專利名稱：一種微變電容式桿塔振動檢測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及桿塔振動檢測領域，特別涉及到一種利用微變電容工作原理的微 變電容式桿塔振動檢測裝置。
背景技術：
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，架空輸電線路大量興建，電力輸送容量和輸送距離迅 速增長，大容量、遠距離的輸電線路陸續(xù)投入運行，因此線路的安全運行變得愈加重要。在 架空輸電線路中，桿塔是輸電線路的載體，是保證電力系統(tǒng)安全運行的重要組成部分。由于 桿塔是處于野外的，容易受到諸如風、雨、冰雪、雷電等自然條件和其它外界條件的影響，容 易發(fā)生各種事故。其中，因桿塔的振動引發(fā)的輸電線路故障的事故最多。因此，研究桿塔振 動，找出相應的防振措施已引起國內(nèi)外科技工作者的普遍重視。但在現(xiàn)有的對于桿塔的振動檢測中主要是運用壓力傳感器、微加速度計、微機械 陀螺儀等。由于振動所測量的信號是一個微弱信號，從而導致所測量的精度不高、靈敏度低 的缺點，且價格也較高。因此需要一種功率損耗低，靈敏度高，結(jié)構簡單的振動檢測裝置。本 實用新型主要是利用平板電容質(zhì)量塊的相對位移引起電容量的變化，實現(xiàn)振動量和角度偏 移量的檢測，從而達到對桿塔振動檢測的目的。通過信息處理器對原始信號進行處理，然后 利用PCI接口將角度振動數(shù)據(jù)和主體系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)對桿塔振動的檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是設計一種微變電容式桿塔振動檢測裝置，該裝置適合于由于 各種原因引起的桿塔振動的檢測(如風、人為等)，從而可以將少由于桿塔振動引起輸電線 路故障導致的是故障產(chǎn)生，提高輸電的可靠性及安全性。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案一種微變電容式桿塔振動檢測裝置，其特征是由電源電路、綁定在桿塔上的電容 轉(zhuǎn)換模塊、方波激勵源、單片機、PCI接口和PC機構成；其中a)、電容轉(zhuǎn)換模塊由一個RC串聯(lián)回路及一個電容傳感器構成，電容轉(zhuǎn)換模塊的輸 入端與方波激勵源的輸出端連接，輸出端與單片機的輸入端連接；b)、方波激勵源產(chǎn)生方波信號用來驅(qū)動RC回路，使被測電容充放電，方波激勵源 的輸入端與單片機的輸出端連接；c)、單片機對容轉(zhuǎn)換模塊輸入的信號進行判別、低通濾波處理，進一步通過均值濾 波方法分析處理得出振動和角度變化信號，通過PCI接口輸出；d)、電源電路分別為電容轉(zhuǎn)換模塊、方波激勵源、單片機提供電源；本實用新型基于電容的充放電特性來實現(xiàn)微小電容的測量，其模型為串聯(lián)模型。 其中RC回路中的電容為平板電容，用方波激勵源驅(qū)動這個RC回路，在電路兩端加上驅(qū)動電 壓給電容充放電，通過測量充電至穩(wěn)定狀態(tài)的時間來計算電容量的大小，在正常情況下，這 個充電至穩(wěn)定狀態(tài)的時間是不變的。當塔桿的相對位移引起電容極板間距離的變化時，導致結(jié)構電容大小不同，及其充電至穩(wěn)態(tài)的時間有所不同，通過檢測充電峰峰值的差別，得出 異常信號。然后經(jīng)過低通濾波去除異常信號中的尖峰脈沖干擾，再進一步通過均值濾波方 法分析處理得出振動和角度變化信號。本實用新型提供的微變電容式桿塔振動檢測裝置，結(jié)構簡單，價格便宜，可靠性 高，功率損耗低，靈敏度高等先進的特點，適應社會發(fā)展需求。

圖1是本實用新型的裝置結(jié)構圖；圖2是本實用新型的單片機工作流程圖；具體實施方法
以下結(jié)合附圖對發(fā)明作進一步說明參見圖1，微變電容式桿塔振動檢測裝置，由電源電路1、綁定在桿塔底部的電容 轉(zhuǎn)換模塊2、方波激勵源3、單片機4、PCI接口 5和PC機6構成；其中電容轉(zhuǎn)換模塊2由一 個RC串聯(lián)回路及一個電容傳感器構成，電容轉(zhuǎn)換模塊2的輸入端與方波激勵源3的輸出端 連接，輸出端與單片機4輸入端連接；方波激勵源3產(chǎn)生的方波信號用來驅(qū)動RC回路，使被 測電容充放電，方波激勵源3的輸入端與單片機4的輸出端連接；單片機4對容轉(zhuǎn)換模塊 2輸入的信號進行判別，對異常信號進行低通濾波處理，進一步通過均值濾波方法分析處理 得出振動和角度變化信號，通過PCI接口 5輸出；電源電路1分別為電容轉(zhuǎn)換模塊2、方波 激勵源3、單片機4提供電源。利用電容轉(zhuǎn)換模塊2的平板電容原理運用質(zhì)量塊的相對位移引起電容極板間距 離的變化，進而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?，再通過檢測電路將電容的微小變化轉(zhuǎn)換為與其成正 比的充放電時間的變化來測量系統(tǒng)的振動和角度變化，且該系統(tǒng)通過PCI接口 5可將數(shù)據(jù) 輸出置PC機6，便于分析和保存數(shù)據(jù)。上述電源電路采用三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM317構成穩(wěn)壓電源電路。LM317是 美國國家半導體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓 器。它的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩 個外接電阻來設置輸出電壓。信號激勵和電容轉(zhuǎn)換模塊用于處理電容與時間之間的變換，本測量電路是基于電 容的充放電特性來實現(xiàn)微小電容的測量，其模型為RC串聯(lián)模型。將被測電容與適當?shù)碾?阻構造一個RC回路，并用方波激勵源驅(qū)動這個回路，在電路兩端加上驅(qū)動電壓給電容充放 電，通過記錄充電至穩(wěn)定狀態(tài)的時間來測量電容量的大小。進一步，由單片機4通過軟件實現(xiàn)方波激勵源3產(chǎn)生方波信號，及原始信號的采 集，數(shù)字信號的濾波處理以及與其他系統(tǒng)的通信等功能。經(jīng)過單片機采集和濾波處理之后 的數(shù)據(jù)與其他系統(tǒng)進行通信，給總體的控制系統(tǒng)提供控制量，這就要用到通信協(xié)議。在不同 的應用場合所用到的通信協(xié)議不同，同時使用的硬件芯片也不相同。本檢測裝置使用的是 PCI接口通信。單片機4可采用Microchip公司的PIC16F628A。
權利要求一種微變電容式桿塔振動檢測裝置，其特征在于由電源電路(1)、綁定在桿塔上的電容轉(zhuǎn)換模塊(2)、方波激勵源(3)、單片機(4)、PCI接口(5)和PC機(6)構成；其中a)、電容轉(zhuǎn)換模塊(2)由一個RC串聯(lián)回路及一個電容傳感器構成，電容轉(zhuǎn)換模塊(2)的輸入端與方波激勵源(3)的輸出端連接，輸出端與單片機(4)輸入端連接；b)、方波激勵源(3)產(chǎn)生的方波信號用來驅(qū)動RC回路，使被測電容充放電，方波激勵源(3)的輸入端與單片機(4)的輸出端連接；c)、單片機(4)對容轉(zhuǎn)換模塊(2)輸入的信號進行判別，對異常信號進行低通濾波處理，進一步通過均值濾波方法分析處理得出振動和角度變化信號，通過PCI接口(5)輸出；d)、電源電路(1)分別為電容轉(zhuǎn)換模塊(2)、方波激勵源(3)、單片機(4)提供電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的微變電容式桿塔振動檢測裝置，其特征在于由單片機(4) 通過軟件實現(xiàn)方波激勵源(3)產(chǎn)生方波信號。專利摘要本實用新型涉及一種微變電容式桿塔振動檢測裝置，主要是利用平板電容質(zhì)量塊的相對位移引起電容量的變化，實現(xiàn)振動量和角度偏移量的檢測，從而達到對桿塔振動檢測的目的。由電源電路、綁定在桿塔上的電容轉(zhuǎn)換模塊、方波激勵源、單片機、PCI接口和PC機構成；通過信息處理器對原始信號進行處理，然后利用PCI接口將角度振動數(shù)據(jù)和主體系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)對桿塔振動的檢測。本實用新型提供的方法可以起到檢測桿塔振動狀況的作用，并且該裝置功率損耗低，靈敏度高，結(jié)構簡單。
文檔編號G01B7/30GK201716103SQ201020226350
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月13日 優(yōu)先權日2010年6月13日
發(fā)明者周欣, 王嘉, 王松, 王瑞瓊, 謝濤 申請人:重慶市電力建設總公司