一种基于无源无线声表面波传感器的在线测温系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力无源无线测温领域，特别是一种基于无源声表面波传感器的在线 测温系统。
【背景技术】
[0002] 电力系统的安全和运营效率关系到整个国民经济的发展和人民生活的稳定。对电 力设备进行状态监测是保证电网安全运营和电力系统资源优化利用的最有效方法，其中温 度是电力设备状态监测的最重要数据之一。电力设备局部温度的异常升高，意味着可能发 生短路或绝缘老化，通过对电力设备温度的监测，可实时了解电力设备的运行情况，在发生 设备隐患的第一时间就能发现并处理隐患，保证电力系统的安全运营。目前对电力设备的 测温方式可概括为：热电偶、红外测温、光纤光栅、有源无线，其存在电力设备种类繁多、结 构复杂、电磁干扰强等问题，导致各类测温手段缺乏普遍适应性，实际应用性差。特别是在 开关柜、变压器等电力设备中，绝缘性、抗电磁干扰性要求较高，导致其触点运行温度不易 被监测。如何开发出一种抗干扰能力强、适用范围广的在线测温系统已经成为急需解决的 技术问题。
【发明内容】
[0003] 本发明所解决的技术问题在于提供一种基于无源无线声表面波传感器的在线测 温系统。
[0004] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于无源无线声表面波传感器的在线测 温系统，包括核心控制模块、若干个相同的无源声表面波传感器、无线射频发射模块、无线 射频接受模块、射频开关、第一天线、第二天线、显示器、声光报警装置和存储器，所述无线 射频发射模块、无线射频接受模块、射频开关、显示器、声光报警装置和存储器均与核心控 制模块相连，无线射频发射模块、无线射频接受模块和第一天线均与射频开关相连，每个无 源声表面波传感器均与对应的第二天线相连；
[0005] 其中核心控制模块通过无线射频发射模块与射频开关进行连接组成射频发射回 路，射频开关通过第一天线将射频查询脉冲信号发射出去；声表面波传感器与第二天线连 接，用于接收射频查询脉冲信号并返回射频信号；射频开关再通过无线射频接收模块与核 心控制模块进行连接组成射频接收回路，核心控制模块控制射频开关拨向射频接收回路， 该回路接收每个声表面波传感器返回的射频信号，信号经无线射频接收模块处理后送与核 心控制模块处理；显示器用来显示温度值，声光报警装置用来产生声光报警信号，存储器用 来存数据。
[0006] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)本发明的一种基于无源无线声表面波 传感器的在线测温系统，采用声表面波射频识别技术实现温度监测，具有良好的绝缘性和 抗电磁干扰性，解决了开关柜、变压器等电力设备内触点运行温度不宜被监测的难题。实现 了电力设备测温的无人化、自动化，将提高设备施工效率，降低设备运行维护成本，减少了 安全隐患。2)核心控制模块采用DSP芯片，无线射频发射、接收模块分别采用射频发射芯片 与超外差无线接收芯片，射频开关采用可控高速射频开关芯片，结构简单，性能高，便于实 施。
[0007] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
【附图说明】
[0008] 图1为本发明的原理框图。
[0009] 图2为本发明的无源声表面波传感器结构图。
[0010] 图3为本发明的无线射频发射模块电路图。
[0011] 图4为本发明的无线射频接收模块电路图。
[0012] 图5为本发明的基于LMS的自适应滤波器结构图。
[0013] 图中编号所代表的含义为：1-无源声表面波传感器，2-核心控制模块，3-无线射 频发射模块，4-无线射频接收模块，5-射频开关，6-装置天线，7-传感器天线，8-显示器， 9_声光报警装置，10-存储器，11-叉脂换能器，12-压电基底，13-反射栅，14-天线接口， 15-数字滤波器，16-自适应滤波模块。
【具体实施方式】
[0014] 结合图1，本发明的一种基于无源无线声表面波传感器的在线测温系统，包括核心 控制模块2、若干个相同的无源声表面波传感器1、无线射频发射模块3、无线射频接受模块 4、射频开关5、第一天线6、第二天线7、显示器8、声光报警装置9和存储器10,所述无线射 频发射模块3、无线射频接受模块4、射频开关5、显示器8、声光报警装置9和存储器10均 与核心控制模块2相连，无线射频发射模块3、无线射频接受模块4和第一天线6均与射频 开关5相连，每个无源声表面波传感器1均与对应的第二天线7相连；
[0015] 其中核心控制模块2通过无线射频发射模块3与射频开关5进行连接组成射频发 射回路，射频开关5通过第一天线6将射频查询脉冲信号发射出去；声表面波传感器1与第 二天线7连接，用于接收射频查询脉冲信号并返回射频信号；射频开关5再通过无线射频 接收模块4与核心控制模块2进行连接组成射频接收回路，核心控制模块2控制射频开关 5拨向射频接收回路，该回路接收每个声表面波传感器1返回的射频信号，信号经无线射频 接收模块4处理后送与核心控制模块2处理；显示器8用来显示温度值，声光报警装置9用 来产生声光报警信号，存储器10用来存数据。
[0016] 所述核心控制模块2采用TI公司的高速、低功耗TMS320C5509 DSP数字处理芯片， 控制无线射频发射模块3输出射频脉冲信号，对无线射频接收模块4输出的基带信号进行 处理，控制射频开关5与无线射频发射、接收回路的通断。
[0017] 结合图2,所述的无源声表面波传感器1包括叉脂换能器11、压电基底12、反射栅 13和天线接口 14,反射栅13和叉脂换能器11均位于压电基底12上，反射栅13位于叉脂 换能器11的两侧，叉脂换能器11上设置天线接口 14。
[0018] 连接在无源声表面波传感器1上面的天线接收到射频脉冲信号，经内部叉脂换能 器IDT利用逆压电效应把天线接收到的射频脉冲信号转换成声表面波脉冲信号在压电基 片上进行纵向传播，经两侧反射栅反射叠加，再由IDT逆压电效应产生电信号经过传感器 天线7发出。
[0019] 结合图3,所述无线射频发射模块电路3包括芯片PT4450、第一晶振Yl、第一电容 CU第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第一电阻RU第二电 阻R2、第三电阻R3、第一电感LU第二电感L2。PT4450的6脚OSCIN通过第一晶振Yl与 PT4450的1脚OSCOUT相连，该引脚还通过通过第一电容Cl接地。PT4450的5脚VDD通过 第二电容C2接地，该引脚还与电源VCC相连。PT4450的4脚DIN通过第一电阻Rl接地，该 引脚还通过第二电阻R2与DSP芯片TMS320C5509的引脚DATAIN相连。PT4450的2脚VSS 接地。PT4450的3脚PAOUT与第三电容C3 -端相连，第三电容C3另一端与第二电感L2 - 端相连，第二电感L2另一端与天线相连，该电感另一端还通过第六电容C6接地，该电容还 通过第四电容C4接地。PT4450的3脚PAOUT还与第一电感Ll 一端相连，第一电感Ll另一 端通过第五电感C5接地，该电感另一端还通过第三电阻R3与电源VCC相连。经过加密的 数据进入PT4450的6脚DIN，当DIN引脚为高电平时触发电路，单触发电路打开功率放大 器和震荡器，高频振荡信号输出给功率放大器，从PAOUT引脚输出，经天线匹配网络发射出 去，当DIN脚为低电平时，功率放大器关闭，但保持振荡。当DIN引脚输入一组脉冲信号时， 芯片内部会产生高频信号，经内部功率放大器进行功率放大，从PPT4450的3脚PAOUT输出 一组射频脉冲信号，经射频开关5把射频信号从装置天线6发射出去。
[0020] 结合图4,无线射频接收模块电路4包括芯片MAX1473,第二晶振Y3、第七电容 C13、第八电容C19、第九电容C20、第十电容C21、第^-一电容C22、第十二电容C23、第十三 电容