一种带振弦式传感器的互感器监测系统及方法

本发明涉及互感器技术、弦振动检测技术、信号处理技术等相关领域，具体为一种带振弦式传感器的互感器监测系统及方法。

背景技术：

1、互感器是一种用于测量电流、电压和其他电磁量的传感器。它们利用电磁感应原理，在电流或电压发生变化时产生感应电动势。然而，在某些应用中，由于导线的振动会导致电压电流互感器发生位移，从而导致测量偏差。

2、弦振动检测是一种常用的技术，用于监测弦乐器、机械结构或其他振动系统的运动状态。传统的弦振动检测系统通常使用加速度传感器或光学传感器来测量振动的幅度和频率。然而，这些传感器在某些应用中存在一些限制，如灵敏度不足、易受干扰或难以安装等。

技术实现思路

1、为解决当前存在技术问题，本发明的主要目的在于提供一种带振弦式传感器的互感器监测系统及方法，此系统用于解决传统互感器在监导线振动到来电压电流互感器位移的问题，该系统通过将弦振动转化为互感器的输出信号，实现对弦振动的测量和监测；该系统能够应用于电气行业、机械工程、航空航天、汽车工业等领域，具有高灵敏度、抗干扰能力强和易于安装的特点，为相关领域的研究人员和技术人员提供一种新颖、高效的互感器监测系统，为互感器检测平稳有效工作提供保障。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种带振弦式传感器的互感器监测系统，包括振弦式传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块、监控模块和供电模块；

3、所述振弦式传感器模块与数据采集模块相连；

4、所述数据采集模块与数据处理模块相连；

5、所述数据采集模块与通信模块相连；

6、所述通信模块与监控模块相连；

7、所述供电模块同时与振弦式传感器模块、数据采集模块和数据处理模块相连，并提供电能。

8、所述振弦式传感器模块采用单线圈振弦式位移传感器。

9、所述数据采集模块采用数据采集器，所述数据采集器上设置有数字接口。

10、所述数据处理模块包括数据处理器，所述数据处理器上设置有数字接口。

11、所述通信模块采用usb通信接口，采用tcp/ip协议，数据采集模块和数据处理模块与监控模块通过usb线缆连接进行通信。

12、所述监控模块使用智能计算机监控，智能计算机与弦振动检测软件配合使用，进而实时监测导线震动频率和幅度特性，并作为互感器检测的补偿数据。

13、所述供电模块使用蓄电池对振弦式传感器模块、数据采集模块和数据处理模块提供电能。

14、一种带振弦式传感器的互感器监测系统的实现方法，包括以下步骤：

15、钢弦的自振频率 f与钢弦的张力 t和长度 l的关系为：

16、（1）

17、其中，为钢弦的密度， a为钢弦的横截面积；

18、钢弦的张力 t与被测物体的位移 x的关系为：

19、（2）

20、其中， k为钢弦的劲度系数；

21、互感器的输出电压 u与互感器的振动量 x的关系为：

22、（3）

23、其中，为互感器的额定输出电压，为互感器的灵敏度系数；

24、互感器的补偿电压与互感器的振动频率 f的关系为：

25、（4）

26、其中， l和 k为钢弦的长度和劲度系数，与传感器模块的结构参数有关。

27、导线的位移量 l与是钢自振频率相对于基准值的变化量关系如下所示：

28、（5）

29、其中， m是传感器的灵敏度系数；

30、振动会引起钢弦和导线之间的相对运动，从而影响钢弦的长度和张力；因此，需要在测量过程中同步测量温度和振动，并用下面的公式来修正导线的位移量：

31、（6）

32、其中，是修正后的导线位移量， b是传感器的温度修正系数；是温度相对于基准值的变化量， h是钢弦和导线之间的距离，是钢弦和导线之间的夹角，是振动引起的钢弦长度相对于基准值的变化量， c是传感器的振动修正系数。

33、本发明有如下有益效果：

34、1、本发明的振弦式传感器模块具有测量范围大、结构简单、灵敏度高、线性度好、抗干扰能力强等优点，可以准确地检测互感器的振动量。

35、2、本发明的数据采集模块和数据处理模块具有采样率高、分辨率高、通道多、功能强等优点，可以有效地对传感器模块输出的信号进行处理，并与监控模块进行通信。

36、3、本发明的监控模块具有界面友好、操作简便、分析全面、补偿精确等优点，可以实时地监测互感器的振动状态，并根据互感器的工作原理进行补偿计算，提高互感器的输出精度。

37、4、本发明的供电模块具有容量大、寿命长、稳定性好等优点，可以为整个系统提供持续的电能，保证系统的正常运行。

技术特征：

1.一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于，包括振弦式传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块、监控模块和供电模块；

2.根据权利要求1所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述振弦式传感器模块采用单线圈振弦式位移传感器。

3.根据权利要求1所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述数据采集模块采用数据采集器，所述数据采集器上设置有数字接口。

4.根据权利要求3所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述数据处理模块包括数据处理器，所述数据处理器上设置有数字接口。

5.根据权利要求4所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述通信模块采用usb通信接口，采用tcp/ip协议，数据采集模块和数据处理模块与监控模块通过usb线缆连接进行通信。

6.根据权利要求5所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述监控模块使用智能计算机监控，智能计算机与弦振动检测软件配合使用，进而实时监测导线震动频率和幅度特性，并作为互感器检测的补偿数据。

7.根据权利要求5所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统，其特征在于：所述供电模块使用蓄电池对振弦式传感器模块、数据采集模块和数据处理模块提供电能。

8.权利要求1-7任意一项所述一种带振弦式传感器的互感器监测系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种带振弦式传感器的互感器监测系统及方法，包括包括振弦式传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块、监控模块和供电模块；所述振弦式传感器模块与数据采集模块相连；所述数据采集模块与数据处理模块相连；所述数据采集模块与通信模块相连；所述通信模块与监控模块相连；所述供电模块同时与振弦式传感器模块、数据采集模块和数据处理模块相连，并提供电能。该系统主要应用于电气行业、机械工程、航空航天、汽车工业等领域，能够提供高灵敏度、抗干扰能力强和易于安装的特点，为相关领域的研究人员和技术人员提供一种新颖、高效的互感器监测系统，为互感器检测平稳有效工作提供保障。

技术研发人员：郭欣杰,李丹嵩,龚文杰,徐烨,赵晟兵
受保护的技术使用者：三峡大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/1