[发明专利]一种霍尔电流传感器芯片故障侦测电路以及侦测方法

说明书

本发明属于电气电路故障侦测技术领域，尤其为一种霍尔电流传感器芯片故障侦测电路以及侦测方法，所述侦测电路包括霍尔电流传感器芯片、AD芯片、增益放大电路、滤波电路、测控电路、模拟信号匹配电路、故障模型电路模块、报警电路和显示电路模块，所述霍尔电流传感器芯片、AD芯片、增益放大电路、滤波电路和测控电路依次电性连接，所述霍尔电流传感器芯片采集到的直流电流信号经AD芯片进行模数转换。本发明克服了现有技术中采用电流互感器进行电气电路检测存在的测量频率有限、信号失真、检测误差大等缺陷和不足，故障侦测稳定性及可靠性高，适用于时频域信号分析检测，同时满足频域信号快速侦测需求，灵活性更高。

技术领域

本发明涉及电气电路故障侦测技术领域，具体为一种霍尔电流传感器芯片故障侦测电路以及侦测方法。

背景技术

众所周知，许多工程系统，例如航空发动机、车辆动力学、化学工艺、制造系统、电力网络、电气设备、风力发电转换系统以及工业电子设备是安全关键系统。工业系统对潜在过程异常和部件故障的安全和可靠性的要求不断提升。因此，尽早的检测和识别出任何类型的故障和潜在异常并采取容错操作以降低性能下降避免危险情况的出现十分重要。

现有的故障侦测方法包括基于模型的故障侦测方法和基于信号的故障侦测方法两大类，其中，基于信号的方法使用测量信号，而不是输入输出模型进行故障诊断。过程故障体现在测量的信号中，信号的特征需要被提取，故障诊断决策基于健康系统的信号特征分析和特征的先验知识。基于信号的故障诊断方法在实时监测和诊断方面有很广泛的应用，如异步电机、电源转换器以及系统中的机械部件。对提取的特征信号可以是时域(如均值、趋势、标准偏差、相位、坡度、峰值、均方差等)的也可以是频域(频谱)的。因此，基于信号的故障诊断方法可以被分为基于时域信号的故障诊断方法和基于频域信号的故障诊断方法。

在利用霍尔电流传感器芯片进行测量电气电路直流电流时，现有的霍尔电流传感器芯片故障侦测电路通常采用小波分析法进行故障信号特征信息提取。小波分析具有时频域局部化的特征，能通过时频窗口的灵活变化突出故障信号的突变成分，能有效的提取故障信号特征信息。这些方法虽然对噪声中的小波分析算法进行了一些改进，但不能将基于模型的故障侦测方法和基于信号的故障侦测方法有效结合，以克服现有技术中采用电流互感器进行电气电路检测存在的测量频率有限、信号失真、检测误差大等缺陷和不足，以及同时适用于时、频域信号分析，满足频域信号快速侦测需求等，灵活性较差。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种霍尔电流传感器芯片故障侦测电路以及侦测方法，解决了现有的霍尔电流传感器芯片故障侦测电路在进行电气直流电流故障侦测时，不能将基于模型的故障侦测方法和基于信号的故障侦测方法有效结合，以克服现有技术中采用电流互感器进行电气电路检测存在的测量频率有限、信号失真、检测误差大等缺陷和不足，以及同时适用于时、频域信号分析，满足频域信号快速侦测需求等，灵活性较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种霍尔电流传感器芯片故障侦测电路，包括霍尔电流传感器芯片、AD芯片、增益放大电路、滤波电路、测控电路、模拟信号匹配电路、故障模型电路模块、报警电路和显示电路模块，所述霍尔电流传感器芯片、AD芯片、增益放大电路、滤波电路和测控电路依次电性连接，所述霍尔电流传感器芯片采集到的直流电流信号经AD芯片进行模数转换，转换成的数字信号依次经增益放大电路和滤波电路进行增益放大以及滤波处理后由测控电路进行测试处理，所述霍尔电流传感器芯片通过模拟信号匹配电路与测控电路电性连接，所述故障模型电路模块与测控电路电性连接，所述模拟信号匹配电路用于针对故障模型电路模块提供与模拟信号相匹配的时域特征信号，并通过测控电路进行测试，所述报警电路和显示电路模块分别与测控电路电性连接，所述报警电路用于当由测控电路测试到电流检测存在故障时输出告警信号，所述显示电路模块用于显示测控电路测试结果以及故障分析数据。

作为本发明的一种优选技术方案，所述AD芯片采用AD7810模数转换芯片。