[发明专利]一种用于高压断路器的强振动传感器电路及信号采集系统

说明书

技术领域

本发明属于高压断路器振动信号测量技术领域，尤其涉及一种用于高压断路器的强振动传感器电路及强振动信号采集系统。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要、典型的电气设备，其运行可靠性至关重要，在电力系统发生故障时，若无法及时开断线路、切断故障，可能产生重大事故，因此常设计故障诊断系统。对于振动信号的数据采集的有效性、真实性是诊断系统的关键环节，振动传感器在高压断路器故障检测中一直发挥重要的作用。在更高等级的高压断路器领域里，对大量程、高可靠性的振动传感器有着更加迫切的需求，目前振动传感器系统加速度等级在10000g以内，由于高电压等级下的断路器会有强振动信号，振动信号一般远大于10000g左右，常规的振动传感器系统测试电路达不到接收如此大的强振动信号电荷量，加之电磁环境恶劣，会影响传感器系统的动态响应，导致分档误差大，可靠性降低。

发明内容

发明目的：为克服现有技术中强振动信号采集可靠性较低的问题，本发明的目的是提供一种用于高压断路器的强振动传感器电路及信号采集系统，以进一步提高设备的可靠性和传感器的量程。

技术方案：为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于高压断路器的强振动传感器电路，包括串联在振动传感器输出端的电荷电压变换单元、二阶低通滤波器单元和多档放大单元；

所述电荷电压变换单元包括第一运算放大器，与第一运算放大器反相输入端相连的第三电容，并联在第一运算放大器反相输入端与输出端之间的第一电容和第三电阻，串联在第三电容与振动传感器电荷输出端之间的第六电阻，以及与第一运算放大器同相输入端相连的第十一电阻，第一运算放大器的输出端与二阶低通滤波器单元的输入端相连；

所述多档放大单元包括第三运算放大器，串联在第三运算放大器反相输入端与二阶低通滤波器单元输出端之间的第七电阻和第五电阻，并联在第三运算放大器反相输入端与输出端之间的多个档位电阻，档位开关，以及与第三运算放大器同相输入端相连的第十二电阻，第三运算放大器的输出端经第十电阻与信号输出端口相连。

作为优选，所述第五电阻采用电位器。

作为优选，所述第三电容为隔直电容。

作为优选，所述第一运算放大器和第三运算放大器采用型号为LF353的运算放大器。

作为优选，所述振动传感器为石英晶体加速度传感器。

作为优选，所述二阶低通滤波器单元采用二阶巴特沃斯滤波器。

作为优选，所述二阶低通滤波器单元包括第二运算放大器、第二电容、第四电容、第八电阻和第九电阻；第八电阻和第九电阻串联在第一运算放大器输出端与第二运算放大器同相输入端之间，第二电容一端连接在第八电阻和第九电阻之间，另一端连接在第二运算放大器反相输入端，第二运算放大器反相输入端与输出端相连，第四电容一端与第二运算放大器同相输入端相连，另一端接地。

作为优选，所述第二运算放大器采用型号为LF353的运算放大器。

一种用于高压断路器的强振动信号采集系统，在振动传感器与采集设备之间设置上述强振动传感器电路。

有益效果：本发明提供的强振动传感器电路可以接收高电压等级的传感器测试高压断路器的强振动信号产生的巨大电荷量，即使在电磁环境恶劣的情况下，仍然可以稳定工作。与现有技术相比，有如下优点：

1、输入端串联隔直电容(第三电容)，使电路具有隔直功能，将振动信号中的直流信号去除，便于后续处理，提高了信号的抗干扰能力。

2、第一电容与第三电阻的并联使电路具有自放电功能，具备设备的自保护。

3、后级放大器采用固定电阻拼接换挡，电阻值分散性小，分档准确。

4、第五电阻的存在起到抵消传感器的分散性，解决高加速度下电荷灵敏度低、高电压等级下电磁环境差的缺陷。

5、电路原理简单，元器件成本低廉，设计巧妙，可以进行分档调整，可以消除干扰信号，适用于采集强振动、电磁环境恶劣的场合，有利于推广。

附图说明

图1是本发明实施例的电路结构原理图。

图2是本发明实施例的采集系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例，对本发明作进一步的说明：

本发明实施例公开的一种用于高压断路器的强振动传感器电路，包括电荷电压变换单元、二阶低通滤波器单元和多档放大单元。电荷电压变换单元连接振动传感器的输出端，输出的电压信号经二阶低通滤波器单元滤除高频信号后由多档放大单元归一化并放大至±5V输出。