一种基于声发射的继电器性能分析系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于声发射的继电器性能分析系统，包括上位机系统、声发射信号采集系统、前置放大器、声发射传感器、传感器专用耦合剂、控制柜、被检测继电器、数据处理系统、三维模型系统；声发射传感器按一定方式布置在被检测继电器表面，通过信号连接线与前置放大器、声发射信号采集系统、上位机系统相连，采集继电器动作过程中因碰撞、摩擦等产生的应力波并导出存储，确定继电器的固有频率，作为结构改进和适应不同工作环境的依据，利用数据处理系统对采集的信号进行降噪、重构等一系列处理，以波形表示继电器动作过程的弹跳状态，将波形数据导入三维建模软件中以驱动形式进行约束并加以分析，最终以视觉观测使检测结果更为直观明显。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声发射的继电器性能分析系统
本专利技术属于仪器设备检测的
，尤其涉及一种基于声发射的继电器性能分析系统。
技术介绍
继电器工作过程中动触点弹跳、振动是影响继电器整体性能、使用寿命的重要影响因素，一旦触点弹跳时间延长，一方面会影响电气系统控制时间精度，增加材料的腐蚀速率，另一方面也会使触头熔焊故障的机率增加；因此触点弹跳的检测具有重要的研究意义。目前继电器触点弹跳检测方法包括电弧检测及高速摄像检测，但这两种方法都具有局限性，电弧检测对于拉断过程中触点弹跳幅值不足以发生燃弧时便无法检测，高速摄像则无法实现在全封闭状态下检测，检测数据具有一定偏差性。
技术实现思路
基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于声发射的继电器性能分析系统，在继电器安装后全封闭状况下实现动触点弹跳检测，操作简单且测量准确。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术提供一种基于声发射的继电器性能分析系统，包括：声发射传感器，粘贴在被检测继电器表面，用于获取被检测继电器的声发射信号；声发射信号采集系统，与所述声发射传感器连接，用于将采集的特征信号滤波后转换成数字信号，并提取声发射参数后将波形与参数通过声发射检测仪传送给上位机系统；上位机系统，与所述声发射信号采集系统连接，用于初步分析继电器固有频率波形及噪声波形；控制系统，与被检测继电器连接，用于对继电器的工作过程进行控制；数据处理系统，与所述上位机系统连接，用于对由上位机系统导出的数据进行分析。可选的，所述声发射信号采集系统和声发射传感器之间设有前置放大器，用于将所检测的波形进行放大。进一步的，所述上位机系统包括声发射信号获取模块、声发射信号特征获取模块，声发射信号硬件设置模块、声发射信号采样控制模块、声发射信号分析参数模块。可选的，所述控制系统包含控制电路和负载电路，所述控制电路用于控制继电器的工作，所述负载电路用于对继电器添加外部负载。可选的，还包括与所述数据处理系统连接的三维模型系统，用于将由数据处理系统导出的数据以驱动的形式导入到模型中并添加相应约束，分析后以视频的形式将结果保存。进一步的，所述数据处理系统包括：FFT分析模块，将检测信号进行时域与频域之间的转换，通过继电器的动作过程找出非触点回跳过程的波形，利用时频分析找出继电器的固有频率；小波分析模块，将检测的数据导出，选取特定区间内的波形，进行给定阈值降噪处理，并对信号进行重构完成特征信号提取。由上，本专利技术的基于声发射的继电器性能分析系统能够实现继电器固有频率的检测，全封闭式下的继电器工作过程中动触点的弹跳动作检测，相比现有高速摄像检测与电弧检测法，基于声发射的检测方法属于无损检测范畴，即解决了高速摄像使继电器无法全封闭的问题，又解决了电弧检测中触点幅值不足发生燃弧时无法检测的问题，利用触点在动作过程因碰撞接触等产生的应力波进行检测，既不会对继电器本身产生损伤又可以对闭合拉断两个过程进行检测，对继电器检测的发展提供了一种新技术，具有一定的指导发展意义。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。图1为本专利技术的基于声发射的继电器性能分析系统的整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本专利技术的原理，本专利技术的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。在所参照的附图中，不同的图中相同或相似的部件使用相同的附图标号来表示。如图1所示，本专利技术提供了一种的继电器性能分析系统，该系统主要包括：上位机系统、数据采集卡、声发射信号采集系统、前置放大器、声发射传感器及信号连接线、控制系统、被检测继电器、固定装置、数据处理系统、三维模型系统。声发射传感器按照一定的布置方式(四面体布置方式：对应面斜对角及面中心)通过传感器专用耦合剂粘贴在被检测继电器表面。所述声发射传感器为谐振式声发射传感器，选用频率根据不同型号及不同工作过程选定。所述固定装置为刚性元件，用于固定被检测继电器。所述前置放大器的输入端Sensor通过信号连接线与声发射传感器连接，前置放大器输出端Output通过信号连接线与声发射信号采集系统连接。所述前置放大器用于将所检测的波形进行放大，这主要针对微弱信号。声发射信号采集系统通过USB连接线与上位机系统连接，所述数据采集卡是声发射信号采集系统的核心，用于将前置放大器输出的信号加以滤波后转换成数字信号，并提取声发射参数后将波形与参数通过声发射检测仪传送给上位机系统。数据采集卡用于采集特征信号，声发射信号采集系统与上位机系统相连实现特征信号传输，数据处理系统对由上位机系统导出的数据进行分析。一个声发射传感器只能连接数据采集卡的一个通道。上位机系统包括声发射信号获取模块、声发射信号特征获取模块，声发射信号硬件设置模块、声发射信号采样控制模块、声发射信号分析参数模块，上位机系统所能检测的特征因子包括：弹跳幅值、动作时间、动作次数、回跳时间、振铃计数、振动能量、复位时间等，其中上位机系统包含波形处理分析能力，用于初步分析继电器固有频率波形及噪声波形，在进一步的数据处理时可以用来帮助进行降噪滤波等一些列处理。控制系统包含控制电路和负载电路，控制电路主要作用于电磁系统，用来控制继电器的动作过程；负载电路主要连接继电器的外接电路，接入负载电路时为有负载的检测试验，不接入负载电路时为空载检测试验。负载电路用于对继电器添加外部负载。数据处理系统是以MATLAB为主的信号处理技术，主要包含，第一：FFT分析，将检测信号进行时域与频域之间的转换，通过继电器的动作过程找出非触点回跳过程的波形，利用时频分析找出继电器的固有频率，作为继电器结构改进以及适应不同工作环境等的依据，第二：小波分析(即可以利用代码编程，又可利用小波工具箱wavemenu)，将检测的数据导出，选取特定区间内的波形，利用函数wthresh()进行给定阈值降噪处理，并对信号进行重构完成特征信号提取。三维模型系统即三维建模仿真软件系统，作用是将由数据处理系统导出的数据以驱动的形式导入到模型中并添加相应约束，分析后可以以视频的形式将结果保存，这样继电器的触点弹跳分析结果更为直观明显。检测试验条件：远离大功率变压器、强电磁源和强机械噪声源等。本专利技术的基于声发射的继电器性能分析系统的工作原理如下：准备阶段，将被检测继电器通过固定装置进行固定，并保证其不会发怔晃动，确保检测试验数据的准确性；将声发射传感器通过专用耦合剂粘贴在被检测继电器外表面；利用信号连接线连接声发射传感器、前置放大器、声发射信号采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于声发射的继电器性能分析系统，其特征在于，包括：/n声发射传感器，粘贴在被检测继电器表面，用于获取被检测继电器的声发射信号；/n声发射信号采集系统，与所述声发射传感器连接，用于将采集的特征信号滤波后转换成数字信号，并提取声发射参数后将波形与参数通过声发射检测仪传送给上位机系统；/n上位机系统，与所述声发射信号采集系统连接，用于初步分析继电器固有频率波形及噪声波形；/n控制系统，与被检测继电器连接，用于对继电器的工作过程进行控制；/n数据处理系统，与所述上位机系统连接，用于对由上位机系统导出的数据进行分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于声发射的继电器性能分析系统，其特征在于，包括：
声发射传感器，粘贴在被检测继电器表面，用于获取被检测继电器的声发射信号；
声发射信号采集系统，与所述声发射传感器连接，用于将采集的特征信号滤波后转换成数字信号，并提取声发射参数后将波形与参数通过声发射检测仪传送给上位机系统；
上位机系统，与所述声发射信号采集系统连接，用于初步分析继电器固有频率波形及噪声波形；
控制系统，与被检测继电器连接，用于对继电器的工作过程进行控制；
数据处理系统，与所述上位机系统连接，用于对由上位机系统导出的数据进行分析。


2.如权利要求1所述的基于声发射的继电器性能分析系统，其特征在于，所述声发射信号采集系统和声发射传感器之间设有前置放大器，用于将所检测的波形进行放大。


3.如权利要求1所述的基于声发射的继电器性能分析系统，其特征在于，所述上位机系统包括声发射信号获取模块、声发射信号特征获取模块，声发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，张润鑫，田莹，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37