基于PVDF传感器的风速测量仪制造技术

本发明专利技术提供了一种基于PVDF传感器的风速测量仪，该测量仪包括电缆固定部分，PVDF传感器，连接部件和PC板，其中：电缆固定部分通过连接部件固定在电缆上，PVDF传感器设置在PC板上并插在电缆固定部分的凹槽里，垂直径向的上下左右四个方向均布置PVDF传感器，同过对四个传感器进行数据采集并进行处理，得到测量电缆附近风速和风向。本发明专利技术可以在电缆上安装拆卸，对了解电缆风速局部信息有较好的便捷性和灵活性；利用PVDF传感器，此传感器在测量频率方面有较好的一致性；利用PC板测量涡流脱落频率，适应环境能力强，并且同时保护PVDF传感器；可以提供电缆所受风压大小等信息，为分析电缆舞动受力提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及风速测量技术，具体地，涉及一种基于PVDF(聚偏二氟乙烯压电聚合物)传感器的风速测量仪，可以帮助了解电缆舞动时电缆的受力情况。
技术介绍
导线舞动是由于导线覆冰后存在偏心，在风的激励下产生的一种低频(0.1～3.0Hz)，大振幅(约为直径的20～300倍，可达10m以上)的自激振动现象。在相应的大气条件下导线舞动时常发生，且由于其大振幅、摆动持续时间长等特点，导线舞动容易引起相间闪络、金具损坏，造成线路跳闸停电或引起烧伤导线、杆塔倒塌，导线折断等严重事故，造成重大经济损失，对输电线路的运行安全造成了巨大危害。我国是舞动多发的国家，曾多次发生舞动事故。2008年1月份我国遭受了历史上罕见的持续的低温雨雪冰冻自然灾害天气，由于输电导线的覆冰与舞动，我国13个省(区)的电力系统运行受到严重影响。2010年1月20日山东电网遭受线路舞动灾害，造成13条500kV线路跳闸36条次，41条220kV线路跳闸86条次。输电导线的覆冰与舞动研究进而在我国得到了普遍重视，目前世界各国都在开展输电导线舞动研究。开展输电线路舞动轨迹的多维度监测技术研究，对开展输电线路舞动机理及其防治措施的研究具有非常重要的意义。在舞动导线前端检测中，输电导线各部分的风压监测是不可缺少的环节。常见的风速测量方法有：机械式风速传感器(螺旋桨式和风杯式风速传感器，如申请号为CN201310176418.3的中国专利)，其特点是结构简单使用方便，对环境适应性强，但是存在转动部件，易磨损，转动惯性会降低响应风速；热敏电阻式风速传感器(如申请号为CN201310107907.3的中国专利)，其特点是使用方便价格低廉，但是每一个热敏电阻在使用过程中不能保证其动态性能完全一致，并且环境也会对其精度造成影响；CMOS集成风速传感器(申请号为CN 201010103608.9的中国专利)，其特点是可以同时测量风速和风向，但是所测风速量程较小，抗腐蚀性能不好；等等。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于PVDF传感器的风速测量仪。本专利技术PVDF风速测量仪是利用风经过时在装置被封区域里形成涡流，利用PVDF传感器测量涡流脱落频率，通过涡流脱落频率算出风速；该风速测量仪在电缆上方便装卸，可以测量电缆各个部位所受风速和风向等信息；该风速测量仪可以为导线舞动时导线各部分受力的大小提供依据。为实现上述目的，本专利技术提供了一种可以应用在高压电缆上进行风速测量的基于PVDF传感器的风速测量仪，该测量仪包括电缆固定部分，PVDF传感器，连接部件和PC板，其中：电缆固定部分通过连接部件固定在电缆上，PVDF传感器设置在PC板上并插在电缆固定部分的凹槽里，垂直径向的上下左右四个方向均布置PVDF传感器，同过对四个传感器进行数据采集并进行处理，可以得到测量电缆附近风速和风向。本专利技术利用传感器得到的电信号，处理后可以得到频域内的突变值，及在传感器背风区里的涡流脱落频率，可以计算得到风速，这种测量装置方便拆卸和安装，对测量电缆受风速大小了解电缆舞动原理提供依据。优选的，所述PVDF传感器为膜状压电传感器，膜状PVDF传感器可以弯曲，能够更方便容易的贴合PC板表面。优选的，所述PVDF传感器贴在PC板上，更优选地，PVDF传感器用双面胶布贴在PC板上。PC板价格低廉，环境适应性强，可以对传感器进行保护，同时双面胶布粘贴方法简单，不需要其他任何复杂的传感器粘贴安装过程。优选的，所述PC板为透明厚度为0.5mm左右，采用该0.5mm厚度的PC板在实际环境风速范围内仍处在弹性状态，同时产生的振动频率和幅度较好，信号在频域范围内能较清晰分辨出涡流脱落频率。优选的，所述电缆固定部分由四个结构相同的部件组成，每个部件为四分之一圆筒形状，可以采用环境适应性强的塑料制成，这种结构方便在电缆上安装和拆卸。本专利技术将制作好的PVDF风速测量仪固定在电缆上，实时监测各个PVDF传感器收集的信息，对每组信息进行信号处理，可以判别估算出风速和风向。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、该风速测量仪可以在电缆上安装拆卸，对了解电缆风速局部信息有较好的便捷性和灵活性；2、该风速测量仪利用PVDF传感器，此传感器在测量频率方面有较好的一致性；3、该风速测量仪利用PC板测量涡流脱落频率，适应环境能力强，并且同时保护PVDF传感器；4、该风速测量仪可以提供电缆所受风压大小等信息，为分析电缆舞动受力提供可靠依据。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1和图2为本专利技术一较优实施例的风速测量仪整体结构示意图；图3为一实施例中电缆固定部分的结构示意图。图中：1为电缆固定部分，2为PVDF传感器，3为PC板，4为连接部件。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。为了满足舞动导线前端风压监测的问题，本专利技术设计了一个可以在输电导线上方便装卸的风压测量装置，与之前的风速传感器相比较，这种测量装置可以固定在导线的测点上进行测量，得到的是导线测点附近的风速和风压，相比在杆塔上测量得到的数据更准确；测量装置使用到了PC板，对PVDF传感器起到保护作用，更能适应各种环境条件；PVDF传感器在测量频率方面其性能一致性较好，可以满足精度要求。如图1-2所示，为本专利技术一优选实施例，该基于PVDF传感器的风速测量仪包括电缆固定部分1、PVDF传感器2、PC板3和连接部件4，其中：PVDF传感器2用双面胶贴在PC板3上插在电缆固定部分1的凹槽里。电缆固定部分1通过连接部件4固定在电缆上，垂直径向的上下左右四个方向均布置PVDF传感器2，同过对四个传感器2进行数据采集并进行处理，得到测量电缆附近风速和风向。本实施例中，所述连接部件4可以采用螺丝螺栓，电缆固定部分通过螺丝螺栓固定在电缆上，螺栓插在事先设计好的孔洞里，用螺丝加以固定。当然，在其他实施例中，也可以采用其他的连接部件。本实施例中，选用的电缆固定部分1内径为2.5cm，外径为5cm，长度为10cm，固定部分1由四个结构相同的部件组成，每个部件为四分之一圆筒形状，圆筒外侧...

【技术保护点】
一种基于PVDF传感器的风速测量仪，其特征在于，该测量仪包括电缆固定部分，PVDF传感器，连接部件和PC板，其中：电缆固定部分通过连接部件固定在电缆上，PVDF传感器设置在PC板上并插在电缆固定部分的凹槽里，垂直径向的上下左右四个方向均布置PVDF传感器，同过对四个传感器进行数据采集并进行处理，得到测量电缆附近风速和风向。

【技术特征摘要】
1.一种基于PVDF传感器的风速测量仪，其特征在于，该测量仪包括电缆固定
部分，PVDF传感器，连接部件和PC板，其中：电缆固定部分通过连接部件固定在
电缆上，PVDF传感器设置在PC板上并插在电缆固定部分的凹槽里，垂直径向的上
下左右四个方向均布置PVDF传感器，同过对四个传感器进行数据采集并进行处理，
得到测量电缆附近风速和风向。
2.根据权利要求1所述的基于PVDF传感器的风速测量仪，其特征在于，所述
PVDF传感器为膜状压电传感器。
3.根据权利要求1所述的基于PVDF传感器的风速测量仪，其特征在于，所述
PVDF传感器贴在PC板上。
4.根据权利要求3所述的基于PVDF传感器的风速测量仪，其特征在于，所述
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，宋阳，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31