[發明專利]寬頻振動信號傳感器及其信號處理裝置

有效

• 申請號: 202110774503.4
• 申請日: 2021-07-08
• 公開（公告）號: CN113503958B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 高樹國;相晨萌;劉宏亮;趙軍;孟令明;張凡;賈云飛
• 申請（專利權）人: 國網河北省電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司;西安交通大學
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發明提供一種寬頻振動信號傳感器及其信號處理裝置，寬頻振動信號傳感器包括：包括：底座；外殼，罩設于所述底座；信號處理模塊，設于所述容納腔內或所述容納腔外；壓電組件，設于所述容納腔內，并疊設于所述底座；壓電元件，設于所述容納腔內，并疊設于所述壓電組件；以及彈性元件，設于所述容納腔內，并疊設于所述壓電元件，所述彈性元件背離所述壓電元件的一側連接于所述外殼內壁。本發明所提供的寬頻振動信號傳感器，通過設置壓電元件和壓電組件，且壓電元件疊設于壓電組件，能夠對同一位置產生的低頻振動信號和高頻振動信號進行收集，減小了單獨測量時因傳感器安裝位置不同導致的誤差，使測量結果更準確。

技術領域

本發明屬于傳感器技術領域，具體涉及一種寬頻振動信號傳感器及其信號處理裝置。

背景技術

電力變壓器作為電網中最核心的設備，其安全運行對于電網的穩定性至關重要。為了保證變壓器安全穩定地運行，需要對變壓器的運行狀態進行實時監測，使變壓器出現故障時能夠及時發現變壓器的故障，進一步停機檢修。

當變壓器內部發生局部放電故障時，會產生電荷中和的過程，使得發生局部放電的區域瞬間受熱而膨脹，類似于爆炸，放電結束后，原來受熱膨脹的區域回復至原有體積，引起了介質的疏密瞬間變化，形成超聲波，向四周傳播。當變壓器中的繞組、鐵芯或結構件發生故障時，繞組所受的洛倫磁力和鐵芯的磁致伸縮會發生變化，引起異常的振動。

變壓器發生異常時產生低頻的振動信號(0Hz-2000Hz)和高頻的振動信號(即超聲信號，20kHz以上)，振動頻率范圍較寬，現有技術中為了對低頻和高頻振動信號進行檢測，分別使用加速度傳感器和超聲波傳感器對變壓器進行檢測，檢測結果的數據誤差性較大。

發明內容

本發明實施例提供一種寬頻振動信號傳感器及其信號處理裝置，旨在解決現有技術中為了對低頻和高頻振動信號進行檢測，分別使用加速度傳感器和超聲波傳感器對變壓器進行檢測，檢測結果的數據誤差性較大的問題。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

第一方面，本發明提供一種寬頻振動信號傳感器，包括：底座；外殼，罩設于所述底座，并與所述底座共同形成容納腔；信號處理模塊，設于所述容納腔內或所述容納腔外；壓電組件，設于所述容納腔內，并疊設于所述底座，所述壓電組件一端接地，另一端與所述信號處理模塊電連接；壓電元件，設于所述容納腔內，并疊設于所述壓電組件，所述壓電元件一端接地，另一端與所述信號處理模塊電連接；以及彈性元件，設于所述容納腔內，并疊設于所述壓電元件，所述彈性元件背離所述壓電元件的一側連接于所述外殼內壁。

在一種可能的實現方式中，定義所述壓電元件與所述壓電組件的疊設方向為上下方向，所述壓電組件包括：下壓電片，貼合設于所述底座的上表面，所述下壓電片的下表面接地；下導電片，貼合設于所述下壓電片的上表面，并與所述信號處理模塊電連接；以及上壓電片，貼合設于所述下導電片的上表面，并與所述下壓電片并聯，所述上壓電片的上表面接地。

在一種可能的實現方式中，所述壓電元件與所述上壓電片之間設有上導電片，所述上壓電片的上表面通過所述上導電片接地。

在一種可能的實現方式中，所述底座與所述外殼均為金屬材質，所述上導電片通過與所述外殼連接接地，所述下壓電片的下表面通過與所述底座貼合接地。

在一種可能的實現方式中，所述彈性元件與所述外殼內壁之間設有絕緣片。

在一種可能的實現方式中，所述信號處理模塊包括：第一信號輸入接口，與所述壓電組件電連接；第一信號處理電路，與所述第一信號輸入接口電連接，用于對所述壓電組件輸出信號進行處理；第二信號輸入接口，與所述壓電元件電連接；第二信號處理電路，與所述第二信號輸入接口電連接，并與所述第一信號處理電路并聯，用于對所述壓電元件輸出信號進行處理；以及信號輸出接口，與所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路均電連接，用于將所述第一信號處理電路和所述第二信號處理電路的信號輸出。