專利名稱：智能氣敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變壓器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢測(cè)變壓器油中氣體的智能氣敏傳感器。
背景技術(shù)：
變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性和安全性將直接影響社會(huì)生產(chǎn)和人民生活，因此對(duì)變壓器實(shí)施在線監(jiān)測(cè)是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的必然需求。近年來，隨著電網(wǎng)向大容量、高電壓方向發(fā)展以及用戶對(duì)供電可靠性要求的日益提高，電力設(shè)備面臨著從定期預(yù)防性維護(hù)向預(yù)知性維護(hù)的轉(zhuǎn)變。由于定期檢修周期長，現(xiàn)行的預(yù)防性項(xiàng)目對(duì)變壓器絕緣的發(fā)展性故障反映不靈敏，發(fā)展速度較快的局部缺陷往往不能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)，從而導(dǎo)致這類事故在變壓器故障中占很大比重。以變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修方式因其經(jīng)濟(jì)性、科學(xué)性逐步在電力設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)中發(fā)揮越來越重要的作用。 目前，國際上公認(rèn)的變壓器故障診斷方法是通過檢測(cè)絕緣油中溶解氣體的含量及其濃度變化趨勢(shì)來監(jiān)測(cè)變壓器的運(yùn)行狀況。早在20世紀(jì)60年代，一些發(fā)達(dá)國家就開始對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，并生產(chǎn)了許多在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，其中最具代表性的有日本三菱的TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、美國的TrueGas和加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀等。在國內(nèi)也相繼開發(fā)了一些類似的設(shè)備，如東北電力科學(xué)研究院研制的BSZ大型變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置、北京電子管廠開發(fā)的TRAN型變壓器早期故障在線監(jiān)測(cè)儀、中國電子科學(xué)研究院研制的DDG-1000變壓器油中溶解氫氣在線檢測(cè)儀等。這些產(chǎn)品在電力行業(yè)的應(yīng)用為變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了變壓器從傳統(tǒng)的定期維護(hù)向狀態(tài)維護(hù)的轉(zhuǎn)變，從而使電網(wǎng)的運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)安全。到目前為止，發(fā)達(dá)國家在變壓器在線監(jiān)測(cè)技術(shù)上仍具有明顯的優(yōu)勢(shì)，但其產(chǎn)品價(jià)格昂貴，對(duì)發(fā)展中國家技術(shù)保密程度高，后期維護(hù)、升級(jí)不便，限制了這些設(shè)備在全球的推廣。發(fā)展中國家從解決單元技術(shù)角度出發(fā)，跟蹤國外先進(jìn)技術(shù)，取得了長足的進(jìn)步。然而，不可否認(rèn)的是，目前變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在國際上尚處于研制階段，現(xiàn)有大多數(shù)系統(tǒng)的功能仍然不夠完善。從油氣分離技術(shù)上說，薄膜透氣法和真空脫氣法是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的油氣分離方法，如加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀采用的是薄膜透氣法，而日本三菱TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀則采用真空脫氣法進(jìn)行油氣分離。薄膜透氣法結(jié)構(gòu)簡單，但平衡時(shí)間較長，平衡系數(shù)受溫度影響大，對(duì)膜的透氣率、耐水性、耐油性和機(jī)械強(qiáng)度等性能要求高，國內(nèi)在這方面也進(jìn)行了大量的研究，如清華大學(xué)自行研制的新型油氣分離膜-M40在變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中得到了成功應(yīng)用；真空脫氣法脫氣效率高，理論上脫氣率可達(dá)100%，但硬件結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，且設(shè)計(jì)不當(dāng)容易對(duì)變壓器油造成污染，東北電力科學(xué)研究在這方面做了很好的嘗試，取得了一定的成果。從檢測(cè)器角度上說，目前應(yīng)用較為成功的有TCD、鈀柵場效應(yīng)管、半導(dǎo)體氣敏傳感器、催化燃燒型傳感器等，如美國的TrueGas選用的就是TCD，加拿大的H201R型監(jiān)測(cè)儀和日本三菱TCG自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀采用的則是半導(dǎo)體氣敏傳感器。TCD在離線式氣相色譜儀中應(yīng)用廣泛，它往往和FID聯(lián)合使用，但用于在線設(shè)備時(shí)由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度加大，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性；半導(dǎo)體氣敏傳感器在變壓器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中普遍使用，但受其本身離散性大、對(duì)溫度變化敏感等因素的影響，以半導(dǎo)體氣敏傳感器為檢測(cè)元件的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備個(gè)性化強(qiáng)，標(biāo)定及驗(yàn)證工作量大，給現(xiàn)行的檢測(cè)系統(tǒng)帶來了很多不便。現(xiàn)有檢測(cè)系統(tǒng)多采用插卡式的系統(tǒng)集成方式，這種接口方式相對(duì)固定，可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，但造成設(shè)備體積龐大、穩(wěn)定性降低；隨著半導(dǎo)體及信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，以嵌入式微處理器為中央測(cè)控單元的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)方案得到了越來越廣泛的應(yīng)用，必將成為未來在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的主流。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種檢測(cè)精度高，工作穩(wěn)定可靠的智能氣敏傳感器。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是智能氣敏傳感器，包括半導(dǎo)體氣敏傳感器，其特征在于還包括氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路，AD轉(zhuǎn)換芯片，微控制器，溫度信號(hào)調(diào)整電路和環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器，半導(dǎo)體氣敏傳感器通過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器通過溫度信號(hào)調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片連接微控制器。半導(dǎo)體氣敏傳感器檢測(cè)變壓器油中分離出的氣體濃度，并將測(cè)出的氣體濃度信息以電壓的形式輸出氣體濃度模擬信號(hào)，氣體濃度模擬信號(hào)經(jīng)過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路調(diào)整后，傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片將接收到的氣體濃度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣體濃度數(shù)字信號(hào)傳遞給微控制器；環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器將檢測(cè)到的溫度信號(hào)經(jīng)溫度信號(hào)調(diào)整電路傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號(hào)傳遞給微控制器，微控制器將氣體濃度數(shù)字信號(hào)和溫度數(shù)字信號(hào)處理后通過CAN總線傳遞給中心測(cè)控模塊。進(jìn)一步，所述微控制器為TMS320LF2407控制器。本實(shí)用新型通過半導(dǎo)體氣敏傳感器、氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路和AD轉(zhuǎn)換芯片檢測(cè)變壓器油中分離出的氣體濃度，然后將測(cè)出的氣體濃度信息轉(zhuǎn)換成氣體濃度數(shù)字信號(hào)傳輸給微控制器TMS 320LF2407 ;通過環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器、溫度信號(hào)調(diào)整電路和AD轉(zhuǎn)換芯片檢測(cè)半導(dǎo)體氣敏傳感器周圍環(huán)境溫度，然后將測(cè)出的溫度信息轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號(hào)傳輸給微控制器TMS320LF2407 ;微控制器TMS320LF2407對(duì)接收到的氣體濃度數(shù)字信號(hào)和溫度數(shù)字信號(hào)進(jìn)行基線自動(dòng)校準(zhǔn)、消噪，并對(duì)氣體濃度信息進(jìn)行溫度補(bǔ)償、奇異點(diǎn)檢測(cè)、色譜峰擬合等協(xié)同處理，實(shí)現(xiàn)了傳感器電壓信號(hào)采集、傳輸和處理的一體化設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的檢測(cè)精度，使得傳感器工作穩(wěn)定可靠、自適應(yīng)能力強(qiáng)。綜上所述，本實(shí)用新型具有檢測(cè)精度高，工作穩(wěn)定可靠的有益效果。

圖I為智能氣敏傳感器結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
如圖I所示，智能氣敏傳感器，包括半導(dǎo)體氣敏傳感器1，氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路 2，AD轉(zhuǎn)換芯片5，微控制器6，溫度信號(hào)調(diào)整電路4和環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器3，半導(dǎo)體氣敏傳感器I通過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路2連接AD轉(zhuǎn)換芯片5，環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器3通過溫度信號(hào)調(diào)整電路4連接AD轉(zhuǎn)換芯片5，AD轉(zhuǎn)換芯片5連接微控制器6，微控制器6通過CAN總線連接中心測(cè)控單元。微控制器6采用TMS320LF2407控制器。半導(dǎo)體氣敏傳感器I檢測(cè)變壓器油中分離出的氣體濃度，并將測(cè)出的氣體濃度信息以電壓的形式輸出氣體濃度模擬信號(hào)，氣體濃度模擬信號(hào)經(jīng)過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路2調(diào)整后，傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片5，AD轉(zhuǎn)換芯片5將接收到的氣體濃度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣體濃度數(shù)字信號(hào)傳遞給微控制器6 ;環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器3將檢測(cè)到的溫度信號(hào)經(jīng)溫度信號(hào)調(diào)整電路4傳遞到AD轉(zhuǎn)換芯片5，AD轉(zhuǎn)換芯片5將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成溫度數(shù)字信號(hào)傳遞給微控制器6，微控制器6將氣體濃度數(shù)字信號(hào)和溫度數(shù)字信號(hào)處理后通過CAN總 線傳遞給中心測(cè)控模塊。
權(quán)利要求1.智能氣敏傳感器，包括半導(dǎo)體氣敏傳感器(I)，其特征在于還包括氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路(2)，AD轉(zhuǎn)換芯片(5)，微控制器(6)，溫度信號(hào)調(diào)整電路(4)和環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器(3)，半導(dǎo)體氣敏傳感器(I)通過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路(2)連接AD轉(zhuǎn)換芯片(5)，環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器(3)通過溫度信號(hào)調(diào)整電路(4)連接AD轉(zhuǎn)換芯片(5)，AD轉(zhuǎn)換芯片(5)連接微控制器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能氣敏傳感器，其特征在于所述微控制器(6)為TMS320LF2407 控制器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及智能氣敏傳感器，包括半導(dǎo)體氣敏傳感器，其特征在于還包括氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路，AD轉(zhuǎn)換芯片，微控制器，溫度信號(hào)調(diào)整電路和環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器，半導(dǎo)體氣敏傳感器通過氣體濃度信號(hào)調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，環(huán)境溫度檢測(cè)傳感器通過溫度信號(hào)調(diào)整電路連接AD轉(zhuǎn)換芯片，AD轉(zhuǎn)換芯片連接微控制器。本實(shí)用新型具有檢測(cè)精度高，工作穩(wěn)定可靠的有益效果。
文檔編號(hào)G01N27/12GK202372467SQ20112057325
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者曾福英 申請(qǐng)人:曾福英