子電池和電源管理電路，電源控制電路可以通過(guò)外部適配器進(jìn)行充電，并有效保護(hù)工作電路和電池。
[0021]電場(chǎng)傳感模塊由電場(chǎng)測(cè)量探頭和信號(hào)調(diào)理電路兩部分組成，其中電場(chǎng)測(cè)量探頭為三片PCB圓形電極板，分別安裝在直角坐標(biāo)系三個(gè)互相垂直的方向，測(cè)量三個(gè)方向的恒定電場(chǎng)強(qiáng)度分量；信號(hào)調(diào)理電路為基于芯片AD8253芯片的增益可調(diào)放大電路，實(shí)現(xiàn)在X1、X 10、X 100倍量程下的增益調(diào)節(jié)，擴(kuò)展了測(cè)量范圍。
[0022]本實(shí)用新型中磁場(chǎng)傳感采用PNI MicroMag3三軸磁場(chǎng)模塊，提高了測(cè)量結(jié)果的穩(wěn)定性、可靠性、一致性、精度，和測(cè)量范圍，大大縮小了磁場(chǎng)傳感器的體積，處理電路更簡(jiǎn)潔，便于系統(tǒng)集成；電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)強(qiáng)度采用三個(gè)自由度測(cè)量，更加真實(shí)表征待測(cè)點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)矢量，提高儀器的準(zhǔn)確性，可靠性。采用光纖和藍(lán)牙通信方式，可以通過(guò)藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)近距離的無(wú)線通信，包括電磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x之間和與外部帶藍(lán)牙模塊的終端設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線通信；可以通過(guò)光纖傳輸方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，光纖通信方式與其他電纜有線通信方式相比，不會(huì)引起空間電場(chǎng)分布的畸變，更準(zhǔn)確。
[0023]本實(shí)用新型還提供了一種基于上述三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置，其模塊結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括分布式測(cè)量單元以及與分布式測(cè)量單元連接的終端設(shè)備；分布式測(cè)量單元包括多個(gè)分別設(shè)置在多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)處的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀；每個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀用于獲取該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)，多個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀獲取的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式匯聚到指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)，并由指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)通過(guò)藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備。
[0024]本實(shí)用新型提供的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置可以消除設(shè)備只能測(cè)量單點(diǎn)位置的現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線分布式多節(jié)點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量。能便捷的、有效、準(zhǔn)確地測(cè)量空間位置的交流電場(chǎng)和磁場(chǎng)，為輸變電工程環(huán)境評(píng)價(jià)、研究交流輸電線路并行、交叉跨越等區(qū)域的電磁環(huán)境水平提供了科學(xué)監(jiān)測(cè)依據(jù)，方便和簡(jiǎn)化測(cè)量工作。
[0025]本實(shí)用新型提供的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置主要由待測(cè)區(qū)域內(nèi)合理分布的電磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備兩部分構(gòu)成，電磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x采用三維電場(chǎng)傳感模塊和磁場(chǎng)傳感模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)測(cè)采集，終端設(shè)備帶有專業(yè)的應(yīng)用軟件，可以對(duì)電磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值擬合，實(shí)現(xiàn)待測(cè)區(qū)域內(nèi)0.1m精度的電磁場(chǎng)測(cè)量值，可以用圖形和數(shù)值兩種形式顯示和存儲(chǔ)。本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)精確、科學(xué)、準(zhǔn)確、完備等特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便，終端設(shè)備信息處理算法簡(jiǎn)便，顯示直觀存儲(chǔ)方便，信息完整，能全面表征待測(cè)區(qū)域內(nèi)的電磁場(chǎng)分布狀態(tài)，對(duì)相關(guān)設(shè)備的參數(shù)測(cè)定、現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)、檢修和施工等有重要的指導(dǎo)意義，可以在電力系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。
[0026]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，包括單片機(jī)、以及分別與所述單片機(jī)連接的電場(chǎng)傳感模塊、磁場(chǎng)傳感模塊、光電通信模塊和藍(lán)牙通信模塊； 所述電場(chǎng)傳感模塊用于采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，磁場(chǎng)傳感模塊用于采集該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)，光電通信模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并通過(guò)單芯雙模光纖傳輸數(shù)據(jù)給終端設(shè)備；藍(lán)牙通信模塊用于實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀與外部終端設(shè)備之間的無(wú)線通?目。
2.如權(quán)利要求1所述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述磁場(chǎng)傳感模塊為PNIMicroMag3三軸磁場(chǎng)模塊。
3.如權(quán)利要求1所述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述電場(chǎng)傳感模塊包括探頭和與所述探頭的輸出端連接的電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路，所述探頭為三個(gè)PCB圓形電極板，分別安裝在直角坐標(biāo)系三個(gè)互相垂直的方向，用于感應(yīng)待測(cè)點(diǎn)的三維電場(chǎng)強(qiáng)度；所述電場(chǎng)信號(hào)調(diào)理電路采用型號(hào)為AD8253的增益可調(diào)放大電路。
4.如權(quán)利要求1所述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述光電通信模塊采用0Cb3243/4243型單模單纖光收發(fā)一體模塊。
5.如權(quán)利要求1所述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀，其特征在于，所述藍(lán)牙通信模塊采用BLK-MD-BC04-B型主從一體藍(lán)牙通訊模塊。
6.一種基于權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀的多節(jié)點(diǎn)分布式場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試裝置，其特征在于，包括分布式測(cè)量單元以及與所述分布式測(cè)量單元連接的終端設(shè)備； 所述分布式測(cè)量單元包括多個(gè)分別設(shè)置在多個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)處的三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀；每個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀用于獲取該測(cè)試節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)，多個(gè)三維場(chǎng)強(qiáng)測(cè)試儀獲取的場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線方式匯聚到指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)，并由指定測(cè)試節(jié)點(diǎn)通過(guò)藍(lán)牙通信傳輸給所述終端設(shè)備。
【文檔編號(hào)】G01R29/12GK204065245SQ201420417405
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】黃凱, 張廣洲, 唐信, 王威, 汪元紅, 董杰楚, 李牧, 吳念 申請(qǐng)人:武漢三江中電科技有限責(zé)任公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司