[發明專利]一種通用型水下機器人供電系統絕緣檢測裝置

在審

• 申請號: 201911276540.1
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN112986777A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 翟新寶;孔范東;張奇峰;何震;范云龍;張運修
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G01R31/14
• 分類號: G01R31/14;G01R1/30;G01R1/18;G01R1/04
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

本發明涉及水下機器人直流供電系統絕緣檢測技術，具體說是一種通用型水下機器人供電系統絕緣檢測裝置。所述通用型絕緣檢測裝置包括接地電流檢測電路、濾波限幅電路、差分放大電路、隔離放大電路、差分轉單端信號電路、有源低通濾波電路、直流轉換隔離電源和線性穩壓電路。所述絕緣檢測裝置輸入端為直流供電系統負極和水下機器人外殼框架，輸出端為0至2.5V模擬量信可連接水下機器人控制系統AI。本發明可以在水下機器人密封干艙和充油高壓濕艙中使用，可有效提高水下機器人在深海未知工作環境下的可靠性和安全性。小型化和模塊化的設計有效地減小了絕緣檢測裝置的體積和重量、降低了功耗、提高了檢測精度，可適用于ROV、ARV、AUV等不同類型的水下機器人使用。

技術領域

本發明涉海洋工程技術領域，具體說是一種通用型、小型化、模塊化的水下機器人直流供電回路絕緣檢測裝置，可應用于ROV、ARV、AUV等不同類型的水下機器人直流供電系統絕緣檢測。

背景技術

水下機器人作業過程中面臨復雜海況和惡劣的工作環境，因此對可靠性和安全性有更高的要求。供電系統作為水下機器人各個設備與電源的橋梁，其健康狀態是水下機器人完成作業任務和安全返航的前提。其艙外各型電氣設備，如電池、水密電纜、傳感器等均會涉及到絕緣問題，絕緣性能下降，電能消耗增加，輕則發生電化學腐蝕，影響水下機器人正常工作，嚴重時還可能造成水下機器人失事事故。因此，絕緣檢測是水下機器人供電系統的一個重要部分。

水下機器人絕緣檢測原理為檢測用電回路與外殼、大地及海水的絕緣關系，測量通過外殼所產生的電流來評估當前絕緣狀況?，F有直流系統絕緣電阻檢測方法主要有電橋法、低頻交流信號注入法、直流漏電流法和有源檢測法，電橋法無法檢測正負極絕緣同時下降的情況，存在檢測死區。低頻交流信號注入法會增大直流系統的電壓紋波，對于弱電系統影響比較大。直流漏電流法在漏電流較小時難以測量，且潛水器的絕緣性能下降時并不一定會形成漏電電流?；诖?，本發明采用了有源檢測法，并基于該檢測方法設計了絕緣檢測電路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種通用型、小型化、模塊化的水下機器人直流供電回路絕緣檢測裝置。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現：一種通用型水下機器人供電系統絕緣檢測裝置，絕緣檢測電路，所述絕緣檢測電路的檢測輸入端子的一端與直流供電系統的負極連接，所述絕緣檢測電路的檢測輸入端子的另一端接地，即與水下機器人的外殼結構框架連接。

所述絕緣檢測電路包括順序連接的接地電流檢測電路、濾波限幅電路、差分放大電路、隔離放大電路、差分信號轉單端信號電路、有源低通濾波電路。

所述絕緣檢測電路包括：

所述接地電流檢測電路，用于檢測直流供電系統回路與外殼的絕緣關系，將通過外殼所產生的接地電流轉換為電壓信號送入濾波限幅電路；

所述濾波限幅電路，用于將接地電流轉換的電壓信號進行濾波和限幅后，送入差分放大電路；

所述差分放大電路，用于將濾波限幅電路輸出的電壓信號進行放大后輸出；

所述隔離放大電路，用于將放大后的電壓信號進行電源和信號的隔離，將被檢對象與輸出模擬信號進行電氣隔離；

所述差分轉單端信號電路，用于將隔離放大電路輸出的差分信號轉為單端信號輸出；

所述有源低通濾波電路，用于將單端信號進行濾波，消除高頻干擾后輸出模擬電壓值。

一種通用型水下機器人供電系統絕緣檢測裝置，還包括直流轉換隔離電源和線性穩壓電路；所述直流轉換隔離電源和線性穩壓電路與電源連接，還與電流檢測電路、差分放大電路、隔離放大電路連接。

所述直流轉換隔離電源和線性穩壓電路包括第一隔離電源、第二隔離電源和線性穩壓芯片；

所述第一隔離電源輸入端與電源連接，輸出端與電流檢測電路的供電端連接；