专利名称：手持式局放超声传感器校准器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于对高压电气设备局部放电故障进行检测时对所用超声
传感器进行校准的装置，属测量技术领域。
背景技术：
目前，检测高压电气设备局部放电量的方法主要有脉冲电流测量法和超声波检测 法。脉冲电流测量法虽然可以对被测设备的局部放电进行定量测量，但需要将被测设备停 止运行，然后外加试验电压进行测量，而且利用这种方法对电容量大的设备(如电力并联 电容器)进行测量时，灵敏度会大幅下降。超声检测法是利用局部放电量超生传感器对高 压电气设备中因局部放电所产生的超声信号进行检测，这种方法虽然可以实时、在线对局 部放电进行检测、定位，但由于以往的测量方法无法对超声波进行准确定量，致使超声检测 法不能对放电量的大小进行测量。另外，目前的定量装置体积庞大、操作繁琐，只能够在实 验室中使用。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足、提供一种体积小、操作方便的手持 式局放超声传感器校准器。 本实用新型所述问题是以下述技术方案实现的 —种手持式局放超声传感器校准器，构成中包括金属外壳、传感器定位托盘、压电 晶片和晶片驱动电路组成，所述传感器定位托盘固定于金属外壳上，其周边设有与被测超 声传感器的工作面相匹配的限位凸缘，下部设有软铁环，所述压电晶片安装于传感器定位 托盘中部的凹槽内且与被测超声传感器的超声接受部位相对，所述晶片驱动电路安装于金 属外壳内，其信号输出端接压电晶片。 上述手持式局放超声传感器校准器，所述晶片驱动电路由方波发生电路、放大与 稳压电路和调压电路组成，所述方波发生电路由单片机构成；所述放大与稳压电路由三极 管、稳压管和电阻构成，所述三极管的基极经第一电阻接单片机的P1.2/T0端，第二电阻是 其集电极负载，发射极依次经第三电阻和稳压管接电源负极；所述调压电路由电位器、转换 开关、运算放大器和电阻构成，所述电位器、第四电阻、第五电阻、第六电阻依次串联成分压 电路后接稳压管的输出电压，所述运算放大器接成电压跟随器，其输入端经转换开关接分 压电路的三个输出信号，输出端经第七电阻接压电晶片。 本实用新型利用模拟给定状态下局部放电产生的超声参数数值，对超声波测量装 置进行校准，使校准后的超声波测量装置可监测被测设备局部放电信号的大小。传感器定 位托盘用于与超声传感器的工作面对接，其周边的限位凸缘可保证压电晶片与被测超声传 感器的超声接受部位对准，软铁环可与传感器上的磁铁相互吸引，保证传感器稳固；晶片驱 动电路用于产生不同频率和幅值的电压脉冲信号，以适应不同的超声传感器。本实用新型 不仅能够对超声波测量系统进行校准，而且体积小、操作简单，适合现场试验使用。以下结合附图对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构示意图(将电路板自金属外壳移出一部分)；[0010] 图2是剖视图； 图3是晶片驱动电路的电原理框图；[0012] 图4是晶片驱动电路的电原理图。 图中各标号为Q、三极管；D、稳压管；W、电位器；F、运算放大器；K、转换开关；P、信号输出接口 ；R1 R9、电阻；U1、单片机；1、后挡板，2、电池，3、支撑板；4、金属外壳；5、软铁环；6、定位托盘；8、前挡板；9、支撑柱；10、电路板；11、填充物；12、压电晶片；13、膜片。
具体实施方式本实用新型的校准原理高压电气设备内部发生放电时，会伴随着产生超声波，通过测量超声波的强度可得知放电量的大小。本装置利用压电晶片会随着电压强弱的变化产生相应强弱变化的超声波来模拟放电产生超声波的大小。 参看图1、图2，该装置采用金属外壳4，压电晶片12嵌入定位托盘6当中，定位托盘6设计成中间凹陷边沿凸起形状，即周边设有限位凸缘，以限制超声传感器的位置，使压电晶片12与被校准的超声传感器接受部位位置更好的对应，且距离一定，提高装置的有效性和一致性。压电晶片12和定位托盘6之间用填充物11填充，填充物11起到固定和防止托盘产生共振的作用，软铁环5套入定位托盘6内，用三角形分布的定位孔将定位托盘6、软铁环5固定在金属外壳上，软铁环5用来固定放入定位托盘6的传感器，压电晶片12底部与电路板10连接完成从电压到声波的转换。电路板10通过支撑柱9与金属外壳4上面板和支撑板3接触使电路板10稳固，电池2通过支撑板3上的卡槽限位固定，支撑板3嵌入金属外壳上的卡槽，前挡板8通过挡板上的固定孔用螺钉固定在金属外壳4前侧，后挡板l通过固定孔固定在金属外壳后侧，前后挡板分别对支撑板和电路板起到了限位作用，使电路板固定牢固。压电晶片12的一边紧贴膜片13组成超声波信号的共振与发射部分。[0016] 需要说明的是，图1中的压电晶片12和填充物11位于定位托盘6中心的的凹槽内，图1中把它们画在凹槽外部是为了能够清楚地表达该部分的结构。[0017] 参看图4，单片机P89LPC901产生一定频率的方波信号，该信号经功率管Q放大功率后通过稳压管D稳压，输出电压为3V的方波，再经电位器W和电阻R4至R6组成的分压电路调整电压，产生三个不同幅值的方波信号，转换开关K用于选取合适幅值的电压信号，所选信号经由运算放大器F和电阻R9构成的电压跟随器放大后驱动压电晶片Y产生超声波，P1为电信号输出接口。
权利要求一种手持式局放超声传感器校准器，其特征是，构成中包括金属外壳(4)、传感器定位托盘(6)、压电晶片(12)和晶片驱动电路组成，所述传感器定位托盘(6)固定于金属外壳(4)上，其周边设有与被测超声传感器的工作面相匹配的限位凸缘，下部设有软铁环(5)，所述压电晶片(12)安装于传感器定位托盘(6)中部的凹槽内且与被测超声传感器的超声接受部位相对，所述晶片驱动电路安装于金属外壳(4)内，其信号输出端接压电晶片(12)。
2. 根据权利要求1所述手持式局放超声传感器校准器，其特征是，所述晶片驱动电路 由方波发生电路、放大与稳压电路和调压电路组成，所述方波发生电路由单片机(Ul)构 成；所述放大与稳压电路由三极管(Q)、稳压管(D)和电阻构成，所述三极管(Q)的基极经 第一电阻(Rl)接单片机(Ul)的P1.2/T0端，第二电阻(R2)是其集电极负载，发射极依次 经第三电阻(R3)和稳压管(D)接电源负极；所述调压电路由电位器(W)、转换开关(K)、运 算放大器(F)和电阻构成，所述电位器(W)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电阻(R6) 依次串联成分压电路后接稳压管(D)的输出电压，所述运算放大器(F)接成电压跟随器，其 输入端经转换开关(K)接分压电路的三个输出信号，输出端经第七电阻(R7)接压电晶片 (12)。
专利摘要一种手持式局放超声传感器校准器，用于解决超声传感器的校准问题。其技术方案是它包括金属外壳、传感器定位托盘、压电晶片和晶片驱动电路，所述传感器定位托盘固定于金属外壳上，其周边设有与被测超声传感器的工作面相匹配的限位凸缘，下部设有软铁环，所述压电晶片安装于传感器定位托盘中部的凹槽内且与被测超声传感器的超声接受部位相对，所述晶片驱动电路安装于金属外壳内，其信号输出端接压电晶片。本实用新型不仅能够满足对超声波测量系统进行校准的需要，而且体积小、操作简单，适合现场试验使用。
文档编号G01R35/00GK201464634SQ200920104768
公开日2010年5月12日 申请日期2009年9月8日 优先权日2009年9月8日
发明者何平, 刘大永, 景崇友, 杜玉新, 赵秀生, 齐铁东 申请人:保定天威集团有限公司;保定天威新域科技发展有限公司