一种适用于输电线路微风振动在线监测的标定及检验装置的制作方法

本实用新型主要应用于电力系统输电线路状态监测领域，具体的说是用于输电线路微风振动在线监测仪器的标定及检验检测。

背景技术：

在自然环境下，架设的输电线路会在微风的作用下产生卡尔曼涡街，当旋涡脱落频率等于输电线路某一振型的自振频率时，诱导线路在垂直平面内发生激烈的振动。该振动一般具有振幅在0-10mm，频率在3-120hz之间的特点；尤其对远距离大跨越的输电线路架设，具有间距大、悬挂高、张力紧、导线截面积大、区间水域(地域)开阔等因素，风给输电线路的振动能量大大增加，导致振动强度也大大增加。特别是在夹具夹持点的周边，属于动弯应变的薄弱点，易导致线路的磨损、断股甚至断裂开。

目前，国内市场上微风振动监测仪器在产品后期的参数标定和检验方面还是存在一些不足，解决这一问题除了从产品本身的设计方案上解决外，还需模拟现场环境的条件进行测试校准。

专利《cn106052851a高压输电线路微风振动传感器的准确度试验装置》提供了一种高压输电线路微风振动传感器的准确度试验装置，其中，该装置包括：低温箱；底座，设置于低温箱内；第一固定端，固定于底座上；椭圆柱形振子，固定于第一固定端上，用于旋转以带动微风振动传感器的振动梁上下振动；电机，固定于底座上，用于带动椭圆柱形振子旋转；pwm控制器，与电机连接，用于控制电机的转速；积分器，与低温箱连接，用于获取椭圆柱形振子的形变量；除法器，与微风振动传感器和积分器连接，用于获取微风振动传感器的低温准确度。该专利的不足之处是：

①该技术方案中的椭圆柱形振子转动时，振子表面与小轮之间的运动形式为两轴交错传动，产生较大的切向滑动摩擦力。而导线与小轮之间实际运动形式中，导线仅上下摆动，只产生滚动摩擦力，所以在模拟实际运动形式时存在较大差异；

②该方案在使用椭圆形振子进行试验时，每转动一圈可以完成两个周期的运行，在常规电机带动下，最大也就能达到100hz左右的振动频率，而微风振动监测仪器所需的检测频率需要150hz以上，所以该方案在普通电机直接带动下是无法有效完成实验的；若采用高速电机，则该方案的生产成本将大幅增加。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种适用于输电线路微风振动在线监测的标定及检验装置，以期能解决微风振动监测仪器实际振幅与传感器信号输出值之间的对应关系标定；同时，能对微风振动监测仪器成品质量的检验。

本实用新型为达到上述发明目的，采用如下技术方案：

本实用新型一种适用于输电线路微风振动在线监测的标定及检验装置的特点是，设置一基准平台，在所述基准平台设置有电机安装座，在所述电机安装座上设置有伺服电机，在所述伺服电机的输出轴上设置有凸轮；

在所述基准平台还设置有振动仪安装座，在所述振动仪安装座上通过凸出圆柱体设置有微风振动监测仪器，所述凸出圆柱体的中心点所在的水平面与所述凸轮的中心点所在的水平面重合；在所述微风振动监测仪器下方设置有滚轮；所述滚轮预压放置在所述凸轮上；

所述伺服驱动及控制系统与所述伺服电机相连，用于发送驱动信号来控制所述伺服电机的工作状态。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的微风振动监测仪器的滚轮通过预压设置，确保了在验证微风振动监测仪器滚轮在跟随凸轮运动时，不会因其与凸轮之间有间隙，无法检测到凸轮运动的过程，从而提高了振动检测振幅范围和检测灵敏度。

2、本实用新型的振动仪安装座的凸出圆柱体中心水平面与凸轮基圆中心水平面重合，且两轴向垂直布置。这样设置后的凸轮在转动过程中与微风振动监测仪器的滚轮之间不会产生切向滑动摩擦力，而是滚动的摩擦力，与微风振动监测仪器安装在导线上的运动状态一致，更加准确的模拟导线振动运动形式，提高了振动仪检测准确度和精度。

3、本实用新型采用6段或6段以上的凸轮的思想，直接用普通电机进行运转达到最大150hz以上的频率，从而既避免了多级进行加速，产生过多的累积误差，影响了实际的转速和转动的位置；又避免了使用高速电机，成本过高。

附图说明

图1为本实用新型标定及检验装置等轴测视图；

图2为本实用新型风动监测仪器的实际工况图；

图3为本实用新型微风动监测仪器与凸轮之间的运动图；

图中标号：1基准平台、2振动仪安装座、2a凸出圆柱体、3电机安装座、4伺服电机、5凸轮、6伺服驱动及控制系统、7微风振动监测仪器、7a滚轮、8线缆。

具体实施方式

本实施例中，如图1所示，一种适用于输电线路微风振动在线监测的标定及检验装置，包括：基准平台1、振动仪安装座2、电机安装座3、伺服电机4、凸轮5、伺服驱动及控制系统6、微风振动监测仪器7；其中，基准平台1作为用于安装固定其他零部件的基准平面使用；振动仪安装座2固定需要标定或测试的微风振动监测仪器；电机安装座3固定伺服电机4及运动的凸轮5；凸轮5在转动过程中，带动微风振动监测仪器的滚轮7a上下振动；伺服电机4用于精确进给带动凸轮5运动；伺服驱动及控制系统6控制和记录伺服电机的运动过程。

在基准平台1设置有电机安装座3，在电机安装座3上设置有伺服电机4，在伺服电机4的输出轴上设置有凸轮5；

在基准平台1还设置有振动仪安装座2，振动仪安装座2具有凸出圆柱体2a，可以用于安装微风振动监测仪器7，在振动仪安装座2上通过凸出圆柱体2a设置有微风振动监测仪器7，凸出圆柱体2a的中心点所在的水平面与凸轮5的中心点所在的水平面重合，也与伺服电机4主轴的中心水平面重合，且两轴向垂直布置；在微风振动监测仪器7下方设置有滚轮7a；滚轮7a预压放置在凸轮5上；具体实施中，微风振动监测仪器7安装在振动仪安装座2上的凸出圆柱体2a后，其滚轮在凸轮5上有0.65～1mm的预压量。

伺服驱动及控制系统6与伺服电机4相连，用于发送驱动信号来控制伺服电机4的工作状态。

本装置的工作过程是：伺服驱动及控制系统6驱动伺服电机4转动时带动凸轮5转动，而凸轮5在转动到不同的位置时，将推动微风振动监测仪器7的滚轮7a上下振动。比较微风振动仪器7输出的信号值和伺服电机4的信号值，来实现标定和检验的功能。

如图2所示，微风振动监测仪器7在线缆8上的实际运动过程中，一方面，需要滚轮7a压实压紧线缆，以确保微风振动监测仪器7能够获取有效信号；另一方面，滚轮7a在实际工况中和导线处于滚动摩擦的状态。

如图3所示，装置初始设置时，滚轮7a给予一定的预压放置在凸轮5上，确保在凸轮5转动时，滚轮7a随凸轮5上下贴合振动；同时，以这种轴向垂直交叉放置的方式，凸轮5在转动时，其与滚轮7a间处于滚动摩擦的状态，符合实际工况。

由于常规电机转速在3000转以下，也就最大转动的频率是50hz，为了实现最高振动频率150hz的要求，可以让凸轮5设置成6段凸轮或6段以上，这样至少可以完成3个波形的周期，在电机最高或较高转速的时候可以达到150hz振动频率。

对于未进行参数标定微风振动监测仪器7，在伺服电机4以低速(比如1r/s)进行测试时，同时统计伺服电机4输入信号和微风振动监测仪器7的输出信号，使用离散傅里叶变换，将输出信号进行拟合，标定微风振动监测仪器输入的振幅和输出的信号振幅的函数关系。并根据电机输入信号值所对应的凸轮5位置，相应算出凸轮行程与微风振动监测仪器7的输出信号的关系，从而使微风振动监测仪器7可以直接测量振动幅度。

对于成品的振动微风振动监测仪器7，在伺服电机4以高速进行测试时，其带动微风振动监测仪器上下运动的频率可达到实际工况的频率(0～150hz)，同时统计伺服电机4输入信号和微风振动监测仪器7的输出信号，使用离散傅里叶变换，将输出信号进行拟合，对比输入信号与输出信号的频率和幅值，以检验其能否准确测量振动频率和振幅。