專利名稱：一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度檢測裝置及其方法，尤其是涉及一種應(yīng)用于高壓晶閘管閥溫 度檢測基于光電隔離的高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置及其方法，該裝置及其方法還可應(yīng)用于其 他功率半導(dǎo)體溫度檢測及其相關(guān)高電位溫度檢測領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在靜態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)及輸配電系統(tǒng)中，晶閘管是非常重要的組成部分。工作時(shí)晶 閘管頻繁地承受大電流的沖擊，如果散熱條件不好，可導(dǎo)致晶間管上的溫度過高，這樣將直 接降低晶閘管的載流能力，損耗晶閘管的使用壽命，甚至燒毀晶閘管；同時(shí)晶閘管的價(jià)格昂 貴，因此對運(yùn)行中的處于高電位晶閘管的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測是十分必要的。在現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中主 要有以下幾種溫度檢測方式
文獻(xiàn)1為公開號為CN2396386，1999年11月25日申請，2000年9月13日公布的高壓 及超高壓開關(guān)觸頭溫度檢測裝置中國實(shí)用新型專利所描述的溫度檢測裝置由自供電裝置、 數(shù)字測溫和紅外通訊單元組成。自供電裝置是從匯流條耦合出的能量供給測量端。采用集 成數(shù)字化測溫元件。并采用紅外通訊與主控機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。通過紅外通訊實(shí)現(xiàn)了高低壓 隔離，但紅外通訊有距離短，通訊過程中不能移動，遇障礙物通訊中斷等缺點(diǎn)，不適合高壓 晶閘管閥溫度的檢測。文獻(xiàn)2為公開號為C擬833M0，2005年10月觀日申請，2006年11月1日公布的高 壓電氣設(shè)備的溫度檢測器中國實(shí)用新型專利所描述的溫度檢測裝置由以單片機(jī)為核心的 觸發(fā)喚醒及溫度測試電路、紅外通信電路和供電電池組成。其觸發(fā)喚醒電路單元由單片機(jī)、 聯(lián)接在該單片機(jī)的DTIl端的反相器及阻容偶合振蕩電路組成；其溫度測試電路單元由單 片機(jī)、聯(lián)接在該單片機(jī)的ADC7端的熱敏電阻、采樣電阻和三個(gè)測試檔位轉(zhuǎn)換電阻組成；其 紅外通信電路由單片機(jī)、聯(lián)接在該單片機(jī)的XCK端的紅外接收器和聯(lián)接在該單片機(jī)的ADCO 端的紅外發(fā)射管組成。它是一種基于紅外傳輸?shù)慕佑|式的高壓電氣設(shè)備溫度檢測器。由于 采用紅外通訊的方式隔離高壓，不足之處與文獻(xiàn)1相同；同時(shí)采用電池的供電方式帶來了 后續(xù)維護(hù)的不便。文獻(xiàn)3為公開號為CN201016816，2007年3月22日申請，2008年2月6日公布的 溫度檢測裝置中國實(shí)用新型專利公開了一種由控制芯片和溫度檢測電路組成的溫度檢測 裝置。主要由控制芯片、三態(tài)門電路和溫度檢測電路組成，溫度檢測電路所采集的溫度信號 經(jīng)三態(tài)門電路信號放大后傳送給控制芯片，經(jīng)控制芯片處理后，得到當(dāng)前的環(huán)境溫度。該專 利的檢測方法雖然能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測溫度，但由于沒有采取高低電位隔離措施，只能檢測環(huán)境 溫度，對于帶高電位的檢測點(diǎn)卻無能為力。因此，對于無功補(bǔ)償或者直流輸電系統(tǒng)中的晶閘 管溫度檢測成為一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、可靠性強(qiáng)、傳輸距離長、成本低，能夠有效隔離高電位對溫度測量的影響的高壓溫度檢測裝置及其方法，該裝置和方法主要 用于高壓晶閘管模塊及散熱器的溫度檢測。本發(fā)明具體提供了一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置的實(shí)施方式，一種高電位溫度實(shí) 時(shí)檢測裝置包括溫度信號檢測單元、信號轉(zhuǎn)換單元、解碼輸出單元，溫度信號檢測單元與 信號轉(zhuǎn)換單元相連，信號轉(zhuǎn)換單元與解碼輸出單元相連，溫度信號檢測單元將監(jiān)測點(diǎn)的溫 度值轉(zhuǎn)換為電阻信號，并送給信號轉(zhuǎn)換單元，信號轉(zhuǎn)換單元將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率 信號，即高低電平信號，并通過光電隔離通信方式將高低電平信號傳送給解碼輸出單元，解 碼輸出單元經(jīng)過計(jì)算，將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)， 完成溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過采用光電隔離的傳輸方式，能夠有效避免高電位對溫度檢測的 影響。通過通信單元將檢測到的溫度信息傳送給監(jiān)視系統(tǒng)顯示，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測溫度變化，可 實(shí)現(xiàn)任意溫度值的保護(hù)。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，信號轉(zhuǎn)換單元將溫度信 號檢測單元生成的電阻信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，信號轉(zhuǎn)換單元通過光纖將頻率信號傳送給 解碼輸出單元。通過光纖傳送編碼信號，不易受到電磁干擾，同時(shí)使得傳輸距離進(jìn)一步延 長。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，溫度信號檢測單元包括 鉬電阻溫度傳感器，鉬電阻溫度傳感器通過螺紋埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)，鉬電阻溫度傳感 器為不平衡電橋電路中的一個(gè)橋臂電阻，鉬電阻溫度傳感器的一根導(dǎo)線接到不平衡電橋電 路的電源端，其余兩根導(dǎo)線分別接到鉬電阻溫度傳感器所在的橋臂以及與其相鄰的橋臂 上。使用鉬電阻溫度傳感器，大大提高了溫度測量的精度。將鉬電阻溫度傳感器通過螺紋 埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)的測量方式，能夠?qū)崟r(shí)傳感來自監(jiān)測點(diǎn)的真實(shí)溫度，同時(shí)大大提高 溫度檢測的精度。鉬電阻溫度傳感器的三線制接線方式，可有效的減少引線電阻帶來的測 量誤差。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，鉬電阻溫度傳感器引出 的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同。可進(jìn)一步有效減少三線制接線方式中弓丨線電阻帶來的測
量誤差。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，信號轉(zhuǎn)換單元包括高壓 側(cè)取能電路，信號轉(zhuǎn)換單元從高壓側(cè)取能電路取能，為信號轉(zhuǎn)換單元電路工作提供電能。高 壓側(cè)取能電路進(jìn)一步包括晶間管，動態(tài)均壓電阻，動態(tài)均壓電容，限幅電路，二極管和電容， 動態(tài)均壓電阻，動態(tài)均壓電容與限幅電路組成串聯(lián)電路，同時(shí)并聯(lián)在晶閘管的兩端，二極管 V2并聯(lián)在限幅電路的兩端，二極管Vl與電容C2組成串聯(lián)電路，同時(shí)并聯(lián)在限幅電路的兩 端，當(dāng)晶閘管承受正向電壓時(shí)，向動態(tài)均壓電容和電容C2充電，當(dāng)電容C2的端電壓超過設(shè) 定值時(shí)，限幅電路動作，二極管V2截止，電容C2停止充電，電容C2的端電壓保持為限幅值。 通過增加高壓側(cè)取能電路，信號轉(zhuǎn)換單元可直接從高點(diǎn)位側(cè)取能電路取能，不需要外部單 獨(dú)供電，節(jié)省了供電裝置，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，信號轉(zhuǎn)換單元包括運(yùn)算 放大器、ν/F轉(zhuǎn)換模塊和光纖發(fā)送回路，運(yùn)算放大器連接不平衡電橋電路的電壓輸出端，不 平衡電橋電路將鉬電阻溫度傳感器的電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并由運(yùn)算放大器進(jìn)行放大 得到所需范圍的電壓信號，放大的電壓信號經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換，得到相對應(yīng)于電壓信號的頻率信號，再經(jīng)過三極管、光纖發(fā)送器、電阻構(gòu)成的光纖發(fā)送回路，得到所需 的光脈沖信號。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)一步的實(shí)施方式，解碼輸出單元包括光纖 接收器、處理器和通信單元，信號轉(zhuǎn)換單元輸出的光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈 沖信號，處理器接收到電脈沖信號后，首先做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號干擾，處理器在 單位時(shí)間內(nèi)對經(jīng)過處理的電脈沖信號進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，通過計(jì)數(shù)得到輸入信號的頻率，并轉(zhuǎn) 換為二進(jìn)制數(shù)字信號通過通信單元送給監(jiān)視器進(jìn)行顯示。本發(fā)明還具體提供了一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方法的實(shí)施方式，一種高電位溫度 實(shí)時(shí)檢測的方法，包括以下步驟
將鉬電阻溫度傳感器通過螺紋埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)，將所述的鉬電阻溫度傳感器設(shè) 置為不平衡電橋電路中的一個(gè)橋臂電阻；
溫度信號檢測單元將監(jiān)測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信號，并傳送給信號轉(zhuǎn)換單元； 信號轉(zhuǎn)換單元將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，即高低電平信號，再將高低電平信 號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，并傳送給解碼輸出單元；
解碼輸出單元接收光信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，經(jīng)過計(jì)算將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字 信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完成對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方法進(jìn)一步的實(shí)施方式，還進(jìn)一步包括以下步 驟
信號轉(zhuǎn)換單元輸出的光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，并送給處理器處
理；
處理器接收到電脈沖信號后，首先做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號干擾，后送給計(jì)數(shù) 器，在單位時(shí)間內(nèi)累加計(jì)數(shù)；
計(jì)數(shù)器通過計(jì)數(shù)得到的數(shù)值除以單位時(shí)間，得到輸入信號的頻率f ； 根據(jù)頻率f與溫度T計(jì)算得出該電脈沖信號所代表的溫度值，并通過串行通訊方式傳 送給監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示。通過實(shí)施本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置及其方法的具體實(shí)施方式
，能夠達(dá) 到以下技術(shù)效果
(1)能夠有效避免高電位對溫度檢測的影響，尤其是當(dāng)采用光電隔離方式時(shí)，通過光纖 傳送編碼信號，不易受到電磁干擾，傳輸距離進(jìn)一步延長；
(2)通過通信單元將檢測到的溫度信息傳送給監(jiān)視系統(tǒng)顯示，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測溫度變化， 配合軟件可實(shí)現(xiàn)任意溫度值的保護(hù)；
(3)不需要外部單獨(dú)供電，可從高點(diǎn)位側(cè)RC回路直接取能，節(jié)省了供電裝置，降低了系 統(tǒng)的復(fù)雜性；
(4)溫度傳感器采用三線制接線方式，能有效地減少引線帶來的誤差；
(5)采用鉬電阻測量溫度，相比較熱敏電阻等，具有良好的長期穩(wěn)定性，測量精度好，整 體測量誤差不超過士 0.5°C。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖2是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置溫度檢測單元傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置溫度檢測單元傳感器的三線制接線圖； 圖4是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置溫度檢測單元傳感器的三線制接線原理
圖5是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置信號轉(zhuǎn)換單元溫度檢測板取能電路原理
圖6是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置信號轉(zhuǎn)換單元溫度檢測板的電路原理圖； 圖7是本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置解碼輸出單元的軟件程序流程圖。其中1-溫度信號檢測單元，2-信號轉(zhuǎn)換單元，3-解碼輸出單元，4-不平衡電橋電 路，5-運(yùn)算放大器，6-V/F轉(zhuǎn)換模塊，7-光纖發(fā)送回路，Rf-鉬電阻溫度傳感器。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(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)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動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。作為本發(fā)明一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置的具體實(shí)施方式
，本發(fā)明中的溫度傳感 器安裝在晶閘管模塊附近，并與溫度信號檢測單元1的溫度檢測板相連，當(dāng)晶閘管閥帶電 的情況下，高壓溫度檢測板即可從高壓側(cè)取能電路取能工作，通過光纖傳送脈沖序列送給 解碼輸出單元3讀取，經(jīng)過解碼后，可送給監(jiān)視系統(tǒng)，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測溫度的目的。如圖1 一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖所示，一種高電位溫度實(shí)時(shí) 檢測裝置，包括溫度信號檢測單元1、信號轉(zhuǎn)換單元2、解碼輸出單元3，溫度信號檢測單元1 與信號轉(zhuǎn)換單元2相連，信號轉(zhuǎn)換單元2與解碼輸出單元3相連，溫度信號檢測單元1將監(jiān) 測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信號，并送給信號轉(zhuǎn)換單元2，信號轉(zhuǎn)換單元2將對應(yīng)的電阻信號 轉(zhuǎn)換為頻率信號，即高低電平信號，并通過光電隔離通信方式將高低電平信號傳送給解碼 輸出單元3，解碼輸出單元3經(jīng)過計(jì)算，將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號，通過通信單元 傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完成溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。除了光電隔離通信方式，紅外通信，無線通信，以及 藍(lán)牙通信方式也可以實(shí)現(xiàn)高電位隔離溫度檢測，但是在傳輸距離上有所限制。其中，各單元功能如下
溫度信號檢測單元1的功能是檢測測量點(diǎn)的溫度，由鉬電阻溫度傳感器Rf完成。鉬 電阻溫度傳感器Rf輸出相對應(yīng)于溫度的電阻阻值，提供給信號檢測單元1，信號檢測單元1 的結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。鉬電阻溫度傳感器Rf通過螺紋埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)，并采用如 圖3所示的三線制接線方式，可有效的減少引線電阻帶來的測量誤差。三線制接線方式原 理如下前提要求是鉬電阻溫度傳感器引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同；在測量鉬電 阻溫度傳感器Rf的不平衡電橋電路4中，鉬電阻作為電橋的一個(gè)橋臂電阻，將導(dǎo)線一根接
7到電橋的電源端，其余兩根分別接到鉬電阻所在的橋臂及與其相鄰的橋臂上，如圖4所示， Rt表示鉬電阻的真實(shí)值，r表示引線電阻；當(dāng)橋路平衡時(shí)，通過計(jì)算可知，Rt=RlR3/R2+Rlr/ R2-r,當(dāng)R1=R2時(shí)，Rt=R3?？梢娨€電阻的變化對測量結(jié)果沒有任何影響，這樣就消除了 導(dǎo)線線路電阻帶來的測量誤差。信號轉(zhuǎn)換單元2的功能主要是將溫度信號檢測單元1生成的電阻信號轉(zhuǎn)換為光信 號輸出，主要由溫度檢測板完成。溫度檢測板從高壓側(cè)電路取能，高壓側(cè)取能電路為信號轉(zhuǎn) 換單元2提供工作電源，如圖5虛線框內(nèi)所示。Tl為晶閘管，RUCl為動態(tài)均壓電阻電容， 當(dāng)晶閘管Tl承受正向電壓時(shí)，向電容Cl、C2充電，當(dāng)電容C2的端電壓超過DC50V時(shí)，限幅 電路XF動作，V2 二極管截止，C2停止充電，其端電壓保持為限幅值，存儲的能量供電路工作 所需。圖6 (a)部分利用不平衡電橋的原理，將電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。鉬電阻Rt作為 一個(gè)橋臂電阻，與Rl、R2、R3構(gòu)成不平衡電橋，鉬電阻Rt的阻值發(fā)生變化后，電橋中間m、η 兩點(diǎn)之間的電壓差也隨之發(fā)生變化，即實(shí)現(xiàn)電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。圖6 (b)部分所示 經(jīng)過負(fù)反饋運(yùn)算放大器放大一定倍數(shù)后，可得到所需范圍的電壓信號VI，Vl經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換 模塊6進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換，得到相對應(yīng)于電壓信號的頻率信號fl ； fl在經(jīng)過三極管Q1、光纖發(fā) 送器TX、電阻Rl構(gòu)成的光纖發(fā)送回路7，如圖6 (c)部分所示，即得到所需的光脈沖信號。 采用光信號傳輸方式實(shí)現(xiàn)了高低壓電位的隔離，且不容易受到外部電磁干擾。解碼輸出單元3的功能主要是將信號轉(zhuǎn)換單元2生成的光信號，進(jìn)行解碼讀取， 轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識別的二進(jìn)制數(shù)字信號，并用傳送給監(jiān)視器顯示，作為一種典型的實(shí)施方 式，采用485通信方式將數(shù)字信號傳送給監(jiān)視系統(tǒng)顯示。解碼輸出單元3的解碼讀取，信號 轉(zhuǎn)換以及傳送處理器完成，處理器采用數(shù)字處理芯片CPLD (Complex Programmable Logic Device，復(fù)雜可編程邏輯器件)完成。采用CPLD進(jìn)行處理，能夠提高計(jì)算處理的速度，進(jìn)一 步提高溫度檢測過程的實(shí)時(shí)性。光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，送給CPLD 處理。CPLD接收到電脈沖信號后，首先做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號即毛刺信號的干擾， 后送給計(jì)數(shù)器，在單位時(shí)間內(nèi)累加計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)得到的數(shù)值除以單位時(shí)間，可得到該信號的頻 率，即實(shí)現(xiàn)了電脈沖信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號，根據(jù)信號轉(zhuǎn)換單元的公式即可計(jì)算出該 電脈沖信號所代表的溫度值，并將溫度信息通過485通訊傳送給監(jiān)視器進(jìn)行顯示，達(dá)到實(shí) 時(shí)監(jiān)測的目的。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方法的一種具體實(shí)施方式
，如圖7的程序處理流 程所示，一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測的方法，包括以下步驟
將鉬電阻溫度傳感器Rf通過螺紋埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)，將所述的鉬電阻溫度傳感 器Rf設(shè)置為不平衡電橋電路4中的一個(gè)橋臂電阻；
溫度信號檢測單元1將監(jiān)測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信號，并傳送給信號轉(zhuǎn)換單元2; 信號轉(zhuǎn)換單元2將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，即高低電平信號，再將高低電平 信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，并傳送給解碼輸出單元3 ；解碼輸出單元3接收光信號轉(zhuǎn)換為電脈 沖信號，經(jīng)過計(jì)算將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完成 對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。作為本發(fā)明高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方法進(jìn)一步的實(shí)施方式，高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方 法進(jìn)一步包括以下步驟
信號轉(zhuǎn)換單元2輸出的光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，并送給處理器處理；
處理器接收到電脈沖信號后，首先做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號干擾，后送給計(jì)數(shù) 器，在單位時(shí)間內(nèi)累加計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器通過計(jì)數(shù)得到的數(shù)值除以單位時(shí)間，得到輸入信號的頻 率f ；根據(jù)頻率f與溫度T之間的換算關(guān)系計(jì)算得出該電脈沖信號所代表的溫度值，頻率f 與溫度T之間的換算關(guān)系主要與運(yùn)放放大器5和V/F轉(zhuǎn)換模塊周圍的電阻電容有關(guān)，并通 過串行通訊方式傳送給監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征在于包括溫度信號檢測單元(1)、信號轉(zhuǎn)換 單元(2)、解碼輸出單元(3)，溫度信號檢測單元(1)與信號轉(zhuǎn)換單元(2)相連，信號轉(zhuǎn)換單 元(2)與解碼輸出單元(3)相連，溫度信號檢測單元(1)將監(jiān)測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信 號，并送給信號轉(zhuǎn)換單元(2)，信號轉(zhuǎn)換單元(2)將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，即高 低電平信號，并通過光電隔離通信方式將高低電平信號傳送給解碼輸出單元(3)，解碼輸出 單元(3)經(jīng)過計(jì)算，將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完 成溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征在于所述的信號轉(zhuǎn) 換單元(2)將溫度信號檢測單元(1)生成的電阻信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，信號轉(zhuǎn)換單元(2) 通過光纖將頻率信號以高低電平信號的方式傳送給解碼輸出單元(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征在于所述的溫 度信號檢測單元(1)包括鉬電阻溫度傳感器(Rf)，鉬電阻溫度傳感器(Rf)通過螺紋埋入所 需測量的監(jiān)測點(diǎn)，鉬電阻溫度傳感器(Rf)為不平衡電橋電路(4)中的一個(gè)橋臂電阻，鉬電 阻溫度傳感器(Rf)的一根導(dǎo)線接到不平衡電橋電路(4)的電源端，其余兩根導(dǎo)線分別接到 鉬電阻溫度傳感器(Rf)所在的橋臂以及與其相鄰的橋臂上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征在于所述的鉬電阻 溫度傳感器(Rf)引出的三根導(dǎo)線截面積和長度均相同，以減小引線電阻帶來的誤差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4中任一權(quán)利要求所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征 在于所述的信號轉(zhuǎn)換單元(2)包括高壓側(cè)取能電路，信號轉(zhuǎn)換單元(2)從高壓側(cè)取能電路 取能，為信號轉(zhuǎn)換單元電路工作提供電能。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特征在于所述的高壓側(cè) 取能電路包括晶閘管(Tl)，動態(tài)均壓電阻(R1)，動態(tài)均壓電容(Cl)，限幅電路(XF)，二極管 和電容，動態(tài)均壓電阻(Rl )，動態(tài)均壓電容(Cl)與限幅電路(XF)組成串聯(lián)電路，同時(shí)并聯(lián) 在晶閘管(Tl)的兩端，二極管V2并聯(lián)在限幅電路(XF)的兩端，二極管Vl與電容C2組成串 聯(lián)電路，同時(shí)并聯(lián)在限幅電路(XF)的兩端，當(dāng)晶閘管(Tl)承受正向電壓時(shí)，向動態(tài)均壓電 容(Cl)和電容C2充電，當(dāng)電容C2的端電壓超過設(shè)定值時(shí)，限幅電路(XF)動作，二極管V2 截止，電容C2停止充電，電容C2的端電壓保持為限幅值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6中任一權(quán)利要求所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特 征在于所述的信號轉(zhuǎn)換單元(2)包括運(yùn)算放大器(5)、V/F轉(zhuǎn)換模塊(6)和光纖發(fā)送回路 (7)，運(yùn)算放大器連接不平衡電橋電路(4)的電壓輸出端，不平衡電橋電路(4)將鉬電阻溫 度傳感器(Rf)的電阻信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并由運(yùn)算放大器(5)進(jìn)行放大得到所需范圍的 電壓信號，放大的電壓信號經(jīng)過V/F轉(zhuǎn)換模塊(6)進(jìn)行壓頻轉(zhuǎn)換，得到相對應(yīng)于電壓信號的 頻率信號，再經(jīng)過三極管(Q1)、光纖發(fā)送器(TX)、電阻(Rl)構(gòu)成的光纖發(fā)送回路(7)，得到 所需的光脈沖信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6中任一權(quán)利要求所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置，其特 征在于所述的解碼輸出單元(3)包括光纖接收器、處理器和通信單元，信號轉(zhuǎn)換單元(2) 輸出的光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，處理器接收到電脈沖信號后，首先 做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號干擾，處理器在單位時(shí)間內(nèi)對經(jīng)過處理的電脈沖信號進(jìn)行 累加計(jì)數(shù)，通過計(jì)數(shù)得到輸入信號的頻率，并轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字信號通過通信單元送給監(jiān)視器進(jìn)行顯示。
9.一種利用權(quán)利要求1所述的高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置進(jìn)行高電位溫度實(shí)時(shí)檢測的 方法，其特征在于，包括以下步驟將鉬電阻溫度傳感器(Rf)通過螺紋埋入所需測量的監(jiān)測點(diǎn)，將所述的鉬電阻溫度傳感 器(Rf)設(shè)置為不平衡電橋電路(4)中的一個(gè)橋臂電阻；溫度信號檢測單元(1)將監(jiān)測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信號，并傳送給信號轉(zhuǎn)換單元(2)；信號轉(zhuǎn)換單元(2)將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，即高低電平信號，再將高低電平 信號轉(zhuǎn)換為光信號輸出，并傳送給解碼輸出單元(3)；解碼輸出單元(3)接收光信號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，經(jīng)過計(jì)算將頻率信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 數(shù)字信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完成對溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測方法，其特征在于，包括以下步驟信號轉(zhuǎn)換單元(2)輸出的光脈沖信號經(jīng)過光纖接收器轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，并送給處理 器處理；處理器接收到電脈沖信號后，首先做數(shù)字濾波處理，濾除高頻信號干擾，后送給計(jì)數(shù) 器，在單位時(shí)間內(nèi)累加計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器通過計(jì)數(shù)得到的數(shù)值除以單位時(shí)間，得到輸入信號的頻率f ； 根據(jù)頻率f與溫度T計(jì)算得出該電脈沖信號所代表的溫度值，并通過串行通訊方式傳 送給監(jiān)視系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高電位溫度實(shí)時(shí)檢測裝置及其方法，主要用于高壓晶閘管模塊及散熱器的溫度檢測，包括溫度信號檢測單元、信號轉(zhuǎn)換單元、解碼輸出單元，溫度信號檢測單元與信號轉(zhuǎn)換單元相連，信號轉(zhuǎn)換單元與解碼輸出單元相連，溫度信號檢測單元將監(jiān)測點(diǎn)的溫度值轉(zhuǎn)換為電阻信號傳送給信號轉(zhuǎn)換單元，信號轉(zhuǎn)換單元將對應(yīng)的電阻信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，并通過光電隔離通信方式傳送給解碼輸出單元，解碼輸出單元經(jīng)過計(jì)算，將頻率信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過通信單元傳送給監(jiān)視系統(tǒng)，完成溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過實(shí)施本發(fā)明所描述的技術(shù)方案，在隔離高電位對溫度測量影響的同時(shí)，使溫度實(shí)時(shí)檢測結(jié)構(gòu)簡化，可靠性提高，精度增加，傳輸距離增長，成本下降。
文檔編號G01K7/20GK102116681SQ20111004354
公開日2011年7月6日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉華東, 劉永麗, 呂順凱, 唐建宇, 張定華, 李保國, 楊磊, 王衛(wèi)安, 王桂華, 胡曉東, 譚勝武, 鄧建華, 邱岳烽, 黃燕艷 申請人:株洲變流技術(shù)國家工程研究中心有限公司