本发明专利技术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。本发明专利技术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。使测量结果更准确。使测量结果更准确。
【技术实现步骤摘要】
宽频振动信号传感器及其信号处理装置
[0001]本专利技术属于传感器
，具体涉及一种宽频振动信号传感器及其信号处理装置。
技术介绍
[0002]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。
[0003]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。
[0004]变压器发生异常时产生低频的振动信号(0Hz
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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。
技术实现思路
[0005]本专利技术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。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]在一种可能的实现方式中，所述第一信号处理电路包括与所述第一信号输入接口电连接的积分电路，以及与所述积分电路串联的第一放大电路，所述第一放大电路与所述信号输出接口电连接；所述第二信号处理电路包括与所述第二信号输入接口电连接的第二放大电路，所述第二放大电路与所述信号输出接口电连接。
[0014]在一种可能的实现方式中，所述信号处理模块还包括加法器，所述加法器一端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，另一端与所述信号输出接口电连接，所述加法器用于将放大后的所述压电组件的输出信号和放大后的所述压电元件的输出信号合并为一路信号，并通过所述信号输出接口输出。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述底座设有在所述容纳腔以外的安装结构。
[0016]与现有技术相比，本专利技术实施例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数据采集出现的误差，使测量结果更准确；压电元件叠设于压电组件、弹性元件叠设于压电元件，弹性元件能够给压电元件提供一定的预加载荷，预加载荷能够消除零件之间的间隙，提高整体刚度，使信号检测更准确；压电元件在压电组件对低频振动信号采集时能够起到质量块的作用，同时压电元件也能够对高频振动信号进行测量，如此设置，整合了传统的两个独立的传感器，不但能够同时检测高频振动信号和低频振动信号，还能够减少零件数量，减小传感器的体积。
[0017]在第二方面，本专利技术还提供一种宽频振动信号传感器信号处理装置，包括上述任意一项实施例中的宽频振动信号传感器。
[0018]本专利技术实施例所提供的宽频振动信号传感器信号处理装置，包括上述任意一项实施例中的宽频振动信号传感器，采用本专利技术实施例的宽频振动信号传感器信号处理装置，能够同时对低频振动信号和高频振动信号收集并处理，降低了设备的安装和采集的难度。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一实施例宽频振动信号传感器的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术一实施例中信号处理模块的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术一实施例宽频振动信号传感器信号处理装置的结构示意图。
[0022]附图标记说明：
[0023]1、宽频振动信号传感器
[0024]100、底座
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110、安装结构
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200、外壳
[0025]300、信号处理模块
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310、第一信号输入接口 320、第一信号处理电路
[0026]321、积分电路
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322、第一放大电路
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330、第二信号输入接口
[0027]340、第二信号处理电路 350、信号输出接口
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360、加法器
[0028]400、压电组件
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410、下压电片
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420、下导电片
[0029]430、上压电片
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440、上导电片
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500、压电元件
[0030]600、弹性元件
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700、绝缘片
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800、导线
[0031]2、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.宽频振动信号传感器，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的宽频振动信号传感器，其特征在于，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。3.根据权利要求2所述的宽频振动信号传感器，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的宽频振动信号传感器，其特征在于，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。5.根据权利要求4所述的宽频振动信号传感器，其特征在于，所述弹性元件与所述外壳内壁之间设有绝缘片。6.根据权利要求1所述的宽频振动信号传感器，其特征在于，所述信号处理模块包...
【专利技术属性】
技术研发人员：高树国，相晨萌，刘宏亮，赵军，孟令明，张凡，贾云飞，
申请(专利权)人：国家电网有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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