[發(fā)明專利]基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010095447.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN111157104A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H11/06
• 分類號(hào): G01H11/06;G01D5/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 董旭東;陳棟智

1.一種基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：

碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器，用于將母排的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電阻信號(hào)；

恒流源電路，用于將所述電阻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；

低通濾波器電路，接收所述電壓信號(hào)，用于濾除其高頻干擾信號(hào)；

反相放大電路，接收來自低通濾波電路的電壓信號(hào)，用于對(duì)其進(jìn)行反相放大以滿足微控制器MCU 中A/D轉(zhuǎn)換輸入信號(hào)為正信號(hào)變化的需要；

溫度變化補(bǔ)償電路，用于補(bǔ)償溫度變化對(duì)碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器受溫度的影響，消除溫度變化帶來的測(cè)量誤差；

同相加法電路，接收來自反相放大電路和溫度變化補(bǔ)償電路的電壓信號(hào)，用于將測(cè)量母排振動(dòng)的電壓信號(hào)和測(cè)量母排溫度的電壓信號(hào)電壓實(shí)現(xiàn)加法運(yùn)算，補(bǔ)償由于溫度變化帶來的誤差；

MCU，接收來自同相加法器的電壓信號(hào)，用以處理后以無線的方式進(jìn)行傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度變化補(bǔ)償電路包括：

測(cè)溫電阻，用于測(cè)量母排溫度；

電橋轉(zhuǎn)換電路，用于將測(cè)溫電阻的阻值變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，實(shí)現(xiàn)電阻到電壓的變化；

差動(dòng)放大電路，接收變化后電壓，用以放大所述變化后的電壓。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，還包括電壓跟隨器，用于將反相放大器輸出的電壓轉(zhuǎn)換為電橋轉(zhuǎn)換電路的工作電源電壓。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流源電路包括運(yùn)算放大器A1及外圍電路，電阻R1一端與電壓源VR正極相連，電阻R1另一端與運(yùn)算放大器A1反相輸入端及碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器RX一端相連，碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器RX另一端與運(yùn)算放大器A1輸出端相連，所述電壓源VR負(fù)極接地，電阻R2一端與電壓源VR正極相連，電阻R2另一端與可變電阻VR1一固定觸頭相連，可變電阻VR1另一固定觸頭與電阻R3一端相連，所述電阻R3另外一端接地，所述的可變電阻VR1可變觸頭與運(yùn)算放大器A1同相輸入端相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波電路為低通RC濾波器，濾波電阻R4一端與運(yùn)算放大器A1的輸出端相連，濾波電阻R4另一端與濾波電容器C1一端相連，濾波電容C1另一端接地，實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻干擾信號(hào)的濾波。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述反相放大電路包括運(yùn)算放大器及外圍電路，輸入電阻R5一端與濾波電容C1和濾波電阻R4相連，輸入電阻R5另一端與運(yùn)算放大器A2的反相輸入端相連，放大器反饋電阻由R6和VR2相串聯(lián)構(gòu)成，R6和VR2串聯(lián)后一端與運(yùn)算放大器A2的反相輸入端相連，另一端與運(yùn)算放大器A2的輸出端相連，運(yùn)算放大器A2同相輸入端接地。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于碳納米管薄膜應(yīng)變傳感器的變電站母排振動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述電橋轉(zhuǎn)換電路包括測(cè)溫電阻Rt、電橋電阻R12、電橋電阻R13以及電橋電位器RV3，所述測(cè)溫電阻Rt為鉑電阻Pt100，測(cè)溫電阻Rt一端與電橋電阻R12一端相連，另一端接地；電橋電阻R12另一端與電壓跟隨器A3輸出端相連，電橋電阻R13一端與電壓跟隨器A3輸出端相連，電橋電阻R13另一端與電位器RV3一端相連；電橋電位器RV3另一端接地，電壓跟隨器A3的反相輸入端與其輸出端相連，電壓跟隨器A3的同相輸入端接運(yùn)算放大器A2的輸出端。