油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法
【专利摘要】本发明涉及油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法。所述油中微水测量变送器包括电容式湿度敏感元件；电容测量电路，用于根据所述电容式湿度敏感元件的电容值产生电容测量信号；电阻式温度敏感元件；电阻测量电路，用于根据所述电阻式温度敏感元件的电阻值产生电阻测量信号；MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号以通过输出电路输出；及供电模块，用于为所述油中微水测量变送器提供电源。本发明油中微水测量变送器具有硬件成本低的优点、且测量精度高、稳定性好。
【专利说明】油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力设备，更具体地说，涉及一种用于监测电力变压器的油中微水测量变送器及油中温湿度实时在线监测的方法。
【背景技术】
[0002]变压器油是电力变压器内部重要的绝缘介质，它在电力变压器中主要起绝缘、冷却和消弧的作用，油质的优劣直接影响到变压器的电气性能。所以变压器油中在运行过程中必须有一定的电气绝缘强度。尽管变压器油中的微水含量很小，但是对油的绝缘性能却有很大影响。水分不仅能降低绝缘系统的击穿电压和增加介质损耗，而且它将直接参与油纸纤维等高分子材料的化学降解反应，促使这些材料降解老化，从而加速绝缘系统各项性能的劣化。这是一个随变压器运行时间而逐渐发展不可逆的历史过程。因此，变压器油中微水含量的检查对设备安全、稳定运行有十分重要的意思。所以，对变压器油中微水的含量进行实时在线监测是对变压器进行维护和检修的重要依据。
[0003]现有检测油中温湿度的技术方案中，如图1所示，湿度检测一般采用市场上面可以检测湿度的专用集成模块来检测，感测数据在湿度测试模块中进行处理，MCU通过IIC总线直接读取湿度值；用于检测温度的芯片非常多，如DS18B20或者同类型的替代产品，同样感测数据在温度测试模块中进行处理，MCU通过单总线就可以直接读取当前温度值。由于采用专用集成模块检测湿度和温度，现有技术存在硬件成本高的缺陷。
[0004]另外，现有的湿度测试模块在对微量水分含量的检测方面，精度达不到要求，因此无法精确地检测油中微量水分。同时还存在稳定性差的问题。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于，针对现有油中微水测量变送器硬件成本高的缺陷，提供一种使用分立传感元件测量温度和湿度的油中微水测量变送器，以及使用该油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种油中微水测量变送器，包括:
[0007]电容式湿度敏感元件；
[0008]电容测量电路，用于测量所述电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号;
[0009]电阻式温度敏感元件；
[0010]电阻测量电路，用于测量所述电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号;
[0011]MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号;
[0012]输出电路,用于输出所述湿度信息输出信号和温度信息输出信号；及
[0013]供电模块，用于将外部的电源通过DC/DC转换得到所述油中微水测量变送器中各电路部件需要的电源。
[0014]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述电容测量信号和所述电阻测量信号为模拟信号，所述油中微水测量变送器还包括:
[0015]模数转换电路，用于将所述电容测量电路和电阻测量电路输出的模拟信号转换成数字信号后传送至所述MCU控制单元。
[0016]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述电容式湿度敏感元件为高分子薄膜电容式湿度敏感元件，所述电容测量电路包括:
[0017]参考电容和用于为所述参考电容充电的第一恒流源；
[0018]并联于所述参考电容的第一模拟开关，所述第一模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述参考电容提供放电通道；
[0019]用于为所述电容式湿度敏感元件充电的第二恒流源，其中第二恒流源与第一恒流源性能参数相同；
[0020]并联于所述电容式湿度敏感元件的第二模拟开关，所述第二模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述电容式湿度敏感元件提供放电通道；
[0021]第一仪用放大器，用于对参考电容与电容式湿度敏感元件的电压差进行放大；其中所述参考电容的电压传送至第一仪用放大器的第一输入端；所述电容式湿度敏感元件的电压传送至第一仪用放大器的第二输入端；所述第一仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。
[0022]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述MCU控制单元同时向所述第一模拟开关和第二模拟开关发送放电控制信号，且放电时间大于等于充电时间的二倍。
[0023]在本发明所述的油中微水测量变送器中，
[0024]所述电阻测量电路包括:
[0025]参考电阻、第三恒流源、放大倍数为一倍的第一电压放大器、放大倍数为二倍的第二电压放大器、以及第二仪用放大器；其中
[0026]参考电阻与所述电阻式温度敏感元件串连，所述第三恒流源向参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路提供电流；
[0027]所述参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路上的电压通过所述第一电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第一输入端，所述电阻式温度敏感元件上的电压通过所述第二电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第二输入端，所述第二仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。
[0028]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述输出电路包括RS485通信接口电路和/或4?20mA模拟接口电路；其中，所述MCU控制单元采用ModBUS通信协议通过所述RS485通信接口电路通信。
[0029]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述MCU控制单元包括:
[0030]滤波处理模块，用于对采集到的电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理；
[0031]湿度计算模块，用于根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值；
[0032]温度计算模块，用于根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；及
[0033]水质量浓度计算模块，用于根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度。
[0034]在本发明所述的油中微水测量变送器中，所述滑动平均滤波处理包括:
[0035]每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序；
[0036]去掉最大采样值和最小采样值；
[0037]对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据；
[0038]其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。
[0039]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种使用上述油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法，包括:
[0040]发送控制信号至电容测量电路；
[0041]采集代表油中湿度的电容测量信号和代表油中温度的电阻测量信号；
[0042]分别对所述电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理；
[0043]根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值；
[0044]根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；
[0045]根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度；及
[0046]根据所述湿度值和所述温度值分别产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号并通过输出电路输出。
[0047]在本发明所述的油中温湿度实时在线监测的方法中，所述滑动平均滤波处理包括:
[0048]每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序；
[0049]去掉最大采样值和最小采样值；
[0050]对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据；
[0051]其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。
[0052]实施本发明，具有以下有益效果:由于采用了分立的电容式湿度敏感元件和电阻式温度敏感元件，结合结构简单的电容测量电路和电阻测量电路，由MCU控制单元对测量数据进行集中处理，使得本发明油中微水测量变送器具有硬件成本低的优点。
[0053]另外，由于采用高分子薄膜电容式湿度敏感元件测试油中微量水分含量，并且采用差动式测量法，能够有效地减小非线性误差、提高传感器灵敏度，减少干扰、减少寄生电容的影响，因此测量精度高、稳定性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0055]图1是现有技术的油中微水测量变送器的系统框图；
[0056]图2是本发明油中微水测量变送器的系统框图；
[0057]图3是本发明油中微水测量变送器中的电容测量电路一实施例的示意图；
[0058]图4是图3所示电容测量电路在测量过程中电容充放电时序图；
[0059]图5是本发明油中微水测量变送器中的电阻测量电路一实施例的示意图；
[0060]图6是使用本发明油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0061]本发明构思一种油中微水测量变送器，以及利用该变送器进行温度和湿度实时在线监测的方法。本发明采用电容、电阻测量电路将当前油中温度和湿度转化成为MCU可以识别的电信号，测试精度高，稳定性好，成本低廉。
[0062]如图2所示，本发明的油中微水测量变送器包括电容式湿度敏感元件、电阻式温度敏感元件、湿度测量电路、温度测量电路、模数转换电路(ADC)、MCU控制单元、输出电路(包括模拟量输出电路和/或通信数字输出电路)、以及供电模块。
[0063]其中，电容测量电路用于测量电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号。电阻测量电路用于测量电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号。MCU控制单元根据电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号以通过输出电路输出。供电模块用于将外部的电源通过DC/DC转换得到各电路部件需要的电源。
[0064]需要说明的是，在本发明的各个实施例中，模数转换电路可以是独立的电路，也可以集成于电容测量电路和电阻测量电路中。在前一种情况下，电容测量电路和电阻测量电路输出模拟信号，通过模数转换电路转换成数字信号后，再传送至MCU控制单元。在后一种情况下电容测量电路和电阻测量电路输出模拟信号直接输出数字信号。
[0065]作为优选，本发明油中微水测量变送器对外输出可以通过RS485通信接口电路(例如采用MODBUS协议进行数字通信)，通过4?20MA模拟接口电路输出4?20MA电流，可以选择其中的一种或两种。
[0066]在本发明的优选实施例中，湿度和温度敏感元件分别采用高分子薄膜制成的湿度敏感元件(例如聚酰亚胺薄膜的电容式湿度敏感元件或其他类型的电容式湿度敏感元件)和钼热电阻制成的电阻式温度敏感元件。但本发明不限于此，也可以采用其他类型的电容式湿度敏感元件和电阻式温度敏感元件。
[0067]如图3所示，电容测量电路包括:第一恒流源Isl、第二恒流源Is2、参考电容CMf、第一模拟开关SW1、第二模拟开关SW2以及第一仪用放大器P1。其中
[0068]第一‘〖亘流源Isl用于为参考电容Craf充电的；第一模拟开关SWl并联于参考电容Cref，其根据MCU控制单元的放电控制信号为参考电容CMf提供放电通道。
[0069]第二恒流源Is2用于为电容式湿度敏感元件Cx充电，需要说明的是，第二恒流源Is2与第一恒流源Isl性能参数相同。第二模拟开关SW2并联于电容式湿度敏感元件Cx，并根据MCU控制单元的放电控制信号为电容式湿度敏感元件Cx提供放电通道。
[0070]第一仪用放大器Pl用于对参考电容CMf与电容式湿度敏感元件Cx的电压差进行放大。其中参考电容CMf的电压传送至第一仪用放大器的第一输入端；电容式湿度敏感兀件Cx的电压传送至第一仪用放大器的第二输入端；第一仪用放大器的输出端连接于模数转换电路的输入端。
[0071]MCU控制单元同时向所述第一模拟开关SWl和第二模拟开关SW2发送放电控制信号ctl，且放电时间大于等于充电时间的二倍。
[0072]本发明的实施例中，电容测量电路采用恒流源充电法对两个微小电容进行充电检测，采用这种方案仅由MCU和少数芯片即可以实现电容的高精度、高频率测量。由于采用了差动式测量，本发明可以有效地减小非线性误差、提高传感器灵敏度、减少干扰、减少寄生电容的影响。同时选用高性能模拟开关(例如场效应管或其他开关器件)能大大减小电荷注入效应的影响。
[0073]电容测量电路的一次完整的测量过程如下:
[0074]首先，MCU控制电路同时控制第一模拟开关SW1、第二模拟开关SW2闭合，让电容两端短路，以对参考电容CMf和电容式湿度敏感元件Cx放电，放电时间为Tl。
[0075]然后，MCU控制电路同时控制第一模拟开关SWl、第二模拟开关SW2关断，两个相同的恒流源(即第一恒流源Isl、第二恒流源Is2)分别对参考电容Cref和电容式湿度敏感元件Cx进行充电，充电时间为T2。作为优选，为了保证计算的精度，放电时间Tl要大于等于充电时间T2的2倍。
[0076]在相同的充电时间T2内，对参考电容Cref和电容式湿度敏感元件Cx的充电。电容计算公式如下:
[0077]Ul = Cref*I*T2
[0078]U2 = Cx*I*T2
[0079]Uc=K1* Λ U = K1* (U2-U1) = (Cx-Cref) *Ki*I*T2
[0080]Cx=Cref+Uc/(Ι*Τ2*Κ)
[0081]其中，Ul是参考电容的充电电压、U2是电容式湿度敏感元件Cx的充电电压，I代表恒流源的电流值，K1代表第一仪用放大器Pl的放大倍数，Uc是第一仪用放大器Pl输出的电压采样信号(即电容测量信号)。参考电容Cm选用高精度的电容。
[0082]由于Λ U太小，很容易受到共模干扰，为了提高抗干扰能力，需要用仪用放大器对Δ U进行放大，得到放大K1倍的输出信号Uc。再通过ADC转化电路进行转化，将采样数据进行存储。至此，一次完整的采样过程结束，充放电时序如图4所示，其中Tl为放电时间，Τ2为充电时间。
[0083]如图5所示，电阻测量电路包括:参考电阻Rief、第三恒流源Is3、放大倍数为一倍的第一电压放大器Al、放大倍数为二倍的第二电压放大器A2、以及第二仪用放大器P2。其中第二电压放大器A2包括放大器a2、连接在放大器a2负输入端与地之间的第一电阻R1、以及连接在放大器a2负输入端与输出端之间的第二电阻R2。其中
[0084]第三恒流源Is3向参考电阻Rref和电阻式温度敏感元件Rx的串连电路提供电流；
[0085]参考电阻Rref和电阻式温度敏感元件Rx的串连电路上的电压通过第一电压放大器放大后输出到第二仪用放大器P2的第一输入端，电阻式温度敏感元件Rx上的电压通过第二电压放大器A2放大后输出到所述第二仪用放大器P2的第二输入端，第二仪用放大器P2的输出端连接于模数转换电路的输入端。
[0086]本发明的一实施例中，电阻测量电路采用三线制恒流源驱动法驱动钼电阻温敏元件。三线制恒流源驱动法是指用硬件电路消除钼电阻温敏元件的固定电阻(零度电阻)，直接测量钼电阻温敏元件的电阻变化量。
[0087]三线制恒流源驱动法高精度测量方案，参考电阻与钼电阻温敏元件串联连接，用恒流源驱动，电路各元件将产生相应的电压，钼电阻温敏元件因温度变化部分的电阻的电压可以由后面的放大电路和A / D转换器直接测量。其特点是直接测量钼电阻温敏元件的电阻变化量，A / D转换器利用效率高、电路输出电压与电阻变化量成线性关系。钼电阻温敏元件采用三线制接法能有效地消除导线电阻和自热效应的影响。利用MCU控制单元控制两次测量电压可以避免接线势垒电压及放大器、A / D转换器的失调与漂移产生的系统误差，还可以校准钼电阻温敏元件精度。恒流源与A / D转换器共用参考基准，这样根据A /D转换器的计量比率变换原理，可以消除参考基准不稳定产生的误差，由图5很容易得到输出至仪用放大器的两段电压和电阻的关系:
[0088]Ul=I* (Rref+Rx), U2=2*I*Rx ;其中I是恒流源的驱动电流；
[0089]Ur=K2* Λ U=K2* (U2_U1)=K2* (Rx-Rref) *1;
[0090]Rx=Rref+Ur/ (K2* I)
[0091]其中K2代表第二仪用放大器的放大倍数。
[0092]MCU控制单元包括滤波处理模块，用于对采集到的电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理；湿度计算模块，用于根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值；温度计算模块，用于根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；及水质量浓度计算模块，用于根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度。
[0093]MCU控制单元中的滤波处理模块对采集存储的电容和电阻数据采用滑动平均滤波处理,具体的处理方法如下:
[0094]每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序；
[0095]去掉最大采样值和最小采样值；
[0096]对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据；
[0097]其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。
[0098]换句话说，将连续采样得到的采样值放在一个队列中，队列的长度固定为N。根据队列先进先出的规则，每次采样到一个新的数据放在队尾，并扔掉原来队首的一次数据，将队列中的N个数据进行排序，去掉最大值和最小值，然后对队列中的数据进行算术平均，就可以得到比较精确的结果。
[0099]经过现场测试，这种滤波算法能够有效的克服因为偶然因素引起的波动干扰，也能对一般随机干扰的信号进行滤波处理，对湿度、温度等变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果，并且整个算法的执行时间可以在毫秒级内完成，有良好的实时性，可以满足精度高、实时性好的要求。
[0100]MCU控制单元中的湿度计算模块用以下湿度计算公式计算湿度值:湿度和电容值成线性关系，Humi=K*cap+B,其中Humi表示当前的湿度值,Cap表示通过传感器所测得的电容参数，K和B表示传感器的两个系数，均由传感器的性能参数确定。
[0101]MCU控制单元中的温度计算模块用以下温度计算公式计算温度值:温度和电阻值的线性关系并不是很严格，为了得到更加精确的结果，温度可以根据电阻值进行查温度和电阻对应表得到，温度和电阻的对应表由具体的传感器的性能参数确定给出。
[0102]MCU控制单元中的水质量浓度计算模块用以下PPM计算公式计算水质量浓度:PPM=Hum*10 (仏+273_ 16)_，其中，ppM表示水质量浓度，χ代表温度，Humi代表当前的湿度值，Α，B参数都需要对油进行测量得到。
[0103]数字模拟输出电路模块:数字部分采用隔离RS485，为了适应多主机多设备的情况，采MODBUS通信协议。模拟电路输出4-20ΜΑ的电流输出，可以满足不同现场的多样化需求。
[0104]图6是使用本发明油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法的流程图。如图6所示，本发明油中微水测量变送器每次上电工作时，首先进行系统初始化、校准、记取存储参数及CRC校验。完成这些步骤之后，即可开始测量，测量过程中实时输出模拟信号(4?20mA电流)，并响应MODBUS指令执行指令操作。
[0105]利用本发明油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法包括如下步骤:
[0106]发送控制信号至电容测量电路和电阻测量电路，例如向电容测量电路中的第一模拟开关和第二模拟开关发送控制信号，控制电容的充电时间和放电时间。
[0107]采集代表油中湿度的电容测量信号和代表油中温度的电阻测量信号；
[0108]分别对所述电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理；
[0109]根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值；
[0110]根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；
[0111]根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度；及
[0112]根据所述湿度值和所述温度值分别产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号并通过输出电路输出。
[0113]本产品采用高分子材料(例如聚酰亚胺或其他高分子材料)制成的薄膜电容式湿度敏感元件监测绝缘中微水的含量，该高分子薄膜和绝缘油之间存在一个水分的动态平衡，当油中含水量变化时，薄膜吸附的水分子数量也相应的变化，从而导致薄膜的相对介电常数发生变化，由于电容和介电常数成线性关系，我们通过二次测量电路将电容量的变化量转化为MCU可以识别的电信号，就可以实现对油中微水含量的在线监测。
[0114]考虑到现场使用情况的多样化和多主机多设备的使用要求，本产品对外输出采用MODBUS协议和4-20MA电流输出。
[0115]本发明所要解决的技术问题在于，能够精确可靠的对油中微量水分进行实时在线的监测。
[0116]电阻、电容的测量电路是本发明的关键所在，电阻电容测试的精度决定了产品的精度。恒流源电路的输出稳定性也是本本发明的关键点，电容测量电路中两个恒流源输出的电流特性曲线的误差要控制在很小的范围内，理论上要求基本相同。本发明中，MCU控制单元对采集到的电阻值、电容值进行滤波处理和异常判断，保证了结果的精度度高、可靠性好。
【权利要求】
1.一种油中微水测量变送器，其特征在于，包括: 电容式湿度敏感元件； 电容测量电路，用于测量所述电容式湿度敏感元件的电容值并产生电容测量信号； 电阻式温度敏感元件； 电阻测量电路，用于测量所述电阻式温度敏感元件的电阻值并产生电阻测量信号； MCU控制单元，其根据所述电容测量电路输出的电容测量信号计算湿度值、根据电阻测量电路输出的电阻测量信号计算温度值、并产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号；输出电路，用于输出所述湿度信息输出信号和温度信息输出信号；及供电模块，用于将外部的电源通过DC/DC转换得到所述油中微水测量变送器中各电路部件需要的电源。
2.根据权利要求1所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述电容测量信号和所述电阻测量信号为模拟信号，所述油中微水测量变送器还包括: 模数转换电路，用于将所述电容测量电路和电阻测量电路输出的模拟信号转换成数字信号后传送至所述MCU控制单元。
3.根据权利要求2所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述电容式湿度敏感元件为高分子薄膜电容式湿度敏感元件，所述电容测量电路包括: 参考电容和用于为所述参考电容充电的第一;〖亘流源； 并联于所述参考电容的第一模拟开关，所述第一模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述参考电容提供放电通道； 用于为所述电容式湿度敏感元件充电的第二恒流源，其中第二恒流源与第一恒流源性能参数相同； 并联于所述电容式湿度敏感元件的第二模拟开关，所述第二模拟开关根据所述MCU控制单元的放电控制信号为所述电容式湿度敏感元件提供放电通道； 第一仪用放大器，用于对参考电容与电容式湿度敏感元件的电压差进行放大；其中所述参考电容的电压传送至第一仪用放大器的第一输入端；所述电容式湿度敏感元件的电压传送至第一仪用放大器的第二输入端；所述第一仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。
4.根据权利要求3所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述MCU控制单元同时向所述第一模拟开关和第二模拟开关发送放电控制信号，且放电时间大于等于充电时间的二倍。
5.根据权利要求2所述的油中微水测量变送器，其特征在于， 所述电阻测量电路包括: 参考电阻、第三恒流源、放大倍数为一倍的第一电压放大器、放大倍数为二倍的第二电压放大器、以及第二仪用放大器；其中 参考电阻与所述电阻式温度敏感元件串连，所述第三恒流源向参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路提供电流； 所述参考电阻和电阻式温度敏感元件的串连电路上的电压通过所述第一电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第一输入端，所述电阻式温度敏感元件上的电压通过所述第二电压放大器放大后输出到所述第二仪用放大器的第二输入端，所述第二仪用放大器的输出端连接于所述模数转换电路的输入端。
6.根据权利要求1所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述输出电路包括RS485通信接口电路和/或4?20mA模拟接口电路；其中，所述MCU控制单元采用ModBUS通信协议通过所述RS485通信接口电路通信。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述MCU控制单元包括: 滤波处理模块，用于对采集到的电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理； 湿度计算模块，用于根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值； 温度计算模块，用于根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值；及 水质量浓度计算模块，用于根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度。
8.根据权利要求7所述的油中微水测量变送器，其特征在于，所述滑动平均滤波处理包括: 每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序； 去掉最大采样值和最小采样值； 对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据； 其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。
9.一种使用如权利要求1至6中任一项所述的油中微水测量变送器进行油中温湿度实时在线监测的方法，其特征在于，包括: 发送控制信号至电容测量电路； 采集代表油中湿度的电容测量信号和代表油中温度的电阻测量信号； 分别对所述电容测量信号和电阻测量信号进行滑动平均滤波处理； 根据滤波处理后的电容测量信号计算湿度值； 根据滤波处理后的电阻测量信号计算温度值； 根据所述湿度值和所述温度值计算水质量浓度；及 根据所述湿度值和所述温度值分别产生湿度信息输出信号和温度信息输出信号并通过输出电路输出。
10.根据权利要求9所述的油中温湿度实时在线监测的方法，其特征在于，所述滑动平均滤波处理包括: 每获得一个采样值，根据先进先出原则，将连续采样得到的N个采样值放在一个队列中并排序； 去掉最大采样值和最小采样值； 对剩余的N-2个采样值进行算术平均，以获得滤波处理后的数据； 其中，N为固定数，取50?100之间的整数，所述采样值包括所述电容测量信号和电阻测量信号。
【文档编号】G01K7/18GK104374421SQ201310360278
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】赵莉, 李志刚, 魏坚, 许昭德, 熊友达 申请人:深圳市深安旭传感技术有限公司