一种超声振动融合自适应调理电路及柔性模块制造技术

本发明专利技术提出了一种超声振动融合自适应调理电路及柔性模块，包括前置调理单元、振动调理单元、超声调理单元以及MCU控制单元，振动调理单元和超声调理单元均包括电压跟随单元、滤波单元以及程控放大单元，MCU控制单元的输入端分别连接程控放大单元的输出端，MCU控制单元的输出端分别连接滤波单元和程控放大单元的输入端；MCU控制单元用于控制振动调理单元和超声调理单元的滤波与去噪处理，以及根据控制振动调理单元和超声调理单元输出的反馈信号调整自适应放大的放大倍数。柔性模块上设有超声

【技术实现步骤摘要】
一种超声振动融合自适应调理电路及柔性模块


[0001]本专利技术属于检测
，尤其涉及一种超声振动融合自适应调理电路及对应的柔性模块。

技术介绍

[0002]对于承受电应力的电气设备而言，当其内部存在绝缘缺陷时，会产生局部放电。局部放电发生的过程中，会向外辐射超声波信号，通过测量超声波信号可以实现电气设备绝缘状态的检测与分析。与之相似，对于承受机械应力的机械设备而言，当其内部存在机械缺陷时，会产生异常振动。通过测量和分析设备的振动信号可实现机械设备机械状态的检测与分析。局部放电超声和机械振动检测在电力、交通、航空航天等多个领域具有广泛的应用。
[0003]随着科技的快速发展，实际中常见的大型设备在运行过程中同时承受电气和机械应力，既是电力设备也是机械设备，如电力变压器、电力机车、电动汽车等。这些设备在运行过程中机械状态和绝缘状态相互耦合，两者的交互影响关系极为突出，因此对其运行状态的检测需要同步检测其局部放电超声和机械振动信号。超声振动融合检测传感器能够通过设备超声和振动信号的同时同地检测，从传感层面实现信号的融合测量，获得更为全面的设备运行状态信息，在设备运行状态有效和全面检测方面具有广阔的应用前景。
[0004]经过传感器感知的物理信号需要进行放大、滤波等调理处理，从而提高检测信号的信噪比，然而现有的超声、振动信号调理电路只能针对单一信号进行处理，无法满足超声振动融合信号的调理要求。主要体现在对超声振动融合信号进行融合处理时，由于设备运行状态和环境条件的剧烈变化，超声和振动信号在幅值和频率具有较大差异，需要根据融合信号中各自信号的特征，进行自适应的调理处理。此外，常见的单一参量调理模块集成于超声或振动传感器内部，然而对于振动超声融合传感器而言，由于多种传感单元的引入，传感器内部空间紧凑，传统的调理电路模块单元难以置入其内部。因此，针对超声振动融合信号的调理需要一种新型适用的信号调理电路，以及对应的易于置入融合传感器内部的电路模块。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的缺点和不足，用于实现超声振动融合信号的有效调理和调理电路模块的可靠植入，本专利技术提出了一种超声振动融合自适应调理电路及对应的柔性模块。
[0006]首先，本专利技术提出的一种超声振动融合自适应调理电路，包括前置调理单元、振动调理单元、超声调理单元以及MCU控制单元，所述振动调理单元和所述超声调理单元均包括电压跟随单元、滤波单元以及程控放大单元，所述MCU控制单元的输入端分别连接所述程控放大单元的输出端，所述MCU控制单元的输出端分别连接所述滤波单元和所述程控放大单元的输入端；
所述前置调理单元用于获取传感器采集到的超声振动融合信号，并将超声振动融合信号处理为两路模拟电压信号；所述振动调理单元用于对模拟电压信号中的振动信号进行自适应的滤波、去噪和放大；所述超声调理单元用于对模拟电压信号中的超声信号进行自适应的滤波、去噪和放大；所述MCU控制单元用于控制振动调理单元和超声调理单元的滤波与去噪处理，以及根据控制振动调理单元和超声调理单元输出的反馈信号调整自适应放大的放大倍数。
[0007]可选的，所述振动调理单元包括第一电压跟随单元、振动信号滤波单元和振动程控放大单元，所述振动信号滤波单元包括振动信号固定滤波单元与振动信号差分去噪单元；所述第一电压跟随单元的输入端接入第一路模拟电压信号，所述第一电压跟随单元的输出端与所述振动信号固定滤波单元的输入端相连；所述振动信号固定滤波单元的输出端与所述振动信号差分去噪单元的输入端相连，所述振动信号差分去噪单元的输入端还与所述MCU控制单元的振动滤波端口相连，所述振动信号差分去噪单元的输出端与所述振动程控放大单元的输入端相连；所述振动程控放大单元的输入端还与所述MCU控制单元的振动放大端口相连，所述振动程控放大单元的输出端与所述MCU控制单元的输入端相连。
[0008]可选的，所述超声调理单元包括第二电压跟随单元、超声信号滤波单元和超声程控放大单元，所述超声信号滤波单元包括超声信号固定滤波单元与超声信号差分去噪单元；所述第二电压跟随单元的输入端接入第二路模拟电压信号，所述第二电压跟随单元的输出端与所述超声信号固定滤波单元的输入端相连；所述超声信号固定滤波单元的输出端与所述超声信号差分去噪单元的输入端相连，所述超声信号差分去噪单元的输入端还与所述MCU控制单元的超声滤波端口相连，所述超声信号差分去噪单元的输出端与所述超声程控放大单元的输入端相连；所述超声程控放大单元的输入端还与所述MCU控制单元的超声放大端口相连，所述超声程控放大单元的输出端与所述MCU控制单元的输入端相连。
[0009]可选的，所述前置调理单元包括信号输入接口和第三电压跟随单元，所述信号输入接口的输入端接收传感器采集的超声振动融合信号，所述信号输入接口的输出端与第三电压跟随单元的输入端相连，所述第三电压跟随单元的输出端输出两路模拟电压信号。
[0010]可选的，所述MCU控制单元包括MCU控制器、ADC模数转换器、DAC数模转换器；所述振动调理单元的输出端与所述ADC模数转换器的信号输入端相连，所述振动调理单元的输出端处的模拟信号经模数转换后，从所述ADC模数转换器上的振动反馈端输出；所述ADC模数转换器的振动反馈端与所述MCU控制器输入端相连，经MCU控制器内部处理后，通过所述MCU控制器的振动放大端口控制振动调理单元对振动信号的放大倍数；所述MCU控制器的振动滤波控制端口与所述DAC数模转换器的输入端相连，所述MCU控制器的振动滤波控制端口处的数字信号经数模转换后，从所述DAC数模转换器上的振动滤波端口输出；所述DAC数模转换器上的振动滤波端口与所述振动调理单元的输入端相连，进行振动信
号的滤波与去噪处理；所述超声调理单元的输出端与所述ADC模数转换器的信号输入端相连，所述超声调理单元的输出端处的模拟信号经模数转换后，从所述ADC模数转换器上的超声反馈端输出；所述ADC模数转换器的超声反馈端与所述MCU控制器输入端相连，经MCU控制器内部处理后，通过所述MCU控制器的超声放大端口控制超声调理单元对超声信号的放大倍数；所述MCU控制器的超声滤波控制端口与所述DAC数模转换器的输入端相连，所述MCU控制器的超声滤波控制端口处的数字信号经数模转换后，从所述DAC数模转换器上的超声滤波端口输出；所述DAC数模转换器上的超声滤波端口与所述超声调理单元的输入端相连，进行超声信号的滤波与去噪处理。
[0011]可选的，所述根据超声振动融合信号的反馈信号调整自适应放大的放大倍数，包括：步骤1：对MCU控制单元进行初始化，将程控放大单元的放大倍数设置为最大倍数，最大倍数默认可将微小信号放大至满量程；步骤2：将振动输出信号连接至ADC模块进行模数转换，得到的振动反馈数字信号输入至MCU控制单元进行数字处理；步骤3：求取程控放大单元输出的信号最值；步骤4：判断信号最值的绝对值是否在满量程的1/3与满量程的2/3之间，若满足则结束自适应调整，若不满足，则执行步骤5；步骤5：通过MCU控制单元将程控放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声振动融合自适应调理电路，其特征在于，所述超声振动融合自适应调理电路包括前置调理单元、振动调理单元、超声调理单元以及MCU控制单元，所述振动调理单元和所述超声调理单元均包括电压跟随单元、滤波单元以及程控放大单元，所述MCU控制单元的输入端分别连接所述程控放大单元的输出端，所述MCU控制单元的输出端分别连接所述滤波单元和所述程控放大单元的输入端；所述前置调理单元用于获取传感器采集到的超声振动融合信号，并将超声振动融合信号处理为两路模拟电压信号；所述振动调理单元用于对模拟电压信号中的振动信号进行自适应的滤波、去噪和放大；所述超声调理单元用于对模拟电压信号中的超声信号进行自适应的滤波、去噪和放大；所述MCU控制单元用于控制振动调理单元和超声调理单元的滤波与去噪处理，以及根据控制振动调理单元和超声调理单元输出的反馈信号调整自适应放大的放大倍数。2.根据权利要求1所述的一种超声振动融合自适应调理电路，其特征在于，所述振动调理单元包括第一电压跟随单元、振动信号滤波单元和振动程控放大单元，所述振动信号滤波单元包括振动信号固定滤波单元与振动信号差分去噪单元；所述第一电压跟随单元的输入端接入第一路模拟电压信号，所述第一电压跟随单元的输出端与所述振动信号固定滤波单元的输入端相连；所述振动信号固定滤波单元的输出端与所述振动信号差分去噪单元的输入端相连，所述振动信号差分去噪单元的输入端还与所述MCU控制单元的振动滤波端口相连，所述振动信号差分去噪单元的输出端与所述振动程控放大单元的输入端相连；所述振动程控放大单元的输入端还与所述MCU控制单元的振动放大端口相连，所述振动程控放大单元的输出端与所述MCU控制单元的输入端相连。3.根据权利要求1所述的一种超声振动融合自适应调理电路，其特征在于，所述超声调理单元包括第二电压跟随单元、超声信号滤波单元和超声程控放大单元，所述超声信号滤波单元包括超声信号固定滤波单元与超声信号差分去噪单元；所述第二电压跟随单元的输入端接入第二路模拟电压信号，所述第二电压跟随单元的输出端与所述超声信号固定滤波单元的输入端相连；所述超声信号固定滤波单元的输出端与所述超声信号差分去噪单元的输入端相连，所述超声信号差分去噪单元的输入端还与所述MCU控制单元的超声滤波端口相连，所述超声信号差分去噪单元的输出端与所述超声程控放大单元的输入端相连；所述超声程控放大单元的输入端还与所述MCU控制单元的超声放大端口相连，所述超声程控放大单元的输出端与所述MCU控制单元的输入端相连。4.根据权利要求1所述的一种超声振动融合自适应调理电路，其特征在于，所述前置调理单元包括信号输入接口和第三电压跟随单元，所述信号输入接口的输入端接收传感器采集的超声振动融合信号，所述信号输入接口的输出端与第三电压跟随单元的输入端相连，所述第三电压跟随单元的输出端输出两路模拟电压信号。5.根据权利要求1所述的一种超声振动融合自适应调理电路，其特征在于，所述MCU控制单元包括MCU控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜炯挺，宋颜峰，蒋科若，韩旭涛，马丽军，李军浩，钱凯，夏巧群，杨跃平，邵志鹏，张昭宇，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：