一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器，包括TEV检测部分和超声波检测部分。其中TEV检测部分包括依次连接的TEV传感器、第一信号放大电路、数据存储器、数据输出接口电路、显示器，还包括连接数据存储器的比较电路。超声波检测部分包括依次连接的超声波传感器、第二信号放大电路、超声波滤波电路、音频功放电路以及耳机插头。第二信号放大电路包括型号为INA217AIP的仪表运算放大器以及可调电阻，第一电阻和第二电阻用来将传感器输出信号电流转化信号电压，以方便后面放大器放大。通过同时对电荷量以及超声波的检测，提高电力设备局部放电检测的准确性。
【专利说明】—种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器。
【背景技术】
[0002]局放检测是高压电局部放电检测的简称。随着时间的推移，高压电气设备会慢慢老化，绝缘性能也会随之下降，导致其内部可能产生局部放电现象，这对电气设备的安全来讲是一个非常大的隐患。所以为了消除这种潜在隐患，电厂工作人员会定期检查设备的情况，检查设备是否存在局部放电现象以及严重程度如何。
[0003]为了检测局部放电，人们针对局部放电会产生的一系列电声参数设计了很多局放测试仪器。局部放电现象发生时会释放电苛，同时电荷电离空气会产生超声波和一定程度的臭氧。据此通过检测放电电荷的多少、超声波信号的大小和空气中的臭氧含量来判断有无局部放电发生和严重程度。前面两者通过电学仪器可以较为方便的测量，而后者可能需要更加复杂和专业的仪器才能测出，所以一般检测前面两个参数即放电电荷和超声波。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器，能够仅通过一台设备就完成局部放电的放电电荷和超声波的检测。
[0005]技术方案:一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器，包括TEV传感器、超声波传感器、第一信号放大电路、第二信号放大电路、超声波滤波电路、数据存储器、比较电路、数据输出 接口电路、显示器、音频功放电路、耳机插头；所述TEV传感器连接第一信号放大电路的输入端，所述第一信号放大电路的输出端连接比较电路的输入端，所述比较电路的输出端连接数据存储器，数据输出接口电路用于连接所述数据存储器和显示器；所述超声波传感器连接第二信号放大电路的输入端，所述第二信号放大电路的输出端连接超声波滤波电路的输入端，所述超声波滤波电路的输出端通过音频功放电路连接耳机插头；其中，所述第二信号放大电路包括型号为INA217AIP的仪表运算放大器，第一电阻、第二电阻、可调电阻；超声波传感器的正极和第一电阻的一端连接仪表运算放大器的输入信号正端，超声波传感器的负极和第二电阻的一端连接仪表运算放大器的输入信号负端，所述第一电阻和第二电阻的另一端接地，可调电阻连接在仪表运算放大器第一外接电阻引脚和第二外接电阻引脚之间。
[0006]作为本发明的优选方案，所述超声波传感器为40KHz的超声波传感器。
[0007]有益效果:TEV传感器是为了检测放电电荷的多少，TEV传感器通过电容耦合的方式收集TEV信号并且进行放大后与参考值比较，该比较值储存在数据存储器中，最后TEV信号通过数据输出接口输出到显示器显示。超声波传感器是利用超声波传感器收集超声信号并进行放大、滤波处理后，送给音频功放电路后转换成人耳能识别的音频信号后发送到耳机装置。第二信号放大电路中，第一电阻和第二电阻用来将传感器输出信号电流转化信号电压，以方便后面放大器放大。通过放大倍数高、对输入信号影响小、输出稳定的INA217AIP的仪表运算放大器，能够将信号经过放大1000倍后输出用于后续处理，且放大倍数可调。从而使得本放大电路具有高输入阻抗、高增益、增益可变特性，能够超声波信号基本的放大需求。通过对局部放电的电荷和超声波的同时检测能够更准确的检测出设备的局放现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型的局部放电检测器结构示意图；
[0009]图2是本实用新型中第一信号放大电路原理图；
[0010]图3是本实用新型中第二信号放大电路原理图；
[0011]图4是本实用新型中超声波滤波电路原理图；
[0012]图5是本实用新型中音频功放电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0014]如图1所不,一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器,包括TEV传感器1、超声波传感器2、第一信号放大电路3、第二信号放大电路4、超声波滤波电路6、数据存储器7、比较电路8、数据输出接口电路9、显示器10、音频功放电路11、耳机插头12。TEV传感器I连接第一信号放大电路3的输入端，第一信号放大电路3的输出端连接比较电路8的输入端，比较电路8的输出端连接数据存储器7，数据输出接口电路9用于连接数据存储器7和显示器10。超声波传感器2连接第二信号放大电路4的输入端，第二信号放大电路4的输出端连接超声波滤波电路6的输入端，超声波滤波电路6的输出端通过音频功放电路11连接耳机插头12。
[0015]其中，如图2所不,第一信号放大电路3为一种基于局放电荷检测的放大电路,包括三路不同增益的运放单元，该三路运放单元分别包括一个UA733差分放大器，TEV传感器将获得的信号分别输入到三个UA733差分放大器的信号输入端。三个UA733差分放大器均连接可调电阻，调整三路不同增益的运放单元放大增益分别为10倍、100倍、1000倍；三个UA733差分放大器的输出端输出三路增益不同的放大信号。三路增益不同的放大信号选择输出一路信号到比较电路。
[0016]第一信号放大电路3中，第一路运放单兀包括一块型号为UA733的差分放大器芯片，局放电荷传感器信号通过一个滤波电容C75和不控二极管Dl后，经限流电阻R69输入到运放芯片的反相输入端IN-，运放芯片的正相输入端通过电阻R81接地，构成差分输入。UA733差分放大器芯片的GlA和GlB引脚之间串联电阻R65和可调电阻VR4，通过可调电阻来调整运放单元的增益，电阻阻值关系为R65+VR4=2K欧姆。第二路运放单元以及第三路运放单元均与局放电荷传感器信号连接，与第一路运放单元区别仅在于差分放大器芯片连接不同阻值的电阻，第二路运放单元电阻阻值关系为R71+VR3=200欧姆，第三路运放单元电阻阻值关系为R74+VR5=20欧姆；三块UA733差分放大器通过接入可调电阻的不同，经调试电阻VR3、VR4、VR5的阻值，最终实现三路不同增益的运放单元将输入的局放电荷传感器信号分别放大10倍、100倍、1000倍后输出到后续信号处理电路。在进行电路调试时，为实现各电路不同增益的要求，先准备一台示波器和信号发生器，信号发生器先设置原始信号强度比如lmV，由于第一、第二、第三路运放单元的增益分别为10、100、1000，所以调整各个运放单元中的可调电阻，直到示波器检测到三路信号强度应分别为10mV、lOOmV、IOOOmV,完成使用前的调试。第一信号放大电路3中其他限流电阻均为33欧姆。
[0017]如图3所示，第二信号放大电路4是一种超声波信号检测放大电路，包括型号为INA217AIP的仪表运算放大器，电阻R46、电阻R47、可调电阻VRl。超声波传感器的正极和电阻R46的一端连接仪表运算放大器的输入信号正端VIN+,超声波传感器的负极和电阻R47的一端连接仪表运算放大器的输入信号负端VIN-;电阻R46和电阻R47的另一端接地,可调电阻VRl连接在仪表运算放大器外接电阻引脚RGl和外接电阻引脚RG2之间。可调电阻VRl阻值为10欧姆，电阻R46和电阻R47为50欧姆。
[0018]电阻R46和电阻R47用来将传感器输出信号电流转化信号电压，以便后面放大器放大。通过放大倍数高、对输入信号影响小、输出稳定的INA217AIP的仪表运算放大器，将40KHz超声波传感器输出的信号放大后输出用于后续处理，通过可调电阻VRl来调整整个电路对超声波传感器输出信号的放大倍数，使信号最高能放大1000倍。
[0019]如图4所75,超声波滤波电路6是一种基于局放检测的超声波检测信号滤波电路，包括第阻R25、电阻R26、电阻R28、电容C35、电容C36、运算放大器。电阻R25的一端连接40KHz超声波传感器，电阻R25的另一端分别与电阻R26的一端、电容C35的一端、电容C36的一端连接；电阻R26的另一端接地，电容C36的另一端与第三电阻R28的一端以及运算放大器的反相输入端连接；电容C35的另一端与所述电阻R28的另一端以及运算放大器的输出端连接；运算放大器的正相输入端接地，运算放大器的输出端输出滤波后的超声波检测信号。
[0020]如图5所示的音频功放电路，包括LM486音频功放芯片、电阻R15、电阻R16、电容C38、电容C39、电容C40。其中，电阻R15的一端连接经超声波滤波电路6滤波后的超声波信号，电阻R15的另一端同时连接电阻R16的一端以及电容C40的一端；电阻R16的另一端分别连接电容C38的一端以及LM486音频功放芯片的正相信号输入端IN+ ;电容C38的另一端接地，电容C40的另一端连接LM486音频功放芯片的反相信号输入端IN- ；LM486音频功放芯片的输出放大信号到耳机插头12。音频信号经过电阻R15和R16分压限流后，通过电容C40的选频后，将外部40KHz的超声波信号生成差频信号，将频率控制在2K输入功放芯片LM486，通过功放芯片的放大作用，超声波信号转换成让人耳能够正常听取声波声音的大小，输出到外部耳机插头。
[0021]TEV传感器I用于检测待查设备表面金属部分产生电压脉冲信号，在进行TEV测量时，TEV传感器I通过电容耦合的方式将检测的电荷量以电信号输出后经第一信号放大电路3进行信号放大处理，然后通过比较电路8将放大后的信号和参考值作差运算，得到实际TEV值并存储在数据存储器7中，该参考值为检测设备的背景噪声值。然后通过数据输出接口电路9将数据存储器7中的实际TEV值显示器10上显示。另外，通过40KHz超声波传感器2检测设备的超声波信号时，由超声波传感器得到的一定频率的高频电流信号经第二信号放大电路4放大后输入到超声波滤波电路6，经滤波后的超声波信号传输到音频功放电路，通过38KHz的差频电路，差频后将频率控制在2K左右让人耳能够正常听取声波声音的大小并输出信号到耳机插头。通过同时对电荷量以及超声波的检测，提高电力设备局部放电检测的准确性。本局部放电检测器具有使用范围广泛、灵敏度和分辨率高、抗干扰能力强等优点。[0022]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器，其特征在于:包括TEV传感器(I)、超声波传感器(2)、第一信号放大电路(3)、第二信号放大电路(4)、超声波滤波电路(6)、数据存储器(7)、比较电路(8)、数据输出接口电路(9)、显示器(10)、音频功放电路(11)、耳机插头(12);所述TEV传感器⑴连接第一信号放大电路(3)的输入端，所述第一信号放大电路⑶的输出端连接比较电路⑶的输入端，所述比较电路⑶的输出端连接数据存储器(7)，数据输出接口电路(9)用于连接所述数据存储器(7)和显示器(10);所述超声波传感器(2)连接第二信号放大电路(4)的输入端，所述第二信号放大电路(4)的输出端连接超声波滤波电路出)的输入端，所述超声波滤波电路出)的输出端通过音频功放电路(11)连接耳机插头(12);其中，所述第二信号放大电路⑷包括型号为INA217AIP的仪表运算放大器，第一电阻(R46)、第二电阻(R47)、可调电阻(VRl);超声波传感器(2)的正极和第一电阻(R46)的一端连接仪表运算放大器的输入信号正端(VIN+),超声波传感器的负极和第二电阻(R47)的一端连接仪表运算放大器的输入信号负端(VIN-),所述第一电阻(R46)和第二电阻(R47)的另一端接地，可调电阻(VRl)连接在仪表运算放大器第一外接电阻引脚(RGl)和第二外接电阻引脚(RG2)之间。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波信号检测放大电路的局部放电检测器，其特征在于:所述超声波传感器为40KHz的超声波传感器。
【文档编号】H03F3/45GK203775150SQ201420134119
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】赵培伟 申请人:三泰电力技术（南京）股份有限公司