基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，包括：碳纳米纸传感器，安装在变压器油箱上，用以采集油箱工作参数变化；电桥电路，用以将碳纳米纸传感器采集到的电阻值转化为电压值；差动放大器，用以将电桥电路输出的电压进行进行初步放大；多路电子开关，用以将多路差动放大器输出的电压实现循环单路输出；程控放大器，用以将多路电子开关输出的电压信号再次进行放大；低通滤波电路，用以对程控放大器输出的电压信号进行滤波；MCU，用以读取电压信号；传输模块，用以将电压信号传出，本实用新型专利技术实现信号获取容易、体积较小、易于安装、抗干扰能力强。抗干扰能力强。抗干扰能力强。

【技术实现步骤摘要】
基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置


[0001]本技术涉及电力设备测试
，特别涉及一种变压器油箱振动、温度测量装置。

技术介绍

[0002]电力变压器是输变电系统的关键设备，在电网中具有重要作用，其性能好坏直接影响电网的安全与稳定。变压器油箱表面振动主要是铁芯和绕组振动，变压器内部绕组变形、铁芯夹具、绕组压紧结构松动均能产生变压器油箱的振动和噪声，这种振动与负荷也有关系，因此，基于变压器振动信号的绕组和铁芯状态监测是判断变压器运行状态的一种方法，该方法实现了测量系统与变压器的电气隔离，不改变变压器的任何组件，减少测试是触电危险，同时测试是不受现场电磁场耦合干扰，极大保证了测量结果的正确性。
[0003]现有技术中公开了一种变压器油箱振动及温度监测系统，其公开号为：CN207248468U，公告日：2018
‑
04
‑
17，其采用振动温度传感器、网关、无线警示灯和主站构成变压器振动温度监测系统，监测点的振动温度通过无线方式传输，实现油箱振动温度的无线实时监测和超限报警，具有使用安全、携带方便，简单高效、实时测量的特点。
[0004]其不足之处在于：振动温度是模拟量信号，信号的传输又是采用无线方式，整个测量系统处在变压器强电磁干扰的环境中，给测量准确性和稳定性带来极大威胁，振动温度传感器采用强磁铁吸附安装带来对传感器信号的干扰和变压器振动带来的移位，加剧了测量的误差等问题。因此，有必要设计一种新的振动温度监测装置，以克服上述缺陷。

技术实现思路

>[0005]针对现有技术中无线方式存在的电磁干扰严重，振动信号获取精度低，传感器安装不方便等问题，针对现有技术中有线方式存在的安装不方便，布线困难等问题，本技术提供了一种基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，实现信号获取容易、体积较小、易于安装、抗干扰能力强。
[0006]本技术的目的是这样实现的：一种基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，包括：
[0007]碳纳米纸传感器，安装在变压器油箱上，用以采集油箱工作参数变化；
[0008]电桥电路，用以将碳纳米纸传感器采集到的电阻值转化为电压值；
[0009]差动放大器，用以将电桥电路输出的电压进行进行初步放大；
[0010]多路电子开关，用以将多路差动放大器输出的电压实现循环单路输出；
[0011]程控放大器，用以将多路电子开关输出的电压信号再次进行放大；
[0012]低通滤波电路，用以对程控放大器输出的电压信号进行滤波；
[0013]MCU，用以读取电压信号；
[0014]传输模块，用以将电压信号传出。
[0015]作为本技术的进一步限定，所述碳纳米纸传感器为具有应变特性的碳纳米
纸，具有应变特性的碳纳米纸设置有4个，分别安装在变压器油箱的四个侧面上。
[0016]作为本技术的进一步限定，所述碳纳米纸传感器为具有温度特性的碳纳米纸，具有温度特性的碳纳米纸设置有12个，以3个为1组，分为4组、分别安装在变压器油箱的四个侧面上，且每个面上的传感器沿竖直方向均匀分布。
[0017]作为本技术的进一步限定，所述电桥电路包括三个固定电阻，碳纳米纸传感器与其中一固定电阻串联后与另两固定电阻并联构成单臂不平衡电桥，单臂不平衡电桥的输入端接工作电源，输出端接差动放大器。
[0018]作为本技术的进一步限定，所述差动放大器的输出端设有电位器。
[0019]作为本技术的进一步限定，所述多路电子开关选用CD4067芯片。
[0020]作为本技术的进一步限定，所述程控放大器内置有数字电位器，所述数字电位器采用AD5160BRU。
[0021]作为本技术的进一步限定，所述MCU选用STM32F407。
[0022]作为本技术的进一步限定，所述传输模块为GPS/GPRS/5G无线通讯模块。
[0023]作为本技术的进一步限定，所述MCU上还连接有报警模块。
[0024]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
[0025]本技术通过将多个传感器安装在不同的位置（四个面），采用多传感器融合的方式，从而可以更加准确的获取相关的参数，实现了变压器故障的准确判断；碳纳米纸传感器获取信号更加容易，其体积更小，更加易于安装，具有较强的抗干扰能力。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置总体结构框图。
[0028]图2为具有应变特性的碳纳米纸和具有温度特性的碳纳米纸安装示意图，（a）为安装在变压器油箱的前面示意图，（b）为安装在变压器油箱的后面示意图，（c）为安装在变压器油箱的左面示意图，（d）为安装在变压器油箱的右面示意图。
[0029]图3为碳纳米纸应变和温度传感器构成的测量电桥和差动放大器电路原理图，（a）为具有应变特性的碳纳米纸构成的电路原理图，（b）为具有温度特性的碳纳米纸构成的电路原理图。
[0030]图4为电子开关电路原理图。
[0031]图5为程控放大滤波电路原理图。
[0032]图6为基于碳纳米纸的变压器油箱温度测量装置总体结构框图。
[0033]图7为基于碳纳米纸的变压器油箱振动测量装置总体结构框图。
[0034]其中， 1振动测量电桥，2温度测量电桥，3差动放大器，4电子多路开关，5程控放大器，6低通滤波器，7STM32F407微控制器，8GPS/GPRS/5G电路，9手机通讯模块，10报警模块。
具体实施方式
[0035]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0036]实施例1
[0037]如图1所示的基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，包括：
[0038]具有应变特性的碳纳米纸与三个固定电阻组成的振动测量电桥1，采用4个碳纳米纸分别获取油箱正面、反面、前面和后面的振动信号，并通过相应的电桥电路实现应变电阻到电压的转换，具有应变特性的碳纳米纸采用表贴的方式黏贴在油箱表面，并用导线引出用于电桥测量，获取变压器油箱四个平面上的振动信号，碳纳米纸应变阻值R和应变e的关系为：，应变传感器的灵敏度为10.21；
[0039]具有温度特性的碳纳米纸与三个固定电阻组成的温度测量电桥2，采用12个碳纳米纸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，其特征在于，包括：碳纳米纸传感器，安装在变压器油箱上，用以采集油箱工作参数变化；电桥电路，用以将碳纳米纸传感器采集到的电阻值转化为电压值；差动放大器，用以将电桥电路输出的电压进行初步放大；多路电子开关，用以将多路差动放大器输出的电压实现循环单路输出；程控放大器，用以将多路电子开关输出的电压信号再次进行放大；低通滤波电路，用以对程控放大器输出的电压信号进行滤波；MCU，用以读取电压信号；传输模块，用以将电压信号传出。2.根据权利要求1所述的基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，其特征在于，所述碳纳米纸传感器为具有应变特性的碳纳米纸，具有应变特性的碳纳米纸设置有4个，分别安装在变压器油箱的四个侧面上。3.根据权利要求1所述的基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，其特征在于，所述碳纳米纸传感器为具有温度特性的碳纳米纸，具有温度特性的碳纳米纸设置有12个，以3个为1组，分为4组、分别安装在变压器油箱的四个侧面上，且每个面上的传感器沿竖直方向均匀分布。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的基于碳纳米纸的变压器油箱振动和温度测量装置，其特征在于，所述电桥电路包括三个固定电阻，碳纳米纸传感器与其中一固定...

【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：