[發(fā)明專利]基于ARM的150kW短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510564938.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN105091946A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牟麗;林大橋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 牟麗;林大橋
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及短波發(fā)射機(jī)電氣參數(shù)的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測(cè)，尤其是涉及一種基于嵌入式系統(tǒng)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

150kW短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)150kW短波發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)及各級(jí)電路工作時(shí)的電氣參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)檢測(cè)。目前傳統(tǒng)的短波發(fā)射機(jī)測(cè)量裝置的信號(hào)采集仍使用單片機(jī)作為主控制芯片，無顯示界面，無數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，發(fā)射機(jī)電氣參數(shù)的記錄只能采用人工抄錄的方式，無法對(duì)發(fā)射機(jī)電氣參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)一管理和分析。由于沒有人機(jī)界面，需通過另外一臺(tái)工控機(jī)對(duì)采集的參數(shù)值進(jìn)行校正，不具備網(wǎng)口，不能對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)，軟件升級(jí)，已經(jīng)不能適應(yīng)目前的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種基于ARM的嵌入式短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)150kW短波發(fā)射機(jī)電氣信號(hào)的測(cè)量、溫度的測(cè)量、調(diào)幅度的測(cè)量、界面顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、串口通信、網(wǎng)絡(luò)通信等功能，通過對(duì)采集到的150kW短波發(fā)射機(jī)各方面的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，評(píng)估整個(gè)發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)是否正常，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)診斷、超限報(bào)警、數(shù)據(jù)查詢、WIFI等功能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案其特點(diǎn)是，通過隔離放大器實(shí)現(xiàn)150kW短波發(fā)射機(jī)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)的有效隔離，以ARM嵌入式核心板為本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，通過核心板的SPI串行總線連接并擴(kuò)展A/D模擬量采集電路，通過核心板的GPIO接口連接溫度測(cè)量電路，調(diào)幅度測(cè)量通過A/D模擬量采集電路送到ARM核心板，表頭電路驅(qū)動(dòng)電壓表顯示。

所述的信號(hào)隔離，為避免大功率發(fā)射機(jī)瞬間非正常電壓突然加到150kW短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路輸入端，造成監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路元器件損壞，以及避免監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置本身對(duì)發(fā)射機(jī)各級(jí)采樣電路的影響，本發(fā)明采用輸入/輸出1：1增益的信號(hào)隔離放大器連接發(fā)射機(jī)各級(jí)信號(hào)采樣端與本短波發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入端，將輸入端信號(hào)、輸出端信號(hào)進(jìn)行有效隔離，同時(shí)也將輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的供電電源進(jìn)行了隔離，解決短波發(fā)射機(jī)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電氣隔離及現(xiàn)場(chǎng)干擾問題，保障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

所述的ARM嵌入式核心板作為主控制模塊，由嵌入式Linux操作系統(tǒng)和LCD、SPI、GPIO驅(qū)動(dòng)組成，負(fù)責(zé)對(duì)A/D模擬量采集、溫度測(cè)量、調(diào)幅度測(cè)量、LCD顯示屏的控制。

所述的AD模擬量采集,包括3片8通道、多量程、SPI串行輸出的A/D轉(zhuǎn)換芯片、濾波電路、分壓電路組成。其中8路AD輸入用于低周箱高前級(jí)電子管的燈絲、柵極、簾柵極以及板極的電壓和電流的數(shù)據(jù)采集；8路AD輸入用于低周箱末級(jí)電子管的燈絲、柵極以及簾柵極以及末級(jí)板極的電壓和電流的數(shù)據(jù)采集；6路AD輸入用于高前激勵(lì)、寬放電流、寬放電壓、寬放功率、輸出功率、反射功率的數(shù)據(jù)采集。2路AD輸入用于調(diào)幅波監(jiān)測(cè)電路，采集高頻調(diào)幅波信號(hào)的載波直流和音頻檢波信號(hào)。末級(jí)和前級(jí)電子管燈絲電流互感器取樣回來的燈絲電流電壓范圍在0~15V之間，為使范圍在A/D采樣范圍0~10V內(nèi)，經(jīng)電阻分壓后接入到A/D采樣輸入端。大功率發(fā)射機(jī)的高頻干擾比較強(qiáng)，A/D模擬量轉(zhuǎn)換器采集速度快，靈敏度高，經(jīng)濾波器濾波后，還需經(jīng)軟件濾波再由界面顯示。

所述的溫度測(cè)量，是指對(duì)150kW短波發(fā)射機(jī)電子管冷卻系統(tǒng)的入水溫度和出水溫度進(jìn)行測(cè)量，電子管入水溫度過高，表明熱交換器不正常；出水溫度過高表明電子管工作不正常，這兩種情況都應(yīng)該禁止發(fā)射機(jī)的正常工作。溫度傳感器測(cè)回的數(shù)據(jù)通過ARM核心板的GPIO接口送到ARM，通過軟件濾波，得到入水、出水溫度在界面顯示出來。

所述的調(diào)幅度測(cè)量，根據(jù)GY31-84《調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)運(yùn)行技術(shù)等級(jí)》調(diào)幅度的定義：用單一頻率的音頻信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制的已調(diào)波，其最大或最小瞬時(shí)振幅與調(diào)制期間載波振幅差值再與調(diào)制期間載波振幅之比用百分比表示，既為發(fā)射機(jī)的調(diào)幅度。在本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通過對(duì)150kW短波發(fā)射機(jī)的射頻信號(hào)進(jìn)行瞬時(shí)監(jiān)測(cè)，其調(diào)幅度為射頻信號(hào)檢波后的音頻電平幅度與直流電平之比。通過對(duì)載波直流信號(hào)的時(shí)間函數(shù)進(jìn)行積分計(jì)算，得到在Δt時(shí)間間隔內(nèi)的載波能量值；同樣對(duì)音頻信號(hào)的時(shí)間函數(shù)進(jìn)行積分計(jì)算，得到在Δt時(shí)間間隔內(nèi)的音頻信號(hào)的能量值；將在Δt時(shí)間間隔內(nèi)的音頻信號(hào)的能量值除以在Δt時(shí)間間隔內(nèi)的載波能量值，其商值就是在Δt時(shí)間間隔內(nèi)的調(diào)幅度值。