本發(fā)明涉及弱電檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模隨之迅速擴(kuò)大，目前我國(guó)無(wú)論是裝機(jī)容量還是年發(fā)電量都居于世界前列。電網(wǎng)的安全性關(guān)系到生產(chǎn)生活的方方面面，重要性日益凸現(xiàn)。

由于電力需求日益增加，電力系統(tǒng)電壓等級(jí)的提高，使得電力設(shè)備所使用的絕緣材料所承受的電氣壓力與日俱增，電氣設(shè)備的絕緣問(wèn)題顯得越來(lái)越突出，設(shè)備使用的壽命往往取決于絕緣材料的絕緣強(qiáng)度，電力設(shè)備由于運(yùn)轉(zhuǎn)操作、使用年數(shù)、使用頻度及使用環(huán)境等影響，會(huì)逐年發(fā)生裂化，進(jìn)而發(fā)生故障或事故，一旦發(fā)生故障就會(huì)引起局部甚至全地區(qū)的停電，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他部門的生產(chǎn)和運(yùn)作造成嚴(yán)重的不良后果。上述問(wèn)題亟需解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)系統(tǒng)及方法，應(yīng)用紫外光敏管為傳感器檢測(cè)放電產(chǎn)生的紫外光，并應(yīng)用在特高壓驗(yàn)電，絕緣子狀態(tài)檢測(cè)等領(lǐng)域，取得了良好的效果，采用高靈敏度的光電倍增管作為傳感器研究和設(shè)計(jì)了放電紫外檢測(cè)系統(tǒng)，該儀器既具有紫外光測(cè)量方法的一般優(yōu)點(diǎn)，與紫外電暈成像儀相比，又具有低廉的成本，可以有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

為此，本發(fā)明提供了一種基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)系統(tǒng)，包括嵌入式處理模塊，所述的嵌入式處理模塊的輸入端與信號(hào)處理電路的數(shù)據(jù)端和脈沖計(jì)數(shù)端相連接，所述信號(hào)處理電路的輸入端與傳感器組相連接，在嵌入式處理模塊的電源端通過(guò)電源線與電源模塊相連接，所述信號(hào)處理電路包括一級(jí)信號(hào)放大電路、脈沖甄別電路、次級(jí)放大濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊；

一級(jí)信號(hào)放大電路，作為前置放大電路，直接對(duì)光電倍增管的輸出的負(fù)脈沖信號(hào)進(jìn)行反向放大，放大倍數(shù)可調(diào)，從而得到的正向脈沖；

脈沖甄別電路，接收來(lái)自一級(jí)信號(hào)放大電路輸出端的放大信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較甄別并計(jì)數(shù)；

次級(jí)放大濾波電路，對(duì)第一級(jí)出來(lái)的放大信號(hào)進(jìn)行濾波處理，采用二階巴特沃思高通濾波器，主要濾除低頻干擾，截止頻率設(shè)定為1KHZ；

A/D轉(zhuǎn)換模塊，先將得到的波形值進(jìn)行調(diào)整并保持正向，再對(duì)整個(gè)波型進(jìn)行采樣。

所述嵌入式系統(tǒng)采用32位的ARM9系列的處理芯片，且數(shù)字輸入端采用5V供電，所述脈沖甄別電路采用兩個(gè)高帶寬的高速比較器，設(shè)立上下限兩個(gè)閾值甄別有效放電信號(hào)，再通過(guò)與門將有效信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖矫}沖，送入處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，所述的高速比較器采用MAX902系列的處理芯片，所述數(shù)字積分電路首先對(duì)放大濾波得到的放電信號(hào)波形進(jìn)行AD采樣及轉(zhuǎn)換，再對(duì)得到的數(shù)字量進(jìn)行單位時(shí)間的積分，將積分得到的值以柱狀圖的方式在液晶屏幕上顯示，還可以通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上作分析處理，采用AD7825作為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，所述傳感器采用具有極高的靈敏度與快速響應(yīng)的光電倍增管，能夠探測(cè)微弱光信號(hào)及快速脈沖弱光。

所述傳感器組還包括前端濾光系統(tǒng)和光電倍增管模塊，所述前端濾光系統(tǒng)接收紫外光照射，利用光電倍增管檢測(cè)紫外光，并將輸出信號(hào)輸入信號(hào)處理電路；所述電源模塊還包括高壓電源和電路供電模塊，所述高壓電源主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)光電倍增管工作，而電路供電模塊主要給電路板上模擬電路和數(shù)字電路供電；所述嵌入式處理模塊還包括并行串口模塊和JTAG下載調(diào)試接口，所述嵌入式處理模塊的輸出端還連接有液晶顯示模塊和外擴(kuò)存儲(chǔ)器，在嵌入式處理模塊的輸入端還連接有控制鍵盤和用于發(fā)出警報(bào)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊。

另外本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、以嵌入式系統(tǒng)為核心，對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行分類處理；

S2、利用脈沖甄別電路和數(shù)字積分電路分別進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)操作與數(shù)字積分操作，二者可通過(guò)操作按鍵進(jìn)行切換；

S3、信號(hào)可以通過(guò)波形的形式顯示在液晶顯示屏上，并以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器中；

S4、再以數(shù)據(jù)的方式發(fā)送到計(jì)算機(jī)上做進(jìn)一步處理；

S5、處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線控制設(shè)備上傳到服務(wù)器中，并將結(jié)果通過(guò)嵌入式控制系統(tǒng)顯示在液晶顯示屏上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)系統(tǒng)，采用高靈敏度的光電倍增管作為傳感器研究和設(shè)計(jì)了放電紫外檢測(cè)系統(tǒng)，該儀器既具有紫外光測(cè)量方法的一般優(yōu)點(diǎn)，與紫外電暈成像儀相比，又具有低廉的成本，同時(shí)能夠體現(xiàn)紫外輻射和電暈放電的強(qiáng)弱，為絕緣狀況的分析提供直接的依據(jù)。不僅可用于線路和絕緣子等設(shè)備的放電檢測(cè)和運(yùn)行維護(hù)，還可以應(yīng)用在電力工程質(zhì)量檢測(cè)(安裝不當(dāng)、接地不良等)，檢查高壓設(shè)備的污染程度，尋找無(wú)線電干擾源等多個(gè)方面。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明信號(hào)處理電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明高壓模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-嵌入式處理模塊；2-電源模塊；3-電路供電模塊；4-高壓電源；5-傳感器組；6-前端濾光系統(tǒng)；7-光電倍增管模塊；8-信號(hào)處理電路；9-控制鍵盤；10-蜂鳴器；11-液晶顯示模塊；12-外擴(kuò)存儲(chǔ)器；13-JTAG下載調(diào)試接口；14-并行串口模塊；15-一級(jí)信號(hào)放大電路；16-脈沖甄別電路；17-次級(jí)放大濾波電路；18-A/D轉(zhuǎn)換模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例：

請(qǐng)參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1、以嵌入式系統(tǒng)為核心，對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行分類處理；

S2、利用脈沖甄別電路和數(shù)字積分電路分別進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)操作與數(shù)字積分操作，二者可通過(guò)操作按鍵進(jìn)行切換；

S3、信號(hào)可以通過(guò)波形的形式顯示在液晶顯示屏上，并以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)在數(shù)字存儲(chǔ)器中；

S4、再以數(shù)據(jù)的方式發(fā)送到計(jì)算機(jī)上做進(jìn)一步處理；

S5、處理結(jié)果通過(guò)無(wú)線控制設(shè)備上傳到服務(wù)器中，并將結(jié)果通過(guò)嵌入式控制系統(tǒng)顯示在液晶顯示屏上。

包括嵌入式處理模塊1，所述嵌入式系統(tǒng)采用32位的ARM9系列的處理芯片，且數(shù)字輸入端采用5V供電，所述脈沖甄別電路16采用兩個(gè)高帶寬的高速比較器，設(shè)立上下限兩個(gè)閾值甄別有效放電信號(hào)，再通過(guò)與門將有效信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖矫}沖，送入處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，所述的高速比較器采用MAX902系列的處理芯片，所述數(shù)字積分電路首先對(duì)放大濾波得到的放電信號(hào)波形進(jìn)行AD采樣及轉(zhuǎn)換，再對(duì)得到的數(shù)字量進(jìn)行單位時(shí)間的積分，將積分得到的值以柱狀圖的方式在液晶屏幕上顯示，還可以通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)上作分析處理，采用AD7825作為高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，所述傳感器采用具有極高的靈敏度與快速響應(yīng)的光電倍增管7，能夠探測(cè)微弱光信號(hào)及快速脈沖弱光，所述的嵌入式處理模塊1的輸入端與信號(hào)處理電路8的數(shù)據(jù)端和脈沖計(jì)數(shù)端相連接，所述信號(hào)處理電路8的輸入端與傳感器組5相連接，在嵌入式處理模塊1的電源端通過(guò)電源線與電源模塊2相連接。

所述信號(hào)處理電路8包括一級(jí)信號(hào)放大電路15、比較甄別電路16、次級(jí)放大濾波電路17、A/D轉(zhuǎn)換模塊18；

一級(jí)信號(hào)放大電路15，作為前置放大電路，直接對(duì)光電倍增管的輸出的負(fù)脈沖信號(hào)進(jìn)行反向放大，放大倍數(shù)可調(diào)，從而得到的正向脈沖；

比較甄別電路16，接收來(lái)自一級(jí)信號(hào)放大電路輸出端的放大信號(hào)，對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較甄別并計(jì)數(shù)；

次級(jí)放大濾波電路17，對(duì)第一級(jí)出來(lái)的放大信號(hào)進(jìn)行濾波處理，采用二階巴特沃思高通濾波器，主要濾除低頻干擾，截止頻率設(shè)定為1KHZ；

A/D轉(zhuǎn)換模塊18，先將得到的波形值進(jìn)行調(diào)整并保持正向，再對(duì)整個(gè)波型進(jìn)行采樣。

所述傳感器組5還包括前端濾光系統(tǒng)6和光電倍增管模塊7，所述前端濾光系統(tǒng)6接收紫外光照射，利用光電倍增管7檢測(cè)紫外光，并將輸出信號(hào)輸入信號(hào)處理電路8；所述電源模塊2還包括高壓電源4和電路供電模塊3，所述高壓電源4主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)光電倍增管7工作，而電路供電模塊3主要給電路板上模擬電路和數(shù)字電路供電；所述嵌入式處理模塊1還包括并行串口模塊14和JTAG下載調(diào)試接口13，所述嵌入式處理模塊1的輸出端還連接有液晶顯示模塊11和外擴(kuò)存儲(chǔ)器12，在嵌入式處理模塊1的輸入端還連接有控制鍵盤9和用于發(fā)出警報(bào)的蜂鳴器驅(qū)動(dòng)模塊10。

所述采用的光電倍增管是日本濱松公司的日盲型光電倍增管R7154，其反應(yīng)波長(zhǎng)為160nm—320nm，最大反應(yīng)波長(zhǎng)254nm，陽(yáng)極脈沖上升時(shí)間2.2ns，電子渡越時(shí)間22ns，具有很快的時(shí)間響應(yīng)，R7154為側(cè)窗型光電倍增管，從玻璃殼的側(cè)面接收入射光，陰極材料為Cs-Te，側(cè)窗面積24mm×8mm，內(nèi)部有九級(jí)放大，而且為方便一體化安裝，分壓電路直接焊接在光電倍增管的管座上，并用玻璃膠固定位置，避免極間短路。

本發(fā)明的工作原理：該基于光電倍增管的高壓電力設(shè)備弱電檢測(cè)系統(tǒng)，采用高靈敏度的光電倍增管作為傳感器研究和設(shè)計(jì)了放電紫外檢測(cè)系統(tǒng)，該儀器既具有紫外光測(cè)量方法的一般優(yōu)點(diǎn)，與紫外電暈成像儀相比，又具有低廉的成本，同時(shí)能夠體現(xiàn)紫外輻射和電暈放電的強(qiáng)弱，為絕緣狀況的分析提供直接的依據(jù)。不僅可用于線路和絕緣子等設(shè)備的放電檢測(cè)和運(yùn)行維護(hù)，還可以應(yīng)用在電力工程質(zhì)量檢測(cè)(安裝不當(dāng)、接地不良等)，檢查高壓設(shè)備的污染程度，尋找無(wú)線電干擾源等多個(gè)方面。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。