[发明专利]宽频振动信号传感器及其信号处理装置

说明书

本发明提供一种宽频振动信号传感器及其信号处理装置，宽频振动信号传感器包括：包括：底座；外壳，罩设于所述底座；信号处理模块，设于所述容纳腔内或所述容纳腔外；压电组件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述底座；压电元件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述压电组件；以及弹性元件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述压电元件，所述弹性元件背离所述压电元件的一侧连接于所述外壳内壁。本发明所提供的宽频振动信号传感器，通过设置压电元件和压电组件，且压电元件叠设于压电组件，能够对同一位置产生的低频振动信号和高频振动信号进行收集，减小了单独测量时因传感器安装位置不同导致的误差，使测量结果更准确。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种宽频振动信号传感器及其信号处理装置。

背景技术

电力变压器作为电网中最核心的设备，其安全运行对于电网的稳定性至关重要。为了保证变压器安全稳定地运行，需要对变压器的运行状态进行实时监测，使变压器出现故障时能够及时发现变压器的故障，进一步停机检修。

当变压器内部发生局部放电故障时，会产生电荷中和的过程，使得发生局部放电的区域瞬间受热而膨胀，类似于爆炸，放电结束后，原来受热膨胀的区域回复至原有体积，引起了介质的疏密瞬间变化，形成超声波，向四周传播。当变压器中的绕组、铁芯或结构件发生故障时，绕组所受的洛伦磁力和铁芯的磁致伸缩会发生变化，引起异常的振动。

变压器发生异常时产生低频的振动信号(0Hz-2000Hz)和高频的振动信号(即超声信号，20kHz以上)，振动频率范围较宽，现有技术中为了对低频和高频振动信号进行检测，分别使用加速度传感器和超声波传感器对变压器进行检测，检测结果的数据误差性较大。

发明内容

本发明实施例提供一种宽频振动信号传感器及其信号处理装置，旨在解决现有技术中为了对低频和高频振动信号进行检测，分别使用加速度传感器和超声波传感器对变压器进行检测，检测结果的数据误差性较大的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种宽频振动信号传感器，包括：底座；外壳，罩设于所述底座，并与所述底座共同形成容纳腔；信号处理模块，设于所述容纳腔内或所述容纳腔外；压电组件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述底座，所述压电组件一端接地，另一端与所述信号处理模块电连接；压电元件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述压电组件，所述压电元件一端接地，另一端与所述信号处理模块电连接；以及弹性元件，设于所述容纳腔内，并叠设于所述压电元件，所述弹性元件背离所述压电元件的一侧连接于所述外壳内壁。

在一种可能的实现方式中，定义所述压电元件与所述压电组件的叠设方向为上下方向，所述压电组件包括：下压电片，贴合设于所述底座的上表面，所述下压电片的下表面接地；下导电片，贴合设于所述下压电片的上表面，并与所述信号处理模块电连接；以及上压电片，贴合设于所述下导电片的上表面，并与所述下压电片并联，所述上压电片的上表面接地。

在一种可能的实现方式中，所述压电元件与所述上压电片之间设有上导电片，所述上压电片的上表面通过所述上导电片接地。

在一种可能的实现方式中，所述底座与所述外壳均为金属材质，所述上导电片通过与所述外壳连接接地，所述下压电片的下表面通过与所述底座贴合接地。

在一种可能的实现方式中，所述弹性元件与所述外壳内壁之间设有绝缘片。

在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块包括：第一信号输入接口，与所述压电组件电连接；第一信号处理电路，与所述第一信号输入接口电连接，用于对所述压电组件输出信号进行处理；第二信号输入接口，与所述压电元件电连接；第二信号处理电路，与所述第二信号输入接口电连接，并与所述第一信号处理电路并联，用于对所述压电元件输出信号进行处理；以及信号输出接口，与所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路均电连接，用于将所述第一信号处理电路和所述第二信号处理电路的信号输出。