[發明專利]機械指針式SF6密度實時在線監控裝置

無效

• 申請號: 201210180196.8
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102680357A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 林黎明
• 申請（專利權）人: 上海景芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01N9/00
• 分類號: G01N9/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理

1.一種機械指針式SF6密度實時在線監控裝置，其特征在于，包括：機械指針檢測機構、設置于機械指針檢測機構的指針頂部的強度在±45mT至±75mT范圍內直徑為6mm的徑向磁場、設置于機械指針檢測機構的刻度盤和指針之間且能夠自動對中的非接觸式磁角度編碼模塊、與非接觸式磁角度編碼模塊相連的數字信號處理單元，其中：非接觸式磁角度編碼模塊通過檢測機械指針檢測機構的指針以軸芯為中心的旋轉徑向磁場變化量，并輸出傳感器坐標矩陣至數字信號處理單元，數字信號處理單元對絕對值角度編碼值進行數字平均值處理以消除外部信號干擾對測量的影響并經數字信號處理單元數模轉換和放大處理后以4-20mA的模擬信號形式輸出；

所述的非接觸式磁角度編碼模塊包括：采用X-Y分組配置的傳感器陣列以及前端模擬放大器、∑-Δ模數轉換器以及輸出接口單元，其中：傳感器陣列的Y組陣列和X組陣列分別與對應方向的前端模擬放大器相連并輸出第一差分信號Y1-Y2和第二差分信號X1-X2，前端模擬放大器與∑-Δ模數轉換器相連，將差分信號經模數轉換后輸出至輸出接口單元，通過輸出接口單元將傳感器坐標矩陣輸出至數字信號處理單元；

所述的傳感器陣列采用的是半徑為1.1mm的環形霍爾傳感器陣列，該陣列內的霍爾磁元件以二維正交方式排列，且環形霍爾傳感器陣列的圓心正對機械指針檢測機構；

所述的數字信號處理單元讀取從磁角度編碼器輸出的絕對值角度經三角函數計算以解決SF6密度信號與偏轉角度的非線性關系，以確保SF6密度遠傳信號值與現場顯示值保持一致，該數字信號處理單元包括：三角函數計算單元、數字濾波模塊、編碼單元、存儲器以及依次與編碼單元相連的數模轉換模塊和放大模塊，其中：三角函數計算單元接收非接觸式磁角度編碼模塊輸出的傳感器坐標矩陣并根據兩組差分數字信號得到正弦向量和余弦向量以及其兩者比值的反正切函數，存儲器輸出預存的角度預設值至三角函數計算單元經疊加后輸出角度絕對值至數字濾波模塊，數字濾波模塊采用滑動平均濾波法對讀取得到三角函數計算單元輸出的被測角度絕對值進行濾波并輸出至編碼單元，編碼單元根據角度絕對值進行編碼后依次輸出至數模轉換模塊和放大模塊，經數模轉換和放大處理后以4-20mA的模擬信號形式輸出；

所述的非接觸式磁角度編碼模塊及數字信號處理單元集成于具有自動對中結構的扇形電路板上，其中非接觸式磁角度編碼模塊位于扇形電路板采用等腰三角原理設計的舌形區域，具有與指針式六氟化硫密度繼電器機械檢測機構對中固定功能，以確保旋轉的徑向磁場與非接觸式磁角度編碼器相對位置正確。

2.根據權利要求1所述的機械式指針儀表偏轉角度的直接測量系統，其特征是，所述的滑動平均濾波法是指：滑動平均濾波法把若干測量數據看成一個隊列，隊列的長度為固定自然常數N，每進行一次新的采樣，把測量結果放入隊尾，而去掉原來隊首的一個數據；通過將經三角函數計算單元計算后獲得的輸出角度絕對值的N個測量數據排列設置為長度固定為N的隊列，并以隊列方式進行以下處理：

X‾n=1NΣi=0N-1Xn-i,]]>

其中：為第n次采樣經濾波后的輸出，X_n-i為未經濾波的第n-i次采樣值，n為1至N的自然常數，N為滑動平均項數，即隊列長度。

3.根據權利要求2所述的機械式指針儀表偏轉角度的直接測量系統，其特征是，所述的滑動平均項數N為7-15。

4.根據權利要求1所述的機械式指針儀表偏轉角度的直接測量系統，其特征是，所述的非接觸式磁角度編碼模塊及數字信號處理單元集成于具有自動對中結構的扇形電路板上，其中非接觸式磁角度編碼模塊位于扇形電路板的正中舌形區域。