过麦克风后转为微小的电平信号，其幅度在mV级别，频率范围较宽，从接近OHz的直流电压到接近MHz级别的干扰信号都有。Ql为MOS管，将MICl采集到的进行阻抗变换，使信号具有一定的带动负载的能力，增强抗干扰能力，提高稳定性，方便后续处理。U6C为第一级声音放大电路，将声音信号放大接近3倍，通过VRl可进行放大增益调整，整个电路可通过调整VRl进行分贝值校对。
[0040]所述的信号滤波及加权电路如图5所示:图中所示的U6D及其左面的电容电阻组成滤波电路，将声音信号频率以外的信号率除掉，保留20Hz到20KHz的信号进行下一级处理。U6A组成声音加权电路，衰减对人耳不敏感的低频信号，保留较敏感的高频信号，人为模拟人耳对声音信号的感知方法。
[0041]所述的信号三级放大电路如图6所示:图中所示的U6B为第一级放大，其增益为1，也就是没有对信号进行放大，只是做了一级电压跟随，降低信号输出阻抗。10db到130db的信号经过这一级之后直接进行取绝对值电路，然后进行AD处理。U7A组成第二级放大电路，处理70db到10db的信号，其增益大小为31.51，信号处理后经过绝对值电路，然后进行AD处理。U7D组成第三级放大电路，其增益大小为32.8，处理30db到70db的信号。
[0042]所述的绝对值电路如图7所示:这是第一级放大后的绝对值处理电路，其他两路处理方法与这一路相同。当电平信号为+V时，信号由R6、R10、D2以及U7B组成的反相电路得到-V得到信号，此信号经过R13、R14、R18以及U7C组成的加减法电路得到+V信号；当信号为-V时，信号经过R6、Dl以及U7B得到OV信号，此OV信号经过R10、R14后和R13、R18以及U7C组成加减法电路得到+V信号。
[0043]本发明所述的监测板MCU电路主要由以下几部分组成:电源电路、无线通讯电路、模数转换电路、IXD驱动电路、MCU周边电路。
[0044]其中电源电路有主要有两级降压稳压电路和一级电压翻转电路组成，第一降压是U2芯片组成，将外部输入的7.4V直流电压降压为5V。第二级稳压电路由U4组成，将5V电压降压为3.3V。电压翻转电路由Ul及其周边原件完成，将+5V电压转换为-5V电压。+5V电压以及-5V电压供运放使用，3.3V供主芯片及通讯芯片使用。
[0045]所述的无线通讯电路如图8所示:无线通讯采用外接通讯模块的方式实现。通讯模块为RF905模块，采用SPI通讯模式，传送速率较高，数据稳定。通讯频率433MHz，传送距离较远。
[0046]所述的模数转换电路如图9所示:模数转换电路采用ARM芯片内部ADC部分实现，ARM芯片为意法半导体的STM32F103系列芯片，其ADC精度为12位，采样速率最大1Mbps，速度快，能够满足20kHz声音信号的采样要求。为了提高转换精度，增加外部参考电压芯片，如图中U3所示，其电压为2.5V。
[0047]所述的IXD驱动电路如图10所示:由于监测端使用锂电池供电，考虑节电要求以及所要显示的内容有限，故采用笔段式液晶，其驱动芯片采用HT1621，接口电路简单，容易使用。
[0048]本发明所述副控MCU采用大容量高速ARM芯片，为图中U5，U5芯片周围为各部分电路的接口电路，各部分电路通过CPU的处理协调工作。Yl为U5提供时钟，其振荡频率为8MHz，通过U5内部PLL将主时钟倍频到72MHz。J6提供MUC的调试JTAG接口，方便程序编写与调试。C3到C8为MCU供电电源的退耦电容。
[0049]本发明的主机构成包含人机交互模块、高速处理器、电源电路、数据显示模块、无线通讯等部分，其构成如图11所示。主机负责整个系统的控制、信号的接收、数据图形化的
會 K。
[0050]其中所述主机主控板电路总体原理图如图12所示:主机主控板主要包括:
电源电路:主控部分采用可充电镍镉电池供电，电池电压12v，2AH，通过电源处理电路得到各部分电路的电压；
液晶显不电路:液晶显不电路用于液晶屏的显不与驱动，液晶屏米用240128点阵液晶，能够显示较多的文字信息以及波形图形；
无线通讯电路:无线通讯部分采用RF905无线通讯模块，能够提供较高的通讯速率，传输稳定，距离较远。本部分电路在线路板上为一接口电路；
按键电路:案件电路用于驱动人机互动部分的按键，采用精简的三按键模式，使用简单。
[0051]MCU主控电路:主控电路采用大容量高速度的ARM芯片，能够快速处理各种数据，内存容量大，方便声音波形文件处理。
[0052]所述的电源电路如13所示:电源电路有主要有两级降压稳压电路组成，第一部分是Ul芯片组成，将外部输入的12V直流电压降压为5V。第二级稳压电路由U2组成，将5V电压降压为3.3V。5V电压供液晶屏及其周边电路使用，3.3V供主芯片及通讯芯片使用。
[0053]所述的液晶显示电路如14:液晶显示电路用于驱动240128液晶屏。J3接口为液晶屏提供合适的负压，通过调整J3连接的外部电位器，能够调节液晶屏的对比度。三极管Ql提供液晶屏的背光驱动，主控MCU通过控制Ql的通断进而控制液晶屏的背光是否点亮。U3、U4为电平转换芯片，由于液晶屏使用的是CMOS电平，而MCU为3.3v供电，所以需要将3.3v电平转换为5v电平。
[0054]所述的无线通讯采用外接通讯模块的方式实现；通讯模块为RF905模块，采用SPI通讯模式，传送速率较高，数据稳定。通讯频率433MHz，传送距离较远。
[0055]所述的按键电路采用比较简明的三个独立按键的方式，方便程序的编写，其中RPl为按键上拉电阻，在按键没有按下时CPU检测到的是高电平，外部按键按下时，CPU检测到的是低电平。三个独立按键安装在仪器面板上，通过J9接口接入电路。
[0056]所述的主控MCU电路如图15所示:主控MCU采用大容量高速ARM芯片，为图中U5，U5芯片周围为各部分电路的接口电路，各部分电路通过CPU的处理协调工作。Yl为U5提供时钟，其振荡频率为8MHz，通过U5内部PLL将主时钟倍频到72MHz。J8提供MUC的调试JTAG接口，方便程序编写与调试。C6到ClO以及C14为MCU供电电源的退耦电容。
【主权项】
1.一种金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，它主要由一个主机和多个信号采集终端组成，其特征在于所述的信号采集终端采用吸附式结构并被放置于需要监测的区域，采集声音分贝值、显示声音数值，对数值进行加工处理并传输至主机；所述的主机包括一带有主机信号无线传输装置的数据处理中心，该主机接收信号采集终端的数据信号并进行远程控制和图形化分析处理。2.根据权利要求1所述的金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，其特征在于所述的信号采集终端由一安装在箱壳体内采集声音模拟信号的拾音器，连接所述拾音器并将其采集的模拟信号进行放大的放大器和滤波器，并经过相连的A/D转换器后连接于信号处理的由副控MCU以及外围电路构成的第一高速处理器；所述的主机包括人机交互模块，也由主控MCU以及外围电路构成的第二高速处理器，电源电路，数据显示模块以及无线通讯模块。3.根据权利要求2所述的金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，其特征在于所述箱壳体底部的四个角部分别设置有一个可靠吸附于金属封闭母线设备外壁上的真空吸盘；所述箱壳体的上面设置有显示屏，另在箱壳体内还安装有为信号采集终端电池提供稳定电源的电池和充放电管理电路； 所述的拾音器由麦克风构成，该拾音器通过连接一阻抗变换MOS管后连接于第一级声音放大电路，在所述第一级声音放大电路后依次相接有滤波电路和声音加权电路，其后连接着三级放大电路，最后连接于第一高速处理器； 所述的主机通过主通讯电路与主机中附设在第一高速处理器中的副通讯电路无线连接，所述主控MCU采用大容量高速度的ARM芯片，其上相连有由液晶显示电路和液晶屏组成的数据显示模块。4.根据权利要求3所述的金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，其特征在于所述的主通讯电路采用RF905无线通讯模块，并在线路板上形成一无线通讯接口电路；所述的副通讯电路也采用RF905无线通讯模块，采用SPI通讯模式； 所述的滤波电路由一运放U6D及其前面的电容电阻组成，所述的声音加权电路由一能衰减对人耳不敏感低频信号、保留较敏感高频信号的运放U6A构成，其后连接的信号三级放大电路由第一运放U6B、第二运放U7A以及第三运放U7D依次连接而成； 所述第一高速处理器的副控MCU由电源电路、副通讯电路、模数转换电路、LCD驱动电路组成。5.根据权利要求4所述的金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，其特征在于所述的电源电路由两极降压稳压电路和一级电压反转电路组成；模数转换电路采用ARM芯片内部的ADC部分实现。
【专利摘要】一种金属封闭母线设备交流耐压放电故障定位系统，它主要由一个主机和多个信号采集终端组成，所述的信号采集终端采用吸附式结构并被放置于需要监测的区域，采集声音分贝值、显示声音数值，对数值进行加工处理并传输至主机；所述的主机包括一带有主机信号无线传输装置的数据处理中心，该主机接收信号采集终端的数据信号并进行远程控制和图形化分析处理；所述的信号采集终端由一安装在箱壳体内采集声音模拟信号的拾音器，连接所述拾音器并将其采集的模拟信号进行放大的放大器和滤波器，并经过相连的A/D转换器后连接于信号处理的由副控MCU以及外围电路构成的第一高速处理器；它具有结构简单，使用方便，能实现放电故障的快速、准确定位等特点。
【IPC分类】G01R31/12
【公开号】CN104977509
【申请号】CN201510053585
【发明人】袁均祥, 夏强峰, 屠晔炜, 朱凯元, 沈红峰, 朱宗林, 周咏槟, 蒋晓波, 吴伟江, 汪敏, 舒群力, 张俊哲, 汪春萌, 姚群燕, 王斌, 刘超, 邱宇
【申请人】国网浙江省电力公司嘉兴供电公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年2月2日