一种基于声压传感器的局部放电检测装置的制作方法

1.本实用新型属于电力设备故障检测技术领域，具体涉及一种基于声压传感器的局部放电检测装置。


背景技术：

2.目前，电力系统中大量的电气设备布置紧凑集中，绝缘裕度越来越小，尤其是空气污染比较严重，湿度大较大时，在此种环境中运行的电气设备自身就有表面放电加重的情况，而且设备内部放电尤其是早期绝缘损坏的局部放电不易被巡检人员检测发现，局部放电是高压电气设备在较高电场强度处的一种放电现象，这种放电仅造成电气设备绝缘局部短路而不形成导电通道，轻微的局部放电电气设备绝缘影响较小，绝缘强度下降较慢，但是强烈的局部放电会使电气设备绝缘强度迅速下降。因此高强度局部放电作为电气设备绝缘损伤的早期特征之一，是日常巡检的一个重要方面。大多数局部放电现象发生在变压器油中的气泡或者固体绝缘体中的气隙中，局部放电发生时气隙发生击穿，气泡上的力学平衡被破坏，气泡壁振动产生了超声波，因此可通过超声波对局部放电进行检测。但传统的检测设备使用不便，难以对局部放电点进行有效检测。
3.实用新型cn206193169u公开了一种准确定向的局部放电超声阵列传感器，包括外壳，小马达，减速器，联轴器，压电板，盘旋结构，阵列板和超声阵列传感元。该装置通过马达的正反旋转带动盘旋结构使得阵列板进行往复循环旋转，从而进行扫描式探测。但该装置机械结构较多，比较复杂，使用不便。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于声压传感器的局部放电检测装置，以解决局部放电检测的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种基于声压传感器的局部放电检测装置，包括mems阵元，信号调理电路，a/d转换电路，主控制器，缓存电路，主存电路，usb通讯电路，蓝牙收发电路，声学相机和电源，所述mems阵元输出的信号经所述信号调理电路后输入到所述a/d转换电路，所述主控制器分别与所述a/d转换电路、所述缓存电路、所述主存电路、所述usb通讯电路、所述蓝牙收发电路和所述声学相机相连。
7.进一步的，所述a/d转换电路输出的信号经i2s总线输入到所述主控制器中，所述缓存电路通过fsmc与所述主控制器相连，所述主存电路通过sdio接口与所述主控制器相连，所述usb通讯电路经spi接口与所述主控制器相连，所述蓝牙收发电路经uart模块与所述主控制器相连。
8.进一步的，所述主控制器为stm32f407。
9.进一步的，所述缓存电路为sram，所述主存电路为emmc。
10.进一步的，所述主控制器设置sw接口与串口。
11.进一步的，所述信号调理电路采用sigma-delta adc 进行采样，所述sigma-delta adc输出pdm信号，所述pdm信号经cic 滤波器处理后输入低通滤波器。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
13.本实用新型提供了一种基于声压传感器的局部放电检测装置，装置采用mems阵元采集超声波信号，其对干扰信号的噪声能够有着很强的抑制作用。信号调理电路对信号进行处理以达到使用需求。a/d转换电路把信号调理电路输出的模拟信号转换为数字信号后经i2s总线输入到主控制器中，i2s总线通过将数据和时钟信号分离，避免因时差诱发的失真。声学相机将收集到的信号输入主控制器，主控制器再控制蓝牙收发电路将信号传输到可视化设备中，从而能够直接观察到局部放电点。主控制器通过fsmc与sram缓存电路相连，能够提高缓存效率，并且其在空闲状态下功耗更低，emmc主存电路通过sdio接口与主控制器相连，emmc兼容性强，能够适用于各种存储电路。主控制器还设有sw接口与串口，方便了后期系统进行调试。通过usb通讯电路与外部设备进行存储数据的交换，其采用spi接口与主控制器相连，能够节省主控制器的管脚，提升主控制器的工作效率。蓝牙收发电路通过uart实现了主控制器与外部设备的信息交互，其uart将串行通信转换为并行通信进行输出。
附图说明
14.下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
15.图1：本实用新型实施例1的结构示意图；
16.其中，1-mems阵元，2-信号调理电路，3-a/d转换电路，4-缓存电路，5-usb通讯电路，6-电源，7-主控制器，8-主存电路，9-蓝牙收发电路，10-声学相机。
具体实施方式
17.为了更好地理解本实用新型，下面结合实施例进一步清楚阐述本实用新型的内容，但本实用新型的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
18.实施例1
19.参阅图1，一种基于声压传感器的局部放电检测装置，包括mems阵元1，信号调理电路2，a/d转换电路3，主控制器7，缓存电路4，主存电路8，usb通讯电路5，蓝牙收发电路9，声学相机和电源6，所述mems阵元1输出的信号经所述信号调理电路2后输入到所述a/d转换电路3，所述主控制器7分别与所述a/d转换电路3、所述缓存电路4、所述主存电路8、所述usb通讯电路5、所述蓝牙收发电路9和所述声学相机10相连。
20.所述a/d转换电路3输出的信号经i2s总线输入到所述主控制器7中，所述缓存电路4通过fsmc与所述主控制器7相连，所述主存电路8通过sdio接口与所述主控制器7相连，所述usb通讯电路5经spi接口与所述主控制器7相连，所述蓝牙收发电路9经uart与所述主控制器7相连。
21.所述主控制器7为stm32f407。
22.所述缓存电路4为sram，所述主存电路8为emmc。
23.所述主控制器7设置sw接口与串口。
24.所述信号调理电路2采用sigma-delta adc采样输出pdm信号，所述pdm信号经cic 滤波器处理后输入低通滤波器。
25.mems阵元1为mems超声波传感器构成的线性阵列或圆形阵列，可采用spm0404ud5超声波mems传感器，其功耗低，可靠性高，技术附加值高。信号调理电路2包括sigma-delta adc、cic滤波器和低通滤波器，sigma-delta adc是一种调制器，其可采用ad7701，ad7701精度高，功耗低，cic滤波器对信号进行降采样处理，低通滤波器可去除高频信号只保留低频信号。a/d转换电路3将模拟信号转换为数字信号。声学相机10可采用acam100声学相机，其操作简单，故障率低。主控制器7对所收到的信号进行处理，其采用stm32f407。缓存电路4为静态随机存取存储器（sram），其将处理后的数据进行缓存，主存电路8为嵌入式多媒体存储卡（emmc），其兼容性强，可适用于多种接口协议。usb通讯电路5可采用ch376，其通过usb插口和usb存储器连接。蓝牙收发电路9由蓝牙连接设备和主机，其可采用skb369。
26.整个装置由mems阵元1采集信息并向信号调理电路2输出信号，信号调理电路2中的sigma-delta adc进行采样并输出pdm信号（脉冲密度调制信号），cic滤波器对pdm信号降采样处理而后进入低通滤波器，低通滤波器输出的模拟信号经a/d转换电路3转换为数字信号，在经过i2s总线输入到主控制器7中，i2s总线是集成电路内置音频总线，同时声学相机10将采集的信息输出到主控制器7中，主控制器7通过fsmc与缓存电路4相连，fsmc是一种可变静态存储控制器，其集成在主控制器stm32f407中，fsmc能够根据不同的外部存储器类型，发出相应的数据/地址/控制信号类型以匹配信号的速度，主存电路8可通过sdio与主控制器7相连，sdio（安全数字输入输出）是在sd标准上的一种外设接口。usb通讯电路5通过spi接口与主控制器7相连，spi是一种串行外设接口，其通过usb插口和usb存储器连接，将信息以jpeg图像或mp4视频存储归档查询。蓝牙收发电路9通过uart与主控制器7相连，uart是一种通用异步收发传输器，用户可通过主机（计算机或手机）图像可以直观了解设备局部放电点。主控制器7还设置有sw接口与串口，sw是一种串行调试接口，用户能够通过该接口对主控制器进行调试。电源6为整个装置进行供电，保证装置平稳运行。
27.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
28.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。