一种数字信号锁定型空间磁场检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数字信号锁定型空间磁场检测系统，该系统由空心线圈、空间磁场信号预制单元、预制信号发生器、数字锁定信号处理单元组成，空心线圈将磁场信号转换为电压信号后，传输到空间磁场信号预制单元，空间磁场信号预制单元将信号传输到数字锁定信号处理单元，数字锁定信号处理单元根据信号特征实时调整空间磁场信号预制单元和预制信号发生器，构成信号闭环反馈结构，数字锁定信号处理单元接收并对空间磁场信号和预制信号进行计算，在液晶显示器上显示，同时驱动数字/模拟转换器，实时输出与空间磁场信号成比例的模拟电压信号。本发明专利技术技术成熟、可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空间磁场检测
，特别是涉及一种以数字信号锁定为特征的空间磁场检测系统。
技术介绍
在配电网发生单相接地故障时，为了实现线路故障点的准确定位，人们通过检测故障线路中电流所形成的空间磁场，获得故障线路的特征信息，从而判断出线路的故障位置。在这个故障定位技术中，准确获得电流所形成的空间磁场信息，是故障定位的核心技术之一。现有的空间磁场检测技术是，通过空心线圈感应出空间磁场信号，将信号输入到一个滤波器中，然后通过模拟电路进行信号幅度的检测，然后显示到数码管或者液晶显示器上。然而，这种技术存在以下不足(1)所使用的滤波器只能对以某个中心频点为中心的一个频带的信号进行滤波或者提取，这个频带一般比较宽，难以做到对某个频点信号的测量， 这样难以提高故障定位精度；( 所使用信号幅度模拟电路只能进行信号幅度检测，不能提供信号检测中所需要的相位和频率等信息；C3)所使用的检测电路是模拟电路，不能进行信号FFT计算，不便于信号的进一步分析；(4)所使用的检测电路只能实现信号幅值的显示，不能输出到其它设备进行记录和分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术上的不足，提供一种以数字信号锁定为特征的空间磁场检测器，实现对空间磁场的多频带和多频点的信号测量，测量信息实时显示，并以模拟量的形式将测量的空间磁场信息输出到其它设备中。本专利技术具体采用以下技术方案。一种数字信号锁定型空间磁场检测系统，包括空心线圈12、空间磁场信号预制单元11、预制信号发生器9和数字锁定信号处理单元10，其特征为通过所述空心线圈12感应故障线路的空间磁场信号，将所述空间磁场信号输入到空间磁场信号预制单元11中，对所述空间磁场信号进行放大、滤波处理；经所述空间磁场信号预制单元11对所述空间磁场信号进行放大、滤波后的输出信号输入至数字锁定信号处理单元10中；所述预制信号发生器9产生幅值、相位和频率可以实时编程控制的正弦波、方波或者三角波；根据数字锁定信号处理单元10输出的控制指令，预制信号发生器9实时生成控制指令所确定的幅值、相位和频率的方波、正弦波或者三角波，并将这个所生成的信号输入至所述数字锁定信号处理单元10 ；数字锁定信号处理单元10根据所述空间磁场信号的频率和幅值特征分别输出控制指令到空间磁场信号预制单元11和预制信号发生器9中，实时调整空间磁场信号预制单元11中通道滤波频率，以及预制信号发生器9所生成方波、正弦波或者三角波的幅值、相位和频率，构成信号闭环反馈结构；所述数字锁定信号处理单元10根据所述空间磁场信号和预制信号进行计算得到的所述空间磁场信号的幅值和相位，以及与所述空间磁场信号幅值成比例的模拟电压信号；并在液晶显示器8上显示所述计算结果，同时驱动数字/模拟转换器7，输出与所述空间磁场信号成比例的模拟电压信号。数字信号锁定型空间磁场检测系统采用手持式结构，利用电池供电。与现有技术相比较，本专利技术的优点如下(1)通过空间磁场信号预制单元和预制信号发生器与中央处理器构成数字信号锁定，可以实现对空间磁场的任意频点和任意频段的信号检测。(2)通过中央处理器和空间磁场信号预制单元，可以对所采集到的信号进行数值计算，实现对信号的幅值、相位、频率以及FFT计算。(3)通过中央处理器和数字模拟转换器，可以实现输出与空间磁场信号成比例的模拟电压信号，方便连接到其它设备上进行分析和存储。附图说明图1是本专利技术数字信号锁定型空间磁场检测系统结构示意图；图2是本专利技术空间磁场信号预制单元的原理图；图3是本专利技术预制信号发生器的原理图；图4是本专利技术数字锁定信号处理单元的原理图。图中标号1-初级放大器，2-频带定制滤波器，3-后级放大器，4-A/D模拟/数字转换器， 5-键盘，6-CPU中央处理器，7-D/A数字模拟转换器，8-液晶显示器，9-预制信号发生器， 10-数字锁定信号处理单元，11-空间磁场信号预制单元，12-空心线圈。具体实施例方式本专利技术提供了一种以数字信号锁定型空间磁场检测系统，下面结合附图，通过具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步详细说明。如图1所示是本专利技术数字信号锁定型空间磁场检测系统结构示意图。本专利技术公开的数字信号锁定型空间磁场检测系统包括空心线圈12、空间磁场信号预制单元11、预制信号发生器9和数字锁定信号处理单元10。通过空心线圈12感应故障线路的空间磁场信号， 并将测量的空间磁场信号输入到空间磁场信号预制单元11中，对空间磁场输入信号进行偏置和放大；然后根据所需要测量的空间磁场的频率范围，数字锁定信号处理单元(10)输出控制指令，调整空间磁场信号预制单元11的通带频率和带宽，对放大后的信号进行带通滤波，最后再进行信号放大。预制信号发生器(9)产生幅值、相位和频率可以实时编程控制的正弦波、方波或者三角波；根据数字锁定信号处理单元(10)输出的控制指令，预制信号发生器(9)实时生成控制指令所确定的幅值、相位和频率的方波、正弦波或者三角波，并将这个所生成的信号输入至所述数字锁定信号处理单元(10)；空间磁场信号预制单元11的输出信号和预制信号发生器9的输出信号输入到数字锁定信号处理单元10中，数字锁定信号处理单元10根据空间磁场信号的频率和幅值特征输出控制信号到空间磁场信号预制单元11和预制信号发生器9中，实时调整空间磁场信号预制单元(11)中通道滤波频率，以及预制信号发生器(9)所生成方波、正弦波或者三角波的幅值、相位和频率，构成信号闭环反馈结构，数字锁定信号处理单元10接收并对空间磁场信号和预制信号进行计算权利要求1.一种数字信号锁定型空间磁场检测系统，包括空心线圈(12)、空间磁场信号预制单元(11)、预制信号发生器(9)和数字锁定信号处理单元(10)，其特征为通过所述空心线圈(12)感应故障线路的空间磁场信号，将所述空间磁场信号输入到空间磁场信号预制单元(11)中，对所述空间磁场信号进行放大、滤波处理；经所述空间磁场信号预制单元(11)对所述空间磁场信号进行放大、滤波后的输出信号输入至数字锁定信号处理单元(10)中；所述预制信号发生器(9)产生幅值、相位和频率可以实时编程控制的正弦波、方波或者三角波；根据数字锁定信号处理单元(10)输出的控制指令，预制信号发生器(9)实时生成控制指令所确定的幅值、相位和频率的方波、正弦波或者三角波，并将这个所生成的信号输入至所述数字锁定信号处理单元(10)；数字锁定信号处理单元(10)根据所述空间磁场信号的频率和幅值特征分别输出控制指令到空间磁场信号预制单元(11)和预制信号发生器(9)中，实时调整空间磁场信号预制单元(11)中通道滤波频率，以及预制信号发生器(9)所生成方波、正弦波或者三角波的幅值、相位和频率，构成信号闭环反馈结构；所述数字锁定信号处理单元(10)根据所述空间磁场信号和预制信号进行计算得到的所述空间磁场信号的幅值和相位，以及与所述空间磁场信号幅值成比例的模拟电压信号； 并在液晶显示器(8)上显示所述计算结果，同时驱动数字/模拟转换器(7)，输出与所述空间磁场信号成比例的模拟电压信号。2.根据权利要求1所述的数字信号锁定型空间磁场检测系统，其特征为所述空间磁场信号预制单元(11)由初级放大器(1)、频带定制滤波器O)、后级放大器 ⑶组成；所述空心线圈(12)输出的空间磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李岩松，齐郑，李砚，张磊，范建磊，向勇，
申请(专利权)人：华北电力大学，北京丹华昊博电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：