一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及超声无损探伤技术领域，具体涉及一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，包括电源供电模块、发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、数模转换器、FPGA模块、CPU模块、接口模块、人机交互模块；本实用新型专利技术可实现在不解体情况下变电站断路器储能弹簧无损检测，为今后评价储能弹簧质量检测提供新的技术手段，确保电网的安全稳定运行。

An ultrasonic guided wave device for nondestructive testing of energy storage spring of circuit breaker

【技术实现步骤摘要】
一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置
本技术涉及超声无损探伤
，具体涉及一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置。
技术介绍
储能弹簧是高压断路器的关键零件，在电网系统中得到了广泛使用。储能弹簧通过产生和恢复的弹性形变来达到储能和释放能量的目的。在这个过程中，储能弹簧经历了疲劳加载，加之制造过程产生的缺陷等因素，在使用一定时间后，零件内部会出现疲劳裂纹等损伤。若不及时发现损伤，让储能弹簧继续带“病”工作，则会发生断裂，严重影响电网的安全稳定运行。然而，储能弹簧总长度约4500mm，层与层之间距离约为15mm，超声导波检测时探头只能放置在最外圈位置，导致超声回波信号在传输过程中衰减较大，受仪器收发性能指标所限，市面上常规超声导波仪无法提供足够的灵敏度，分辨率较低。因此，开展储能弹簧超声导波检测仪的研制，对断路器储能弹簧进行缺陷检测，准确掌握其健康状态，及时预警并消除缺陷，降低电网非计划停电对客户的影响程度，提高电网运行质量，同时可以避免发生电力事故，最大限度地减少经济损失，消除因停电带来的社会影响，显得尤为重要。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，具体技术方案如下：一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，包括电源供电模块、发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、数模转换器、FPGA模块、CPU模块、接口模块、人机交互模块；所述电源供电模块用于给超声探伤仪供电；所述发射电路用于产生高压信号；所述T/R保护电路用于对发射电路产生的高压电信号进行限幅，同时让回波信号无损通过，保护接收电路；所述接收电路用于对接收的回波信号进行阻抗匹配、放大、衰减、电平转换和滤波；所述模数转换器用于对接收电路处理后的回波信号进行模数转换并将转换后的回波数据传输至FPGA模块进行处理；所述FPGA模块用于采集和处理模数转换器转换后的回波数据，并将处理后的回波数据传输至CPU模块，以及控制发射电路、接收电路、接口模块；所述CPU模块用于处理FPGA模块处理后的回波数据，并进行可视化处理；所述接口模块用于实现超声探伤仪与外部设备的数据交互；所述人机交互模块用于实现人机交互；所述发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、FPGA模块、CPU模块依次连接；所述FPGA模块通过数模转换器与接收电路连接；所述FPGA模块分别与发射电路、接口模块连接；所述CPU模块分别与人机交互模块、接口模块连接。优选地，所述电源供电模块包括适配器、升压电路、降压电路、电压反向电路、电源充放电控制电路、仪器电源；所述降压电路包括第一降压电路、第二降压电路、第三降压电路、第四降压电路；所述适配器、电源充放电控制电路、仪器电源、第一降压电路依次连接；所述第一降压电路分别与升压电路、第二降压电路、第三降压电路、第四降压电路、电压反向电路连接。优选地，所述电源充放电控制电路包括电源回路控制电路、电源充电电路；所述电源回路控制电路、电源充电电路分别与适配器、仪器电源连接。优选地，所述仪器电源包括仪器电源总输入电路、待机电源；所述仪器电源总输入电路分别与待机电源、电源充放电控制电路、第一降压电路连接。优选地，所述升压电路包括反激式开关电源；所述反激式开关电源包括高压电源控制器、变压器；所述高压电源控制器与变压器连接。优选地，所述FPGA模块包括控制部分和数据处理部分；所述控制部分包括超声接收控制电路、超声发射控制电路、输入输出口控制电路；所述超声接收控制电路与数模转换器连接；所述超声发射控制电路与发射电路连接；所述输入输出口控制电路与接口模块连接；所述超声接收控制电路、超声发射控制电路、输入输出口控制电路分别与CPU模块连接；所述数据处理部分ADC数据采集单元、IIR滤波器、FIR滤波器、视频滤波单元、检波器、数据压缩单元、数据平均单元；所述ADC数据采集单元、IIR滤波器、FIR滤波器、视频滤波单元、检波器、数据压缩单元、数据平均单元、CPU模块依次连接；所述ADC数据采集单元用于采集模数转换器转换后的回波数据；所述IIR滤波器用于滤除采集的回波数据中的直流分量；所述FIR滤波器用于滤除回波数据中的杂波，恢复超声探头的脉冲信号；所述视频滤波单元用于识别脉冲信号和杂波信号的包络，并去除杂波信号；所述检波器用于根据需要把脉冲信号变换成射频波、全波、正波或负波；所述数据压缩单元用于将采集上传的数据进行压缩；所述数据平均单元用于将前后若干次采集的数据进行平均化。优选地，所述CPU模块包括AT91SAM9263处理器。优选地，所述接口模块包括以下接口：2个标准LEMO-01探头插座，用于连接超声波探头；以太网接口，用于远程控制或数据网上传输；2个USB-A接口，用于与计算机通讯，以及直接拷贝数据到存储设备；直流电源插口，用于直流供电和电池充电以及USB-B接口。优选地，还包括外壳，所述接口模块设置在外壳上，所述外壳采用铝合金制成，所述外壳外部设置一层硅胶；所述外壳内部喷导电漆。本技术的有益效果为：本技术提供了一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，可实现在不解体情况下变电站断路器储能弹簧无损检测，为今后评价储能弹簧质量检测提供新的技术手段，确保电网的安全稳定运行。附图说明图1为本技术的系统功能示意图；图2为电源供电模块原理框图；图3为FPGA数字控制和数字信号处理原理框图；图4为AT91SAM9263的内部原理框图；图5为本技术的外壳的结构示意图；图6为图5的后视图；图7为发射电路的原理示意图；图8为T/R保护电路的原理示意图；图9为AD8331内部结构示意图；图10为接收电路的原理图；图11为D8331的增益控制曲线图。具体实施方式为了更好的理解本技术，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明：如图1所示，一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，包括电源供电模块、发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、数模转换器、FPGA模块、CPU模块、接口模块、人机交互模块；电源供电模块用于给超声探伤仪供电；发射电路用于产生高压信号；T/R保护电路用于对发射电路产生的高压电信号进行限幅，同时让回波信号无损通过，保护接收电路；接收电路用于对接收的回波信号进行阻抗匹配、放大、衰减、电平转换和滤波；模数转换器用于对接收电路处理后的回波信号进行模数转换并将转换后的回波数据传输至FPGA模块进行处理；FPGA模块用于采集和处理模数转换器转换后的回波数据，并将处理后的回波数据传输至CPU模块，以及控制发射电路、接收电路、接口模块；CPU模块用于处理FPGA模块处理后的回波数据，并进行可视化处理；接口模块用于实现超声探伤仪与外部设备的数据交互；人机交互模块用于实现人机交互；发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、FPGA模块、CPU模块依次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，其特征在于：包括电源供电模块、发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、数模转换器、FPGA模块、CPU模块、接口模块、人机交互模块；/n所述电源供电模块用于给超声探伤仪供电；所述发射电路用于产生高压信号；所述T/R保护电路用于对发射电路产生的高压电信号进行限幅，同时让回波信号无损通过，保护接收电路；所述接收电路用于对接收的回波信号进行阻抗匹配、放大、衰减、电平转换和滤波；所述模数转换器用于对接收电路处理后的回波信号进行模数转换并将转换后的回波数据传输至FPGA模块进行处理；所述FPGA模块用于采集和处理模数转换器转换后的回波数据，并将处理后的回波数据传输至CPU模块，以及控制发射电路、接收电路、接口模块；所述CPU模块用于处理FPGA模块处理后的回波数据，并进行可视化处理；所述接口模块用于实现超声探伤仪与外部设备的数据交互；所述人机交互模块用于实现人机交互；所述发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、FPGA模块、CPU模块依次连接；所述FPGA模块通过数模转换器与接收电路连接；所述FPGA模块分别与发射电路、接口模块连接；所述CPU模块分别与人机交互模块、接口模块连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，其特征在于：包括电源供电模块、发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、数模转换器、FPGA模块、CPU模块、接口模块、人机交互模块；
所述电源供电模块用于给超声探伤仪供电；所述发射电路用于产生高压信号；所述T/R保护电路用于对发射电路产生的高压电信号进行限幅，同时让回波信号无损通过，保护接收电路；所述接收电路用于对接收的回波信号进行阻抗匹配、放大、衰减、电平转换和滤波；所述模数转换器用于对接收电路处理后的回波信号进行模数转换并将转换后的回波数据传输至FPGA模块进行处理；所述FPGA模块用于采集和处理模数转换器转换后的回波数据，并将处理后的回波数据传输至CPU模块，以及控制发射电路、接收电路、接口模块；所述CPU模块用于处理FPGA模块处理后的回波数据，并进行可视化处理；所述接口模块用于实现超声探伤仪与外部设备的数据交互；所述人机交互模块用于实现人机交互；所述发射电路、T/R保护电路、接收电路、模数转换器、FPGA模块、CPU模块依次连接；所述FPGA模块通过数模转换器与接收电路连接；所述FPGA模块分别与发射电路、接口模块连接；所述CPU模块分别与人机交互模块、接口模块连接。


2.根据权利要求1所述的一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，其特征在于：所述电源供电模块包括适配器、升压电路、降压电路、电压反向电路、电源充放电控制电路、仪器电源；所述降压电路包括第一降压电路、第二降压电路、第三降压电路、第四降压电路；所述适配器、电源充放电控制电路、仪器电源、第一降压电路依次连接；所述第一降压电路分别与升压电路、第二降压电路、第三降压电路、第四降压电路、电压反向电路连接。


3.根据权利要求2所述的一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，其特征在于：所述电源充放电控制电路包括电源回路控制电路、电源充电电路；所述电源回路控制电路、电源充电电路分别与适配器、仪器电源连接。


4.根据权利要求2所述的一种用于断路器储能弹簧无损检测的超声导波装置，其特征在于：所述仪器电源包括仪器电源总输入电路、待机电源；所述仪器电源总输入电路分别与待机电源、电源充放电控制电路、第一降压电路连接。


5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：边美华，梁世容，张兴森，彭家宁，卢展强，李君华，刘桂婵，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广西;45