專利名稱：一種基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力無源無線測溫領(lǐng)域，特別涉及一種基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)高壓設(shè)備中的高壓開關(guān)柜觸頭、高壓母排接頭、斷路器接頭、地埋電纜等電力設(shè)備，在長期運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)老化或接觸電阻過大而發(fā)熱，而發(fā)熱又加速報(bào)設(shè)備的老化或接觸電阻進(jìn)一步加大，導(dǎo)致發(fā)熱加劇，因此進(jìn)入一個(gè)惡性循環(huán)，最后容易導(dǎo)致設(shè)備的損壞。隨著城市的發(fā)展和智能電網(wǎng)的建設(shè)，對高壓電壓設(shè)備的溫度監(jiān)測也越來越重要。目前，已有的測溫技術(shù)大概可概括為熱電偶、紅外測溫、光纖光柵、有源無線、無源無線方式。 熱電偶方式因?yàn)槠湫枰饘賹?dǎo)線傳輸信號，絕緣困難。光纖光柵測溫因光纖易折、易斷的特點(diǎn)，導(dǎo)致工程安裝便得困難，而且積累灰塵后容易導(dǎo)致絕緣性能下降。紅外測溫時(shí)聚焦存在困難，測量角度和空氣中的灰塵都對測量的準(zhǔn)確度造成了影響，而且紅外測溫也無法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，同時(shí)紅外測溫價(jià)格昂貴。有源無線測溫因需要在傳感器上安裝電池，安全方面存在隱患，而且電池是有使用壽命的，用完后需要更換電池，這對工程維護(hù)帶來了很大的困擾。無源無線測溫目前大部分采用的是無源無線聲表面波溫度傳感器，它采用無線通信方式，絕緣性好，而且因?yàn)閭鞲衅魇菬o緣的，不存在有源無線方式的安全隱患及更換電池的問題，無需后期工程維護(hù)。同時(shí)無源無線聲表面波溫度傳感器的諧振頻率隨溫度漂移的線性度比較好，比較方便進(jìn)行溫度檢測，因此無源無線測溫十分適合高壓電力設(shè)備的溫度在線監(jiān)測。目前，已有技術(shù)中大多采用對傳感器的工作頻率范圍進(jìn)行掃頻，找出傳感器反饋信號功率最大值所對應(yīng)的發(fā)射頻率為諧振頻率并再計(jì)算溫度的方法，但是該方法過度依賴于傳感器反饋信號功率的大小，當(dāng)傳感器反饋回的信號微弱時(shí)，在檢測過程中非常容易受到外部空間或是傳感器之間的相互干擾，導(dǎo)致溫度出現(xiàn)異常。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種新的基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法，解決檢測過程中過度依賴傳感器反饋信號強(qiáng)度、抗干擾能力弱、環(huán)境自適應(yīng)能力差的問題，提升無線測溫距離，提高溫度檢測的可靠性及環(huán)境自適應(yīng)能力。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
步驟A)、在無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍內(nèi)，檢測裝置以掃頻的形式依次發(fā)射多個(gè)功率相同、頻率不同的射頻信號給無源無線聲表面波溫度傳感器并接收傳感器反饋的射頻信號，經(jīng)過濾波放大后檢測反饋信號與發(fā)射信號之間的相位差和反饋信號的功率^;
步驟B)、找出相位差突變量細(xì))=1 - cpn_J最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率Ift ,記錄為諧振頻率f ,并根據(jù)計(jì)算公式T = Td +十算溫度值，所述為定標(biāo)校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際溫度值，_ 為
T0時(shí)所測得的實(shí)際諧振頻率，Se為傳感器頻率隨溫度的漂移率；
步驟C)、根據(jù)諧振頻率^所對應(yīng)的反饋信號功率&以及諧振頻率前一次、后一次檢測
頻率點(diǎn)所對應(yīng)的反饋信號功率P^i和pn+i，分析出傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)下一次檢
測過程中射頻發(fā)射電路發(fā)射信號的功率，使傳感器適度飽和，工作在最優(yōu)情況，具有較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)能力。進(jìn)一步的，所述步驟A中，設(shè)所述無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍
為L-H，檢測裝置以S =￥為步進(jìn)依次發(fā)送頻率為L、L+S、L+2S……L+(m_l) S、H的射頻信
號并檢測傳感器反饋的射頻信號，所述m為大于I的自然數(shù)；每次發(fā)射持續(xù)的時(shí)間為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，完成發(fā)射后檢測裝置立即切換到接收狀態(tài)接收傳感器反饋的射頻信號，間隔
預(yù)設(shè)的固定時(shí)間12后檢測信號與發(fā)射頻率之間的相位差和信號的功率大小；每次發(fā)射射頻
信號之前延遲一定的延遲時(shí)間tdeky ,tdeky滿足|^|『=f- + fcXt:所述^ 為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，k為小于j的隨機(jī)整數(shù)，所述j為預(yù)設(shè)的正整數(shù)。進(jìn)一步的，所述步驟C還包括計(jì)算IPg - Pr^11和IPaU,若IPa - P,.iI < C1
且|PE-PE+i丨Cci時(shí)，則下一次檢測過程中發(fā)射信號功率降低C。dBm，若IPtl-P1^hc2或
IPb - ,+11> c:時(shí)，則下一次檢測過程中發(fā)射信號功率增加G dBm,所述Q、q、c2為預(yù)設(shè)的常
數(shù),且C2 > C1
對比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明存在以下技術(shù)效果I、 解決了以傳感器反饋信號強(qiáng)度來判斷諧振頻率方法中存在的過度依賴傳感器反饋信號強(qiáng)度大小的問題，提高抗干擾能力。2、 具有發(fā)射功率自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，可自動(dòng)適應(yīng)各種復(fù)雜環(huán)境，保證傳感器的最優(yōu)工作狀態(tài)，提升溫度檢測的可靠性。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中的溫度檢測流程；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中提供的步驟A的實(shí)施流程；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例檢測方法的傳感器反饋信號相位與頻率的對應(yīng)圖4為本發(fā)明實(shí)施例檢測方法的傳感器反饋信號功率與頻率的對應(yīng)圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例反饋信號的相位突變量與頻率的對應(yīng)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的總體思路為在無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍內(nèi)，檢測裝置以掃頻的形式依次發(fā)射多個(gè)功率相同、頻率不同的射頻信號給無源無線聲表面波溫度傳感器并接收傳感器反饋的射頻信號，經(jīng)過濾波放大后檢測反饋信號與發(fā)射信號之間的相
位差和反饋信號的功率，找出相位差突變量最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率I；,記錄為諧振頻率，并根據(jù)計(jì)算公式T = T13+ ifiH十算溫度值，所述τ為定標(biāo)校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際溫度值，￡為飛時(shí)所
53IqO 1O
測得的實(shí)際諧振頻率，S。為傳感器頻率隨溫度的漂移率，同時(shí)根據(jù)諧振頻率fa所對應(yīng)的反
饋信號功率&以及諧振頻率前一次、后一次檢測頻率點(diǎn)所對應(yīng)的反饋信號功率Pa-:和PB+i
，分析出傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)下一次檢測過程中射頻發(fā)射電路發(fā)射信號的功率，使傳感器適度飽和，工作在最優(yōu)情況，具有較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)能力。圖I示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法的流程，詳述如下
在步驟SlOO中，在無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍內(nèi)，檢測裝置以掃頻的形式依次發(fā)射多個(gè)功率相同、頻率不同的射頻信號給無源無線聲表面波溫度傳感器并接
收傳感器反饋的射頻信號，經(jīng)過濾波放大后檢測反饋信號與發(fā)射信號之間的相位差^和反饋信號的功率&。
在步驟SlOl中，找出相位差突變量細(xì)=|φΒ-φΜ|最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率，記
Cl
錄為諧振頻率，并根據(jù)計(jì)算公式τ = T13+ ^Η十算溫度值，所述為定標(biāo)校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際溫度
值，fo為Tcj時(shí)所測得的實(shí)際諧振頻率，Scl為傳感器頻率隨溫度的漂移率。選定了無源無線聲表面波溫度傳感器的型號后，就可以知道Sd的值。T。可以在定標(biāo)校準(zhǔn)時(shí)使用其他標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測量實(shí)際溫度。這樣，在實(shí)際實(shí)施過程中只要測量出T。時(shí)的諧振頻率{ 就可以得到^。完成定標(biāo)校準(zhǔn)后，就可以將每次檢測得到的諧振頻率!^代入公式
T =凡+$計(jì)算溫度值。因此只要能夠正確地測出無源無線溫度傳感器的諧振頻率就可L [tl 以了。在步驟S102中，根據(jù)諧振頻率!《所對應(yīng)的反饋信號功率&以及諧振頻率前一次、
后一次檢測頻率點(diǎn)所對應(yīng)的反饋信號功率和pn+1，分析出傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)
節(jié)下一次檢測過程中射頻發(fā)射電路發(fā)射信號的功率，使傳感器適度飽和，工作在最優(yōu)情況。圖2示出了步驟SlOO的實(shí)施流程，詳述如下
在步驟S1001中，控制檢測電路以相同的功率、以S 為步進(jìn)依次發(fā)送頻率為L、
m
L+S、L+2S……L+ (n-1) S、H的射頻信號給傳感器，每次發(fā)射前延遲一定的延遲時(shí)間tdelsj!，且每次發(fā)射持續(xù)的時(shí)間為預(yù)設(shè)的時(shí)間·^。所述延遲時(shí)間Uisy滿足tdBhy = t3 + kxt4,所述ts
、t4為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，k為小于j的隨機(jī)整數(shù)，所述j為預(yù)設(shè)的正整數(shù)。在步驟S1002中，每完成發(fā)射后立即切換到接收狀態(tài)接收傳感反饋的射頻信號，間隔時(shí)間12后檢測反饋信號與發(fā)射信號的相位差以及反饋信號的功率。
為了更清楚地說明本發(fā)明，下面以一個(gè)實(shí)際的無源無線溫度傳感器為例進(jìn)行說明。傳感器的工作頻率范圍為429070000Hz-430370000Hz，該傳感器的頻率隨溫度的漂移率Sa為7600Hz/°C，取m=130，以IOKHz為步進(jìn)對傳感器進(jìn)行掃頻。在系統(tǒng)剛開通的時(shí)候，需要先進(jìn)行定標(biāo)校準(zhǔn)。先用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)測量被測點(diǎn)的實(shí)際溫度，記為Tq?？刂茩z測裝置發(fā)射功率為8dBm、頻率為429070000Hz的射頻信號給傳感器，
但在發(fā)射前先延遲tdelsy，隨后發(fā)射射頻信號，發(fā)射時(shí)間持續(xù)完成發(fā)射后立即切換到接收
狀態(tài)接收傳感器反饋的射頻信號，間隔時(shí)間1后分別檢測相位差和信號功率值，記錄下來。
接著如同樣方式檢測429080000Hz、429090000Hz......430370000Hz的相位差和信號功率值。
圖3示出了完成掃頻后的各頻率點(diǎn)的相位與頻率的對應(yīng)關(guān)系，圖4示出了掃頻后的各頻率
點(diǎn)的信號功率與頻率的對應(yīng)關(guān)系，圖5示出了相位突變量Δφ與頻率的對應(yīng)關(guān)系，從中找出相位差突變量ΔΦ =I最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率f ,記為f。這樣就完成了系統(tǒng)的定標(biāo)
1ElO
校準(zhǔn)操作。之后只需要按上面的方式檢測傳感器的諧振頻率f并代入公式T = Td+ W即可
Iks2
算出當(dāng)前測量的溫度。同時(shí)根據(jù)和IPe-ρβ+ 1的值來分析本次檢測過程中傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)下一次檢測過程中發(fā)射電路發(fā)射信號的功率。比如|PB-PnjJ< 4且
IPtl - PB+J < C1時(shí)，則下一次檢測過程中，檢測裝置發(fā)射功率為(8 -cQ)dBm。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)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 步驟A)、在無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍內(nèi)，檢測裝置以掃頻的形式依次發(fā)射多個(gè)功率相同、頻率不同的射頻信號給無源無線聲表面波溫度傳感器并接收傳感器反饋的射頻信號，經(jīng)過濾波放大后檢測反饋信號與發(fā)射信號之間的相位差 和反饋信號的功率Pn ； 步驟B)、找出相位差突變量Δφ = |φΕ - 最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率|^ ,記錄為諧振頻率s ,并根據(jù)計(jì)算公式T=Tc+十算溫度值，所述為定標(biāo)校準(zhǔn)時(shí)的實(shí)際溫度值，f為Iei*[OT0時(shí)所測得的實(shí)際諧振頻率，S。為傳感器頻率隨溫度的漂移率； 步驟C)、根據(jù)諧振頻率1^所對應(yīng)的反饋信號功率Ptl以及諧振頻率前一次、后一次檢測頻率點(diǎn)所對應(yīng)的反饋信號功率和ρπ+1，分析出傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)下一次檢測過程中射頻發(fā)射電路發(fā)射信號的功率，使傳感器適度飽和，工作在最優(yōu)情況，具有較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)能力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述步驟A中，設(shè)所述無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍為L-H，檢測裝置以S 為步進(jìn)依次發(fā)送頻率為L、L+S、L+2S……L+(m-l)S、H的射頻信號并檢測傳感器反饋的射頻信號，所述m為大于I的自然數(shù)；每次發(fā)射持續(xù)的時(shí)間為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間完成發(fā)射后檢測裝置立即切換到接收狀態(tài)接收傳感器反饋的射頻信號，間隔預(yù)設(shè)的固定時(shí)間込后檢測信號與發(fā)射頻率之間的相位差和信號的功率大?。幻看伟l(fā)射射頻信號之前延遲一定的延遲時(shí)間Idelsy ,Ueky滿足，，所述t3、t4為預(yù)設(shè)的固定時(shí)間，k為小于t—ay = t2 + KXt4j的隨機(jī)整數(shù)，所述j為預(yù)設(shè)的正整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法，其特征在于，所述步驟 C 還包括計(jì)算IPtt — P1^iI和IPtt — PB+iI ’ 若IP11 - Ρβ_,I < C1 且|PB - Pn+iI < Ci 時(shí)，則下一次檢測過程中發(fā)射信號功率降低C。dBm,若丨Pn - P1^iI > c2m. - Pn+1|> C2時(shí),則下一次檢測過程中發(fā)射信號功率增加( dBm,所述Ct*、c”c2為預(yù)設(shè)的常數(shù)，且^2 > Ci。
全文摘要
本發(fā)明適用于電力無源無線測溫領(lǐng)域，提供了一種基于無源無線聲表面波溫度傳感器的溫度檢測方法。本發(fā)明的實(shí)施例中，在無源無線聲表面波溫度傳感器的工作頻率范圍內(nèi)，檢測裝置以掃頻的形式依次發(fā)射多個(gè)功率相同、頻率不同的射頻信號給無源無線聲表面波溫度傳感器并接收傳感器反饋的射頻信號，經(jīng)過濾波放大后檢測反饋信號與發(fā)射信號之間的相位差，找出相位差突變量最大時(shí)所對應(yīng)的發(fā)射頻率，根據(jù)該頻率計(jì)算溫度。同時(shí)檢測出反饋信號的功率，根據(jù)反饋信號的功率分析傳感器的飽和程度，并自動(dòng)調(diào)節(jié)下一次檢測過程中發(fā)射的射頻信號的功率，使傳感器工作在最佳狀態(tài)，具有較強(qiáng)的環(huán)境自適應(yīng)能力。
文檔編號G01K11/22GK102914384SQ20121039771
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者鄒俊華, 余燈, 彭光尼, 胡鵬, 余菲, 鄢芬, 崔新友 申請人:武漢烽火富華電氣有限責(zé)任公司