[發明專利]用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置與實現方法

有效

• 申請號: 202110792614.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113532626B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 袁海文;趙鵬輝;呂建勛;劉穎異;李鑫
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置，包括立方形固定結構、聲壓傳感器陣列、信號變送模塊、信號調理模塊、數字采集模塊、電光調制模塊和供電模塊；它通過光纖絕緣子將信號發送到遠端，經由光電解調模塊傳至上位機；其特征在于：

所述立方形固定結構安裝于分裂導線內側，用于固定聲壓傳感器陣列、信號變送模塊、信號調理模塊、數字采集模塊、電光調制模塊和供電模塊，具有電磁屏蔽及均壓作用；

所述聲壓傳感器陣列由14個特性相同的傳感器組成，按照空間坐標系正交矢量的特點，選取兩個正交系：立方形固定結構3對平行面的中心連線和4條兩兩正交的體對角線，構成7條直線，將14個傳感器每兩個一組分為7組，沿7條直線分別布置于立方體的面心和頂點，同一直線上的兩個傳感器振膜平行指向外側聲場，以測量7個方向的聲強；

所述信號變送模塊將傳感器輸出的電信號隔離并進行阻抗變換；所述信號調理模塊通過濾波和電壓放大得到標準化電信號；所述數字采集模塊將標準化的電壓模擬信號轉化為數字信號；所述電光調制模塊將數字信號轉化為光信號；所述供電模塊使用電池為聲壓傳感器陣列、信號變送模塊、信號調理模塊、數字采集模塊和電光調制模塊供電；所述光纖絕緣子用于實現特高壓高電位與安全電位的有效電絕緣；

所述光電解調模塊將光信號解調為電信號傳輸至上位機，然后按照傳感器陣列的排列規則及匹配方式，計算獲得7個方向的聲強值，建立一個包含3個未知量和7個方程的超定線性方程組，并通過求解超定方程組系數矩陣的偽逆得到聲強矢量在此條件下的最優解公式；

所述超定線性方程組描述為

式中，I_x、I_y、I_z是待測位置的聲強矢量在三維直角坐標系下的分量；I_EC、I_HB、I_AG、I_DF是7個特定方向的聲強測量值；λ₁、λ₂、λ₃、λ₄是修正系數，與同一直線兩個傳感器之間的距離有關；

所述最優解公式是使得超定線性方程組誤差最小化的求解方法，將線性方程組描述為矩陣形式其中有

根據矩陣理論，最優解等于系數矩陣的偽逆乘以向量求得最優解為

2.根據權利要求1所述的一種用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置，其特征在于：

所述立方形固定結構用于聲強測量裝置的安裝固定，為避免對聲強測量的影響，設計一個立方形框架結構，頂點和棱邊加工為圓角，表面以金屬網覆蓋，其結構尺寸參數須根據測量要求和適應特高壓線路的強電磁環境進行設計。

3.根據權利要求2所述的一種用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置，其特征在于：

所述結構尺寸參數中待確定的參數是棱長、棱邊和頂點圓角的半徑，參數大小的確定需要考慮測量位置的安裝要求，調整測量裝置表面曲率，控制表面電場不起暈，以達到電磁屏蔽和均壓效果。

4.根據權利要求1所述的一種用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置，其特征在于：

所述數字采集模塊使用14路并行AD采集通道，采樣頻率在50k～200kHz范圍內可調。

5.根據權利要求1所述的一種用于特高壓線路分裂導線內側的立方體形聲強測量裝置，其特征在于：

所述光纖絕緣子使用樹脂懸式高壓絕緣子，絕緣子固定于輸電導線上，將光纖傳輸介質封存在絕緣子中，用于傳輸14路并行聲壓信號。