用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置的制作方法

本发明涉及高压开关机械特性试验测试技术领域，具体是一种用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置。

背景技术：

在电网中，高压开关的刚分速度、刚合速度如果不能满足相关要求，就有可能让触头关合电动力遇到阻碍，就有可能产生运动停止现象、触头振动现象，同时，因为闸短路故障的出现还有可能导致爆炸事故出现，但是，现有的传感器如直线电阻测速传感器、旋转型电阻传感器、旋转型编码传感器等，很多时候无法安装到开关本体上，同时还有如下几个缺点：1.传感器与开关本体运动部位的连接固定困难，甚至无法连接；2.由于高压开关运动部位速度较快，传感器损坏相当频繁；3.传感器笨重，较小空间容易打到开关本体造成事故。

如公布号为cn101813752a的专利文献公开了一种高压开关动特性测试仪，涉及一种对电力系统中控制与保护设备高压开关的机械动作特性进行校验的仪器。该发明所述分合闸线圈供电电源、分合闸线圈供电电路、电流传感器电流传感器引线依次相连，再与数据高速采集暂存单元相连；线位移传感器、线位移传感器引线相连，再与数据高速采集暂存单元相连；角位移传感器、角位移传感器引线相连，再与数据高速采集暂存单元相连；断口状态测量电路、断口状态测量引线相连，再与数据高速采集暂存单元相连；数据高速采集暂存单元、pc104总线接口、工控机依次相连；工控机再分别与液晶显示器、键盘和鼠标相连。该发明即通过直接接触式的测速方式，未能解决上述技术问题。

公布号为cn103308875a的专利文献公开了一种高压开关动作特性测试仪标准装置及其方法，标准装置包括标准量设置单元，时间/行程及速度测试单元和输出端口；所述标准量设置单元用于设定所需的时间标准量、速度标准量和行程标准量，其包括时间标准量设置端口和行程及速度标准量设置端口；所述时间/行程及速度测试单元包括时间标准模块和行程及速度标准模块。但是，该发明同样采用在高压开关上设置位移传感器的方法来进行测试，无法解决上述技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对现有技术的不足，提供的一种采用非接触式测量，测试操作方便，传感器损耗小的用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，包括反光片、半导体激光器、镜头、光电转换感应矩阵、信号放大模块、信号处理模块和装置电源，所述反光片设置在高压开关的提升杆上，所述半导体激光器通过所述镜头将发射激光形成扇形光幕，投射在所述反光片上，所述反光片将反射光反射给所述光电转换感应矩阵，所述光电感应矩阵将采集的信息转化后，经信号放大模块放大，并且传输至所述信号处理模块。

进一步的，所述高压开关的提升杆运动时，反光片随之移动，反射到所述光电转换感应矩阵的反射光区域的位置改变，所述光电转换感应矩阵将位置改变信息转化成具有地址标识的电信号，电信号经所述信号放大模块放大后，通过信号处理模块计算出高压开关上反光片位置的位移变化，然后计算出高压开关刚分速度或刚合速度。

进一步的，所述信号处理模块包括微处理器和计时器，所述计时器与所述微处理器信号连接。

进一步的，所述光电转换感应矩阵包括壳体，以及设置在所述壳体上的多个具有地址标识的光电探测单元。

进一步的，所述壳体内设置散热风扇，所述壳体底面设置多个通风孔，所述通风孔上调整安装座，所述光电探测单元包括光电探测器和安装块，所述安装块与所述安装座通过旋转对接的方式连接固定。

进一步的，所述安装块包括套设在所述光电探测器上的圆环，以及对称设置在所述圆环两侧的矩形块。

进一步的，所述安装座包括圆柱体，所述圆柱体顶面设置安装孔，所述安装孔的形状与所述安装块的横截面形状相同，所述圆柱体内设置供所述安装块旋转的槽体，所述槽体内设置挡板，所述挡板下设置多个弹簧。

进一步的，所述信号处理模块通过无线信号传输模块与运维室上位机信号互联。

高压真空断路器平均合闸速度主要影响触头的电磨蚀。如合闸速度太低，则预击穿时间长，电弧存在的时间长，触头表面电磨损大，甚至使触头熔焊而粘住，降低灭弧室的电寿命，因此，需要对高压开关的刚分速度和刚合速度进行测试，基于现今传感器的发展和广泛应用，本领域技术人员在对高压开关的开合闸速度测试时，容易想到在高压开关的提升杆上设置传感器，从而进行直接测试，操作方便，易于实现，如公告号为cn206573707u专利公开的一种高压开关动特性时间速度综合校验装置，它包括时间标准模块、行程速度标准模块、上位机，上位机包括设置按钮、控制单元、启动控制键，时间标准模块由同步检测单元、信号产生单元、隔离单元、断口信号输出单元组成；行程速度标准模块由驱动单元、直线电机、光栅尺、光栅位移传感器组成，以stm32f103ve为主控制器，fpga为从控制器，使用直线电机模组作为速度产生装置，采样高速功率管作为断口，能够产生标准的时间信号以及高速可控的速度信号。实现对分、合闸时间，三相同期，弹跳时间、次数等时间测量进行校准，速度行程标准模块能对速度和行程进行校准，从而对高压开关测试仪的全面校准检定；又如公布号cn106950492a专利文献公开的一种便携式高压开关动特性测试仪包括单片机系统，以及连接所述单片机系统的断口动作时间采样电路、位移传感器、位移信号调理及采样电路、电流调理及采样电路、外同步整形及采样电路。其在功能上兼容传统的高压开关动特性测试仪功能(内同步功能使用外接电源箱实现)，增加了电流采样触发和行程位移触发功能。由此可见，本领域技术人员在测试高压开关动特性时，容易想到传感器的接触式设置，并对传感器采集的数据进行整合，而不容易想到采用本申请非接触式高压开关机械特性试验测试方法。

此外，由于传感器与高压开关处于非接触状态，因此，常规测试中使用的位移传感器不能满足测试的要求，从而，选用哪种探测器、探测器设置位置、探测器的作用原理、以及探测器的数据处理均需重新设计，由此创造出的能够解决上述技术问题的非接触式高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，对本领域技术人员来说是难以实现的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，半导体激光器及镜头将发射激光形成扇形光幕，打在被测高压开关的提升杆贴的反光片上，反光片将反射光反射给光电转换感应矩阵，当提升杆运动时候，会改变光幕的反射光区域，并对应形成遮挡区，这些位置变化被光电转换感应矩阵加工成具有地址标识的电信号，通过信号处理电路计算出被测高压开关贴有反光纸位置的位移变化，并通过计时器加工出速度变化，从而完成对象的测速。

本发明改变传统的高压开关测速装置必须与开关本体连接的情况，能够完成非接触式测量，测速装置小巧、稳定、不容易被破坏；而且，由于光电转换感应矩阵位置标示的电信号处理，本发明不仅能够完成高压开关提升杆直线运动的测速，而且能够完成旋转运动的测速，解决了现有高压开关由于结构不同需要众多不同型号不同种类传感器的问题，统一了测速模式，可以实现一种传感器解决直线测速和旋转测速两种方式，为高压开关提供了一种有力的测试工具。

此外，光电转换感应矩阵的壳体内设置散热风扇，不仅能够对多个光电探测器进行散热，而且能够减少光电探测器上的灰尘，散热孔上的安装座用于固定光电探测器，安装块插入安装孔后旋转，即可固定，挡板下设置多个弹簧，在多个弹簧的挤压下，安装块能够与安装座稳定连接，而且更换方便。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例一中光电转换感应矩阵的结构示意图；

图3是本发明实施例二中安装块的结构示意图；

图4是本发明实施例二中安装座的剖视图；

图5是本发明实施例三中调节机构的结构示意图；

其中，1-反光片，2-半导体激光器，3-镜头，4-光电转换感应矩阵，5-信号放大模块，6-信号处理模块，7-装置电源，8-高压开关的提升杆，9-壳体，10-通风孔，11-安装座，12-光电探测器，13-圆环，14-矩形块，15-圆柱体，16-挡板，17-弹簧，18-底板，19-连接杆，20-电动伸缩杆。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例一

如图1~2所示，一种用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，包括反光片1、半导体激光器2、镜头3、光电转换感应矩阵4、信号放大模块5、信号处理模块6和装置电源7，所述反光片1设置在高压开关的提升杆8上，所述半导体激光器2通过所述镜头3将发射激光形成扇形光幕，投射在所述反光片1上，所述反光片1将反射光反射给所述光电转换感应矩阵4，所述光电感应矩阵4将采集的信息转化后，经信号放大模块5放大，并且传输至所述信号处理模块6。

具体的，所述高压开关的提升杆8运动时，反光片1随之移动，反射到所述光电转换感应矩阵4的反射光区域的位置改变，所述光电转换感应矩阵4将位置改变信息转化成具有地址标识的电信号，电信号经所述信号放大模块5放大后，通过信号处理模块6计算出高压开关上反光片1位置的位移变化，然后计算出高压开关刚分速度或刚合速度。

所述装置电源7选用锂电池，为整个测试装置提供稳定、持久电源。

所述信号处理模块6包括微处理器和计时器，所述计时器与所述微处理器信号连接。

所述光电转换感应矩阵4包括壳体9，以及设置在所述壳体9上的多个具有地址标识的光电探测单元。

所述壳体9内设置散热风扇，所述壳体9底面设置多个通风孔10，所述通风孔10上调整安装座11，所述光电探测单元包括光电探测器和安装块，所述安装块与所述安装座通过旋转对接的方式连接固定。

本发明实施例用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，使用时，半导体激光器及镜头将发射激光形成扇形光幕，打在被测高压开关的提升杆贴的反光片上，反光片将反射光反射给光电转换感应矩阵，当提升杆运动时候，会改变光幕的反射光区域，并对应形成遮挡区，这些位置变化被光电转换感应矩阵加工成具有地址标识的电信号，通过信号处理电路计算出被测高压开关贴有反光纸位置的位移变化，并通过计时器加工出速度，从而完成对象的测速。

本发明实施例用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，采用非接触式测速方法，一方面，解决了现有采用接触式，即在高压开关的提升杆上设置传感器，而产生的传感器固定不方便、不牢固，以及提升杆快速动作造成传感器损坏的问题，另一方面，现有高压开关的提升杆有多种动作方式，如直线运动、旋转运动，测速时，需要使用不同的传感器进行测试，而本申请不仅能够完成高压开关提升杆直线运动的测速，而且能够完成旋转运动的测速，统一了测速模式，可以实现一种传感器解决直线测速和旋转测速两种方式，解决了现有高压开关由于结构不同需要众多不同型号不同种类传感器的问题。

实施例二

如图1~4所示，一种用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，包括反光片1、半导体激光器2、镜头3、光电转换感应矩阵4、信号放大模块5、信号处理模块6和装置电源7，所述反光片1设置在高压开关的提升杆8上，所述半导体激光器2通过所述镜头3将发射激光形成扇形光幕，投射在所述反光片1上，所述反光片1将反射光反射给所述光电转换感应矩阵4，所述光电感应矩阵4将采集的信息转化后，经信号放大模块5放大，并且传输至所述信号处理模块6。

具体的，所述高压开关的提升杆8运动时，反光片1随之移动，反射到所述光电转换感应矩阵4的反射光区域的位置改变，所述光电转换感应矩阵4将位置改变信息转化成具有地址标识的电信号，电信号经所述信号放大模块5放大后，通过信号处理模块6计算出高压开关上反光片1位置的位移变化，然后计算出高压开关刚分速度或刚合速度。

所述装置电源7选用锂电池，为整个测试装置提供稳定、持久电源。

所述信号处理模块6包括微处理器和计时器，所述计时器与所述微处理器信号连接。

所述光电转换感应矩阵4包括壳体9，以及设置在所述壳体9上的多个具有地址标识的光电探测单元。

所述壳体9内设置散热风扇，所述壳体9底面设置多个通风孔10，所述通风孔10上调整安装座11，所述光电探测单元包括光电探测器12和安装块，所述安装块与所述安装座通过旋转对接的方式连接固定。

本发明实施例用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，与实施例一的不同之处在于：所述安装块包括套设在所述光电探测器12上的圆环13，以及对称设置在所述圆环13两侧的矩形块14。

所述安装座11包括圆柱体15，所述圆柱体顶面设置安装孔，所述安装孔的形状与所述安装块的横截面形状相同，所述圆柱体15内设置供所述安装块旋转的槽体，所述槽体内设置挡板16，所述挡板16下设置多个弹簧17。

所述信号处理模块通过无线信号传输模块与运维室上位机信号互联。

本发明实施例中，光电转换感应矩阵的壳体内设置散热风扇，不仅能够对多个光电探测器进行散热，而且能够减少光电探测器上的灰尘，散热孔上的安装座用于固定光电探测器，安装块插入安装孔后旋转，即可固定，挡板下设置多个弹簧，在多个弹簧的挤压下，安装块能够与安装座稳定连接，而且更换方便；信号处理单元与运维室上位机通过无线信号传输模块信号互联，测试过程和测试结果均能够实时传输至运维人员。

实施例三

如图5所示，本发明实施例用于高压开关刚分速度、刚合速度测试的激光测速装置，与实施例一、二的不同之处在于：还包括装置外壳，所述半导体激光器2通过调节机构设置在所述装置外壳的内部底面上，所述调节机构包括底板18、连接杆19和电动伸缩杆20，所述连接杆19的上、下两端分别铰接于所述半导体激光器2和所述底板18，所述电动伸缩杆20上端与所述半导体激光器2铰接，下端与所述底板18固定连接，所述电动伸缩杆20通过继电器与所述信号处理模块连接。

本发明实施例中，由于高压开关的距离远近不同，半导体激光器发出的光线不能保证每次都照射在高压开关提升杆的反光片上，因此需要对半导体激光器的高度和倾斜角度进行调节，当光电感应转换矩阵感应面积小于50%时，微控制器控制所述电动伸缩杆进行伸长或者缩短，当光电感应转换矩阵感应面积达到50%时，停止电动伸缩杆动作。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。