一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，屬于供電檢測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。技術(shù)方案是：超聲波傳感器（1）、濾波器（2）、第一級(jí)放大器（3）、第二級(jí)放大器（4）、第三級(jí)放大器（5）、積分器（6）、跟隨器（7）依次連接，負(fù)反饋電路（8）的輸入端與跟隨器互相連接，輸出端與第二級(jí)放大器（4）互相連接，電壓偏置電路（9）的輸出端分別與第二級(jí)放大器（4）、第三級(jí)放大器（5）、積分器（6）、負(fù)反饋電路（8）互相連接。本發(fā)明的有益效果是：電路原理簡(jiǎn)單，元器件用量少，放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，輸出信噪比高、波形輸出良好、靈敏度高，能夠快速捕捉變壓器局部放電所產(chǎn)生的超聲信號(hào)，特別適合用于變壓器局部放電檢測(cè)。
【專利說明】一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，屬于供電檢測(cè)設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來隨著電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，變壓器的容量和電壓等級(jí)不斷提高，運(yùn)行中的安全問題也越來越受到重視。在變壓器所發(fā)生的故障中，絕緣問題占很大的比重，因此需要一種有效的手段對(duì)變壓器的絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確保運(yùn)行中變壓器的安全。局部放電檢測(cè)作為檢測(cè)變壓器絕緣的一種有效的手段，無論是檢測(cè)理論還是檢測(cè)技術(shù)，近年來都取得了較大的發(fā)展，并在電廠和電站中得到了實(shí)際的應(yīng)用。變壓器局部放電超聲法檢測(cè)以其抗干擾能力強(qiáng)及便于定位等方面的優(yōu)勢(shì)目前已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)話題。局部放電發(fā)生時(shí)，總是伴隨著脈沖電流、電磁輻射以及聲、光、熱產(chǎn)生一些低分子物質(zhì)等，局部放電超聲法就是針對(duì)這個(gè)過程產(chǎn)生的超聲波信號(hào)而發(fā)展起來的。超聲傳感器將變壓器局部放電產(chǎn)生的超聲波接收，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行處理、輸出。傳統(tǒng)變壓器局部放電超聲波電路信噪比低，信號(hào)輸出時(shí)波形畸變較多且傳感器的靈敏度較低，因此精確定位變壓器局部放電的位置比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，通過采用三極放大器，輸出信噪比高、波形輸出良好、靈敏度高，解決【背景技術(shù)】中存在的上述問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，包含超聲波傳感器、濾波器、第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器、第三級(jí)放大器、積分器、跟隨器、負(fù)反饋電路和電壓偏置電路，所述超聲波傳感器、濾波器、第一級(jí)放大器、第二級(jí)放大器、第三級(jí)放大器、積分器、跟隨器依次連接，負(fù)反饋電路的輸入端與跟隨器互相連接，輸出端與第二級(jí)放大器互相連接，電壓偏置電路的輸出端分別與第二級(jí)放大器、第三級(jí)放大器、積分器、負(fù)反饋電路互相連接。
[0005]所述超聲波傳感器為40-300KHZ的壓電陶瓷傳感器。
[0006]所述濾波器為40-300KHZ的帶通濾波器。
[0007]所述第一級(jí)放大器包含三極管一、電容一和電阻一，所述三極管一基極與電容一互相連接，集電極與電阻一互相連接后接到電源，并經(jīng)過電容一輸出。
[0008]所述第二級(jí)放大器、電壓偏置電路、第三級(jí)放大器、積分器、跟隨器、負(fù)反饋電路包含運(yùn)算放大器一、運(yùn)算放大器二、運(yùn)算放大器三、運(yùn)算放大器四、運(yùn)算放大器五和運(yùn)算放大器六，運(yùn)算放大器一同相輸入端連接到第一級(jí)放大器的尾端，反相輸入端連接到輸出端，并接地，構(gòu)成第二級(jí)放大器，運(yùn)算放大器二的同相輸入端連接到電源，并接地，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成電壓偏置電路，并連接到運(yùn)算放大器一同相輸入端電阻的輸入端，運(yùn)算放大器三同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成第三級(jí)放大器，運(yùn)算放大器四的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器三的輸出端構(gòu)成積分器，運(yùn)算放大器五同相輸入端連接到運(yùn)算放大器四的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成跟隨器，運(yùn)算放大器六的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器五的輸出端，并連接到運(yùn)算放大器三的反相輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋電路。
[0009]還包含運(yùn)算放大器七，所述運(yùn)算放大器七同相輸入端連接到運(yùn)算放大器五的輸出端，反相輸入端連接到輸出端。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:電路原理簡(jiǎn)單，元器件用量少，放大倍數(shù)可以調(diào)節(jié)，輸出信噪比高、波形輸出良好、靈敏度高，能夠快速捕捉變壓器局部放電所產(chǎn)生的超聲信號(hào)，特別適合用于變壓器局部放電檢測(cè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的電路原理圖；
圖中:超聲波傳感器I ;濾波器2 ;第一級(jí)放大器3 ;第二級(jí)放大器4 ;第三級(jí)放大器5 ；積分器6 ;跟隨器7 ;負(fù)反饋電路8 ;電壓偏置電路9 ;運(yùn)算放大器一 UlA ;運(yùn)算放大器二 UlB ；運(yùn)算放大器三U2A ;運(yùn)算放大器四U2B ;運(yùn)算放大器五U2C ;運(yùn)算放大器六U2D ;運(yùn)算放大器七 U3B。
[0012]J-超聲傳感器；C_電容；L_電感；Q_三極管；L_集成芯片；R_電阻；D_ 二極管?！揪唧w實(shí)施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0014]一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，包含超聲波傳感器1、濾波器2、第一級(jí)放大器3、第二級(jí)放大器4、第三級(jí)放大器5、積分器6、跟隨器7、負(fù)反饋電路8和電壓偏置電路9，所述超聲波傳感器1、濾波器2、第一級(jí)放大器3、第二級(jí)放大器4、第三級(jí)放大器5、積分器6、跟隨器7依次連接，負(fù)反饋電路8的輸入端與跟隨器7互相連接，輸出端與第二級(jí)放大器4互相連接，電壓偏置電路9的輸出端分別與第二級(jí)放大器4、第三級(jí)放大器5、積分器6、負(fù)反饋電路8互相連接。
[0015]所述超聲波傳感器I為40-300KHZ的壓電陶瓷傳感器。
[0016]所述濾波器2為40-300KHZ的帶通濾波器。
[0017]所述第一級(jí)放大器3包含三極管一、電容一和電阻一，所述三極管一基極與電容一互相連接，集電極與電阻一互相連接后接到電源，并經(jīng)過電容一輸出。
[0018]所述第二級(jí)放大器4、電壓偏置電路9、第三級(jí)放大器5、積分器6、跟隨器7、負(fù)反饋電路8包含運(yùn)算放大器一 U1A、運(yùn)算放大器二 U1B、運(yùn)算放大器三U2A、運(yùn)算放大器四U2B、運(yùn)算放大器五U2C和運(yùn)算放大器六U2D，運(yùn)算放大器一 UlA同相輸入端連接到第一級(jí)放大器3的尾端，反相輸入端連接到輸出端，并接地，構(gòu)成第二級(jí)放大器4，運(yùn)算放大器二 UlB的同相輸入端連接到電源，并接地，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成電壓偏置電路9，并連接到運(yùn)算放大器一 UlA同相輸入端電阻的輸入端，運(yùn)算放大器三U2A同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二UlB的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成第三級(jí)放大器5，運(yùn)算放大器四U2B的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二 UlB的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器三U2A的輸出端構(gòu)成積分器6，運(yùn)算放大器五U2C同相輸入端連接到運(yùn)算放大器四U2B的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成跟隨器7，運(yùn)算放大器六U2D的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二 UlB的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器五U2C的輸出端，并連接到運(yùn)算放大器三U2A的反相輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋電路8。
[0019]還包含運(yùn)算放大器七U3B，所述運(yùn)算放大器七U3B同相輸入端連接到運(yùn)算放大器五U2C的輸出端，反相輸入端連接到輸出端。
[0020]變壓器局部放電超聲傳感器電路，其超聲波傳感器采用40-300KHZ壓電陶瓷傳感器，由于壓電陶瓷與空氣的聲阻抗相差太大(約為4-5個(gè)數(shù)量級(jí))，為提高接收效率需增加阻抗匹配層；其濾波器為40-300KHZ的帶通濾波器，降低外界噪聲信號(hào)對(duì)有效信號(hào)的干擾，提高信噪比；其放大電路采用低噪聲低功耗的放大電路，且增益可調(diào)。
[0021]在沒有信號(hào)輸入的情況下三極管Ql的基極與發(fā)射極之間的壓降為0，三極管不導(dǎo)通，電路中沒有有效地交流信號(hào)，J4輸出端無信號(hào)輸出。
[0022]在Jl接收到超聲波信號(hào)后，第一級(jí)放大器三極管Ql的基極與發(fā)射極之間電壓大于0.7V，三級(jí)管導(dǎo)通，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大，通過調(diào)節(jié)R3的阻值大小，可以改變其放大倍數(shù)。經(jīng)過C4隔直，由電壓偏置電路運(yùn)算放大器二 UlB提供1/2VCC1的電壓，第二級(jí)放大器運(yùn)算放大器一 UlA進(jìn)行放大；再經(jīng)過第三級(jí)放大器運(yùn)算放大器三U2A進(jìn)行放大；積分器運(yùn)算放大器四U2B作用為使信號(hào)滯后反相輸入90度；經(jīng)過跟隨器運(yùn)算放大器五U2C ;由負(fù)反饋電路運(yùn)算放大器六U2D將信號(hào)返回到第二級(jí)放大器的反相輸入端，且信號(hào)相位滯后180度；最后經(jīng)過跟隨器運(yùn)算放大器七U3B輸出，作用為減小輸出電阻；U4處為電路的供電電路。
[0023]各集成電路的型號(hào)為三極管Ql為BC550C ;U1、U3為TL062 ；U2為TL064 ；U4為L(zhǎng)78L09ACZ。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:包含超聲波傳感器(I)、濾波器(2)、第一級(jí)放大器(3)、第二級(jí)放大器(4)、第三級(jí)放大器(5)、積分器(6)、跟隨器(7)、負(fù)反饋電路(8)和電壓偏置電路(9)，所述超聲波傳感器(I)、濾波器(2)、第一級(jí)放大器(3)、第二級(jí)放大器(4)、第三級(jí)放大器(5)、積分器(6)、跟隨器(7)依次連接，負(fù)反饋電路(8)的輸入端與跟隨器(7)互相連接，輸出端與第二級(jí)放大器(4)互相連接，電壓偏置電路(9)的輸出端分別與第二級(jí)放大器(4)、第三級(jí)放大器(5)、積分器(6)、負(fù)反饋電路(8)互相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述超聲波傳感器(I)為40-300KHZ的壓電陶瓷傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述濾波器(2)為40-300KHZ的帶通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一級(jí)放大器(3)包含三極管一、電容一和電阻一，所述三極管一基極與電容一互相連接，集電極與電阻一互相連接后接到電源，并經(jīng)過電容一輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二級(jí)放大器(4)、電壓偏置電路(9)、第三級(jí)放大器(5)、積分器(6)、跟隨器(7)、負(fù)反饋電路(8)包含運(yùn)算放大器一(U1A)、運(yùn)算放大器二(U1B)、運(yùn)算放大器三(U2A)、運(yùn)算放大器四(U2B)、運(yùn)算放大器五(U2C)和運(yùn)算放大器六(U2D)，運(yùn)算放大器一(UlA)同相輸入端連接到第一級(jí)放大器(3)的尾端，反相輸入端連接到輸出端，并接地，構(gòu)成第二級(jí)放大器(4)，運(yùn)算放大器二(UlB)的同相輸入端連接到電源，并接地，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成電壓偏置電路(9)，并連接到運(yùn)算放大器一(UlA)同相輸入端電阻的輸入端，運(yùn)算放大器三(U2A)同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二(UlB)的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成第三級(jí)放大器(5)，運(yùn)算放大器四(U2B)的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二(UlB)的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器三(U2A)的輸出端構(gòu)成積分器(6)，運(yùn)算放大器五(U2C)同相輸入端連接到運(yùn)算放大器四(U2B)的輸出端，反相輸入端連接到輸出端，構(gòu)成跟隨器(7)，運(yùn)算放大器六(U2D)的同相輸入端連接到運(yùn)算放大器二(UlB)的輸出端，反相輸入端連接到運(yùn)算放大器五(U2C)的輸出端，并連接到運(yùn)算放大器三(U2A)的反相輸入端，構(gòu)成負(fù)反饋電路(8 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變壓器局部放電超聲傳感器電路結(jié)構(gòu)，其特征在于:還包含運(yùn)算放大器七(U3B)，所述運(yùn)算放大器七(U3B)同相輸入端連接到運(yùn)算放大器五(U2C)的輸出端，反相輸入端連接到輸出端。
【文檔編號(hào)】G01R31/14GK103777126SQ201310591086
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】高艷海, 岳國良, 劉宏亮, 康勇, 曹康 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司, 國網(wǎng)河北省電力公司邢臺(tái)供電分公司, 國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院