[發明專利]一種無線無源高壓電網測溫系統及方法

有效

• 申請號: 202011343252.6
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112468165B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 王春剛;李昕
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H04B1/10
• 分類號: H04B1/10;H04B1/44;G08C23/02;G01K11/26
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

本發明公開了一種無線無源高壓電網測溫系統及方法，包括：讀卡器、與所述讀卡器的射頻接口連接的若干天線，以及與所述讀卡器通信的上位機；所述讀卡器包括一次變頻式接收電路和發射電路，所述接收電路和發射電路通過收發切換開關與天線連接；所述接收電路通過天線對聲表面波傳感器的諧振頻率經降頻混頻后的中頻信號進行帶通采樣，以提取與溫度相關的有效信號。本發明通過設計合適的濾波器，提高前端電路的帶外噪聲的抑制能力，將一些干擾信號降低到容忍范圍內，再者通過選定合適的采樣率，既能夠在合適的時間內獲得足夠多的樣本數據，又能夠避免數據量過大而導致的處理時間的增加。

技術領域

本發明涉及電子與通信工程技術領域，尤其涉及一種無線無源高壓電網測溫系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

溫度監測在電力系統安全運行方面具有重要的作用，由于電力設備帶有高壓，通常不允許采用有線的方式進行測溫，因此運用適合的電力溫度監測方法和裝置具有重要意義。統計結果表明，電力設備故障主要發生在以下位置：開關柜中動、靜觸頭故障、電纜接頭故障。常用的觀察法、紅外線測溫法無法實現實時監測、受環境影響大，半導體無線傳感器的工作溫度范圍小、需要電池供電且易損壞，更換困難。針對電網開關柜接頭觸點的溫度監測主要采用效率低且代價高的人工紅外探測巡檢方式。當前大力發展智能電網過程中，實時電力溫度監控成為智能電網主要課題。

聲表面波傳感器是一種具有非接觸，無需供電的新型半導體類型的傳感器，可測量有一定隔離距離、移動物體的測量能力。傳感器通暢采用半導體制程設計，具有穩定性高、離散型小、價格低的特點，適合進行批量生產，聲表面波傳感器被廣泛應用于測量溫度。

相比來說，聲表面波無源無線測溫系統表現出極大優勢，并已經受到越來越多的重視。通過壓電原理開發的聲表面波溫度(Surface Acoustic Wave,SAW)傳感器，是采用壓電接觸式探測溫度和無線讀取方式，精度高(無線工作模式情況下±1℃)，可分布式，成本低，同時又因為有微秒級信號延遲而抗干擾能力強，因而成為新一代開關柜、電纜接頭的溫度檢測方法。

從目前公開的采用聲表面波傳感器進行溫度測量的技術方案中，主要存在聲表器件帶寬窄，標簽傳感器點數少，受高壓電網環境影響較大，穩定性差等缺點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了一種無線無源高壓電網測溫系統及方法，結合帶通采樣技術和射頻相關理論，提出采用帶通采樣技術的SAW溫度采集解決方案，解決了聲表面波傳感器的高頻電路設計復雜，調試困難，生產制作成本高的缺點。

在一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種無線無源高壓電網測溫系統，包括：讀卡器、與所述讀卡器的射頻接口連接的若干天線，以及與所述讀卡器通信的上位機；

所述讀卡器包括一次變頻式接收電路和發射電路，所述接收電路和發射電路通過收發切換開關與天線連接；所述接收電路通過天線對聲表面波傳感器的諧振頻率經降頻混頻后的中頻信號進行帶通采樣，以提取與溫度相關的有效信號。

在另一些實施方式中，采用如下技術方案：

一種無線無源高壓電網測溫系統的工作方法，包括：

射頻接收信號經過接收天線，首先經過射頻前端濾波器進行頻段選擇并通過限幅器件進行功率保護；同時對像頻及帶外信號進行抑制；

然后信號經低噪放進行放大，再經過級聯帶通濾波器對低噪放放大的二次諧波及其它高頻干擾信號進行抑制；同時采用限幅器件進行輸出功率限制；

輸出信號經過混頻器進行下變頻，混頻器輸出的中頻信號依次經過LFP4濾波、中頻帶通濾波器和限幅放大器進行濾波，由中頻放大器驅動輸出。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：