[發(fā)明專利]一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)及檢測方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110054100.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN112858445B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王季宇;吳寒;廖瑞金;楊麗君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/61
• 分類號(hào): G01N27/61;G01N27/60
• 代理公司: 北京同恒源知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

1.一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，包括摩擦納米發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)包括摩擦納米發(fā)電機(jī)主體(1)以及位于其底部的圓形轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)；所述摩擦納米發(fā)電機(jī)主體(1)包括液體摩擦介質(zhì)、圓環(huán)狀軟管(5)、電極終端和電刷(7)，所述液體摩擦介質(zhì)置于圓環(huán)狀軟管(5)內(nèi)，所述圓環(huán)狀軟管(5)為兩根軟管首尾連接的密閉圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，軟管的兩個(gè)端口通過軟管接頭(6)進(jìn)行連接與密封，在圓環(huán)狀軟管(5)的上、下半圓部分分別貼附金屬箔，形成兩個(gè)所述電極終端，所述電刷(7)由薄膜(2)兩面貼附金屬箔組成；

其特征在于：所述摩擦納米發(fā)電機(jī)主體(1)由2層重疊組成，包括上層摩擦納米發(fā)電機(jī)和下層摩擦納米發(fā)電機(jī)，且上、下層摩擦納米發(fā)電機(jī)之間互不接觸；電刷(7)有四個(gè)，兩兩成對(duì)的安裝在圓環(huán)狀軟管(5)兩側(cè)對(duì)稱位置，且同側(cè)兩電刷彼此獨(dú)立地接觸電極終端；

該傳感系統(tǒng)還包括自驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測系統(tǒng)；所述自驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測系統(tǒng)包括信號(hào)調(diào)理電路和數(shù)據(jù)解析模塊；

所述信號(hào)調(diào)理電路包括電阻R1～R10、運(yùn)算放大器OP1～OP5、電容C3～C4以及二極管D1～D2；電阻R1一端與上層摩擦納米發(fā)電機(jī)連接，另一端分別與電阻R3和運(yùn)算放大器OP1正向輸入端連接，電阻R3另一端接地，運(yùn)算放大器OP1輸出端與二極管D1正極連接，其反向輸入端分別與運(yùn)算放大器OP2的輸出端和反向輸入端連接，二極管D1負(fù)極分別與電阻R5一端和運(yùn)算放大器OP2的正向輸入端連接，電阻R5另一端連接電容C3，電容C3另一端接地，運(yùn)算放大器OP2輸出端與電阻R7一端連接，R7另一端分別與電阻R10和運(yùn)算放大器OP5的反向輸入端連接，電阻R10另一端連接運(yùn)算放大器OP5的輸出端；電阻R2一端與下層摩擦納米發(fā)電機(jī)連接，另一端分別與電阻R4和運(yùn)算放大器OP3正向輸入端連接，電阻R4另一端接地，運(yùn)算放大器OP3輸出端與二極管D2正極連接，其反向輸入端分別與運(yùn)算放大器OP4的輸出端和反向輸入端連接，二極管D2負(fù)極分別與電阻R6一端和運(yùn)算放大器OP4的正向輸入端連接，電阻R6另一端連接電容C4，電容C4另一端接地，運(yùn)算放大器OP4輸出端與電阻R8一端連接，R8另一端分別與電阻R9和運(yùn)算放大器OP5的正向輸入端連接，電阻R9另一端接地；運(yùn)算放大器OP5輸出端與數(shù)據(jù)解析模塊信號(hào)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述圓形轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)包括底座(3)、轉(zhuǎn)盤(4)和支撐輪轂輻條(8)；

所述轉(zhuǎn)盤(4)位于底座(3)的上，所述支撐輪轂輻條(8)位于轉(zhuǎn)盤(4)上，用于支撐圓環(huán)狀軟管(5)；

所述電刷(7)兩兩成對(duì)固定在圓形轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的底座(3)上；底座(3)上為旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤(4)；支撐輪轂輻條(8)一側(cè)支撐固定摩擦納米發(fā)電機(jī)主體(1)，一側(cè)與轉(zhuǎn)盤(4)粘合；兩個(gè)電刷(7)與轉(zhuǎn)盤(4)、支撐輪轂輻條(8)和固定好的圓環(huán)狀軟管(5)保持高度一致并疊放在一起。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述底座(3)為圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤中心位置切割出孔槽，底座(3)起固定作用；

所述轉(zhuǎn)盤(4)為圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤中心位置切割出孔槽，轉(zhuǎn)盤(4)置于底座(3)上方，外部轉(zhuǎn)軸從底部穿過底座(3)孔槽后插入轉(zhuǎn)盤(4)內(nèi)圓孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述支撐輪轂輻條(8)為雙層結(jié)構(gòu)，該支撐輪轂的外端輻條(9)用于支撐固定摩擦納米發(fā)電機(jī)主體(1)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)軸與外部激勵(lì)源的結(jié)構(gòu)連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)解析模塊包括單片機(jī)和顯示屏；所述單片機(jī)與信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)連接，與所述顯示屏信號(hào)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的一種基于摩擦起電效應(yīng)的變壓器油老化程度與水分含量自驅(qū)動(dòng)傳感系統(tǒng)，其特征在于：該傳感系統(tǒng)檢測變壓器油老化程度與水分含量的方法包括以下步驟：

S1、將待測油液與基準(zhǔn)油液取相同規(guī)定體積后分別注入到上、下兩個(gè)摩擦納米發(fā)電機(jī)圓環(huán)狀軟管(5)中，給轉(zhuǎn)盤(4)施加模擬激勵(lì)帶動(dòng)摩擦納米發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，收集振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化輸出為電壓信號(hào)；

S2、通過信號(hào)調(diào)理電路將兩路電壓信號(hào)采集并將差值信號(hào)傳輸至單片機(jī)進(jìn)行解析；

S3、單片機(jī)依據(jù)待測油液與基準(zhǔn)油液輸出信號(hào)的差異性，對(duì)照數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)定值可快速分析出待測油液的老化程度及水分含量，將分析結(jié)果傳送至顯示屏進(jìn)行展現(xiàn)。