一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了电力系统领域内的一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，包括：碳纳米管薄膜应变传感器，用于将母排的振动信号转化为电阻信号；恒流源电路，用于将所述电阻信号转变为电压信号；滤波器电路，用于滤除其高频干扰信号；放大电路，用于对其进行反相放大以满足微控制器MCU中A/D转换输入信号为正信号变化的需要；MCU，用以处理后以无线的方式进行传输，本实用新型专利技术具有体积小、抗干扰能力强、无线传输等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置
本技术涉及一种变电站母排，特别涉及一种变电站母排振动测量装置。
技术介绍
变电站投运后，随着负荷的增大，10kV母联过桥铝母排开始出现有规律的振动，并伴有“嚓嚓”的声响，负荷高峰时声响较大。母排若是长时间大幅度振动，会对支持绝缘子造成损坏，使角钢支架松动，还会损伤螺栓和金具，造成母排变形，给安全生产带来严重隐患。产生振动和噪声的原因主要是，当两根平行的同相母排同时通入电流时，每相母线的电流等于两根母排所通过的电流和，并且会在每根母排周围产生磁场，同时因磁场的相互作用而产生电动力。电动力的方向与母排中通过电流的方向有关，电流方向相同时产生吸引力。由于母排正常运行时通过的是正弦交流电，两根母排之间的吸引力是周期变化的，电动力也会周期变化。这样，会使两根母排产生振动，发出噪声。当母线处于低负载时，两根母排之间的作用力较小，母排左右轻微振动。随着母线负载的增加，通过母排的电流增大，电动力增大，振动幅度也增大，噪声同时变大。由于母线运行过程中电流由小到大或由大到小变化，电动力的大小随电流的变化而变化，所以只要母线在运行，母排间的电动力就会长期存在，不会消失。因此对这一问题的处理主要针对振动大和噪声大这两点，特别是要防止母排间的硬碰撞。在10kV变电站上的监测结果为随着用电负荷的增大，母线开始出现有规律的振动，并伴有嚓嚓的声音，负荷增大时声音更加大，现场测量结果如下表。目前市场上常用的处理的方法主要有三种：其一，改变原有母排结构，变双母排为单母排；其二，在10kV母联过桥母排上全部加装热缩材料；其三，只在装有金具的母排处加装热缩材料。目前关于变电站母排振动的监测国内外均未见报道。
技术实现思路
本技术的目的是针对变电站母排振动监测，受开关柜内部空间小，电磁干扰严重，布线困难，振动信号获取难等问题，提供一种信号获取容易、体积较小、易于安装、抗干扰能力强、无线传输的基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，本技术的目的是这样实现的：一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，包括：碳纳米管薄膜应变传感器，用于将母排的振动信号转化为电阻信号；恒流源电路，用于将所述电阻信号转变为电压信号；滤波电路，接收所述电压信号，用于滤除其高频干扰信号；放大电路，接收来自滤波电路的电压信号，用于对其进行反相放大以满足微控制器MCU中A/D转换输入信号为正信号变化的需要；MCU，接收来自同相加法器的电压信号，用以处理后以无线的方式进行传输。作为本技术的进一步限定，还包括连接在MCU上的无线传输单元，所述无线传输单元选用GPS/GPRS/5G通讯电路，所述MCU选用STM32F407芯片。作为本技术的进一步限定，所述恒流源电路包括运算放大器A1及外围电路，电阻R1一端与电压源VR正极相连，电阻R1另一端与运算放大器A1反相输入端及碳纳米管薄膜应变传感器RX一端相连，碳纳米管薄膜应变传感器RX另一端与运算放大器A1输出端相连，所述电压源VR负极接地，电阻R2一端与电压源VR正极相连，电阻R2另一端与可变电阻VR1一固定触头相连，可变电阻VR1另一固定触头与电阻R3一端相连，所述电阻R3另外一端接地，所述的可变电阻VR1可变触头与运算放大器A1同相输入端相连。作为本技术的进一步限定，所述滤波电路为低通RC滤波器，滤波电阻R4一端与运算放大器A1的输出端相连，滤波电阻R4另一端与滤波电容器C1一端相连，滤波电容C1另一端接地，实现对高频干扰信号的滤波。作为本技术的进一步限定，所述放大电路包括运算放大器及外围电路，输入电阻R5一端与滤波电容C1和滤波电阻R4相连，输入电阻R5另一端与运算放大器A2的反相输入端相连，放大器反馈电阻由R6和VR2相串联构成，R6和VR2串联后一端与运算放大器A2的反相输入端相连，另一端与运算放大器A2的输出端相连，运算放大器A2同相输入端接地。本技术工作时，通过碳纳米管薄膜应变传感器采集母排振动信号，将碳纳米管薄膜应变传感器两端引出的导线接入恒流源电路中，将难以直接测量的母排振动信号通过传感器转换为电阻信号再经过恒流源电路转变为电压信号后，接入到RC低通滤波电路中，滤除测量信号中混有的高频杂波，再接入以通用运放LM358为放大器件的放大电路中，将微弱信号转换为MCU微控制器易于读取的电压信号；最后通过以STM32F407为设计控制核心的数据采集电路和GPS/GPRS/5G通讯电路，完成对振动信号的采集、转换、处理，并实现数据无线传输。与现有技术相比，本技术的有益效果在于：本技术采用了新型传感器获取母排振动信号，解决了母排振动信号获取难的技术难题；采用无线传输技术，解决了有线传输难题；采用一体化技术，解决了开关柜空间小，安装不方便，电磁干扰强等问题；本技术具有体积小、抗干扰能力强、无线传输等优点。附图说明图1为本技术原理框图。图2为本技术电路原理图。其中，1碳纳米管薄膜应变传感器，2滤波电路，3放大电路，4恒流源电路，5无线传输单元，6MCU。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术做进一步说明。如图1-2所示的的一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，包括：碳纳米管薄膜应变传感器1，用于将母排的振动信号转化为电阻信号；恒流源电路4，用于将电阻信号转变为电压信号；滤波电路2，接收电压信号，用于滤除其高频干扰信号；放大电路3，接收来自低通滤波电路2的电压信号，用于对其进行反相放大以满足微控制器MCU中A/D转换输入信号为正信号变化的需要；MCU6，接收来自同相加法器的电压信号，用以处理后以无线的方式进行传输，MCU选用STM32F407芯片；无线传输单元5，连接在MCU6上，选用GPS/GPRS/5G通讯电路。碳纳米管薄膜应变传感器1是一种柔性传感器1，它与变电站母排采用表贴的方式固定在母排上，实现振动信号转换为电阻信号变化，通过恒流源电路46给传感器1提供1mA的工作电流，实现电阻信号变化转换为电压信号变化，输出信号为负值。恒流源电路4包括运算放大器A1及外围电路，电阻R1一端与电压源VR正极相连，电阻R1另一端与运算放大器A1反相输入端及碳纳米管薄膜应变传感器RX一端相连，碳纳米管薄膜应变传感器11RX另一端与运算放大器A1输出端相连，电压源VR负极接地，电阻R2一端与电压源VR正极相连，电阻R2另一端与可变电阻VR1一固定触头相连，可变电阻VR1另一固定触头与电阻R3一端相连，电阻R3另外一端接地，的可变电阻VR1可变触头与运算放大器A1同相输入端相连。滤波电路2为低通RC滤波器，滤波电阻R4一端与运算放大器A1的输出端相连，滤波电阻R4另一端与滤波电容器C1一端相连，滤波电容C1另一端接地，实现对高频干扰信号的滤波。放大电路3包括运算放大器及外围电路，输入电阻R5一端与滤波电容C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，其特征在于，包括：/n碳纳米管薄膜应变传感器，用于将母排的振动信号转化为电阻信号；/n恒流源电路，用于将所述电阻信号转变为电压信号；/n滤波电路，接收所述电压信号，用于滤除其高频干扰信号；/n放大电路，接收来自滤波电路的电压信号，用于对其进行反相放大以满足微控制器MCU中A/D转换输入信号为正信号变化的需要；/nMCU，接收来自同相加法器的电压信号，用以处理后以无线的方式进行传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，其特征在于，包括：
碳纳米管薄膜应变传感器，用于将母排的振动信号转化为电阻信号；
恒流源电路，用于将所述电阻信号转变为电压信号；
滤波电路，接收所述电压信号，用于滤除其高频干扰信号；
放大电路，接收来自滤波电路的电压信号，用于对其进行反相放大以满足微控制器MCU中A/D转换输入信号为正信号变化的需要；
MCU，接收来自同相加法器的电压信号，用以处理后以无线的方式进行传输。


2.根据权利要求1所述的一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，其特征在于，还包括连接在MCU上的无线传输单元，所述无线传输单元选用GPS/GPRS/5G通讯电路，所述MCU选用STM32F407芯片。


3.根据权利要求2所述的一种基于碳纳米管传感器的母排振动测量装置，其特征在于，所述恒流源电路包括运算放大器A1及外围电路，电阻R1一端与电压源VR正极相连，电阻R1另一端与运算放大器A1反相输入端及碳纳米管薄膜应变传感器RX一端相连，碳纳米管薄膜应变传...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹏，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32