一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)由采氣濾氣器模塊、紫外光譜檢測模塊、模擬信號處理電路、溫濕度補(bǔ)償傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、微機(jī)處理器單元和監(jiān)測主機(jī)組成。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1.本發(fā)明使用先進(jìn)的光譜法，壽命長，更加環(huán)保。2.光譜法只需通過特氟龍管采集電化學(xué)，相比于傳統(tǒng)的局放檢測儀器，有更廣泛的應(yīng)用；3.本發(fā)明具有極強(qiáng)的抗干擾能力和較高的靈敏度。
【專利說明】一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)在線監(jiān)測及其應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及高壓開關(guān)柜局部放電在線監(jiān)測中臭氧監(jiān)測領(lǐng)域，具體是一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓開關(guān)柜是電力系統(tǒng)非常重要的電氣設(shè)備，絕緣件表面污穢、受潮和凝露；高壓母線連接處及斷路器觸頭接觸不良；導(dǎo)體、柜體內(nèi)表面上有金屬突起，導(dǎo)致毛刺且較尖；柜體內(nèi)有可以移動的金屬微粒，它有積累電荷的能力，當(dāng)靠近高壓導(dǎo)體且并未接觸時，放電最可能發(fā)生，高壓開關(guān)柜故障的潛伏期都會產(chǎn)生放電現(xiàn)象。為了監(jiān)測高壓開關(guān)柜的絕緣狀態(tài)，人們開發(fā)了 一系列高壓開關(guān)柜局放監(jiān)測裝置。
[0003]當(dāng)前，應(yīng)用較為廣泛的高壓開關(guān)柜局放監(jiān)測技術(shù)可以分為二類:
[0004]1、局部放電電磁波檢測技術(shù)(劉云鵬，王會斌，王娟，律方成.高壓開關(guān)柜局部放電UHF在線監(jiān)測系統(tǒng)的研究[A].高壓電器，2009 (2):15-17.將慶云.電力變壓器局部放電超高頻檢測技術(shù)的研究[D].保定:華北電力大學(xué)，2006.單平.變壓器局部放電超高頻模式識別系統(tǒng)的研究[D].西安:西安交通大學(xué)，2003)。
[0005]2、局部放電臭氧檢測技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)，通過接收柜體內(nèi)部放電產(chǎn)生的臭氧濃度，實現(xiàn)局放的檢測和模式的識別。它只需將采氣管固定在開關(guān)柜高壓設(shè)備附近，并對設(shè)備狀況進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測，該系統(tǒng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力和較高的靈敏度。
[0007]本發(fā)明解決上述的技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
[0008]一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)，采用紫外線接收法的原理，用不變的紫外燈光源發(fā)生紫外線，光波過濾器只允許波長253.7nm的紫外線通過。經(jīng)過樣品光電傳感器，再經(jīng)由臭氧接收池后，抵達(dá)采樣光電傳感器。經(jīng)過樣品光電傳感器和采樣光電傳感器電旌旗燈號比擬，再經(jīng)由數(shù)學(xué)模子的核算，得出臭氧濃度，數(shù)據(jù)通過RS232物理接口經(jīng)過RS232/RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器將監(jiān)測數(shù)據(jù)以ASCII碼的形式向外發(fā)送，監(jiān)測主機(jī)通過RS485轉(zhuǎn)USB接收數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由采氣濾氣器模塊、紫外光譜檢測模塊、模擬信號處理電路、溫濕度補(bǔ)償傳感器、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊、微機(jī)處理器單元和監(jiān)測主機(jī)組成。
[0009]1.各部件結(jié)構(gòu):
[0010]I)所述采氣濾氣器模塊由特氟龍制做的導(dǎo)氣管、抽氣泵、臭氧凈化器、電磁閥組成，導(dǎo)氣管與電磁閥連接，電磁閥與抽氣泵進(jìn)口連接，抽氣泵出口與臭氧凈化器進(jìn)口連接；電磁閥控制抽氣泵將氣體樣品通過導(dǎo)氣管吸收到臭氧凈化器內(nèi)部。
[0011]2)所述紫外光譜檢測模塊由汞燈、臭氧吸收池、光電二極管構(gòu)成，汞燈連接于臭氧吸收池上方，臭氧吸收池與光電二極管進(jìn)口連接；由汞燈發(fā)射功率一定的平行紫外光束，通過臭氧吸收池吸收后，將氣體樣品送入光電二極管接受并分析能量損失，由模擬信號處理電路將光能轉(zhuǎn)化為電壓信號，溫濕度是影響監(jiān)測精度的因素，為了確保臭氧檢測的精確度，需要根據(jù)溫濕度補(bǔ)償傳感器對實時的溫濕度修正朗伯比爾定律的參數(shù)。
[0012]3)所述模擬信號處理電路內(nèi)含內(nèi)含光電轉(zhuǎn)換電路和放大濾波電路，光電轉(zhuǎn)換電路的出口端與放大濾波電路的進(jìn)口端連接。
[0013]4)所述溫濕度補(bǔ)償傳感器是由溫度補(bǔ)償傳感器和濕度補(bǔ)償傳感器構(gòu)成，溫度補(bǔ)償傳感器和濕度補(bǔ)償傳感器并聯(lián)。
[0014]5)所述A/D轉(zhuǎn)換電路模塊由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和A/D參考模塊構(gòu)成，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)有1、I1、II1、IV接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的III接口與A/D參考模塊連接。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓信號為數(shù)字信號；通過A/D參考模塊修改A/D芯片的偏移量和工作區(qū)間，使釆樣芯片始終工作于線性度最佳的區(qū)間。
[0015]6)所述微機(jī)處理器單元由單片機(jī)ARM7、液晶顯示屏、聲光提示模塊、旋鈕輸入設(shè)備、通訊模塊構(gòu)成。以單片機(jī)ARM7為核心，單片機(jī)ARM7設(shè)有1、I1、II1、IV接口，I接口與液晶顯示屏連接，II接口與聲光提示模塊連接，III接口與旋鈕輸入設(shè)備連接，IV接口與通訊模塊連接。單片機(jī)ARM7的1、I1、II1、IV接口協(xié)調(diào)儀器各部分的工作:液晶顯示屏顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和操作菜單；聲光提示模塊提示臭氧池的工作狀態(tài)和參數(shù)，對池壓、溫濕度等異常等情況進(jìn)行提示；旋鈕輸入設(shè)備是儀器面板的唯一輸入設(shè)備，操作簡單；通訊模塊包含標(biāo)準(zhǔn)USB和RS232通訊協(xié)議和物理接口，同時提供0-2.5V、4-20mA模擬輸出接口。
[0016]7)所述監(jiān)測主機(jī)由一臺裝有windows xp操作系統(tǒng)和終端仿真程序的pc機(jī)構(gòu)成，監(jiān)測主機(jī)在監(jiān)控室起到查看現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)的作用。
[0017]2.各部件的連接關(guān)系:
[0018]所述采氣濾氣器模塊的臭氧凈化器出口與紫外光譜檢測模塊的臭氧吸收池進(jìn)口連接；紫外光譜檢測模塊的光電二極管出口與模擬信號處理電路的光電轉(zhuǎn)換電路的進(jìn)口端連接；模擬信號處理電路的放大濾波電路出口端與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的I接口連接；和溫濕度補(bǔ)償傳感器的溫度補(bǔ)償傳感器和濕度補(bǔ)償傳感器并聯(lián)后與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的II接口連接；A/D轉(zhuǎn)換電路模塊的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的IV接口與微機(jī)處理器單元的單片機(jī)ARM7連接；微機(jī)處理器單元的通訊模塊與監(jiān)測主機(jī)連接。
[0019]系統(tǒng)的工作流程為利用采氣濾氣模塊和紫外光譜檢測模塊，通過模擬信號處理電路中的光電轉(zhuǎn)換電路將待測混合氣體中的臭氧濃度從非電信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，然后經(jīng)放大濾波電路將該模擬信號進(jìn)行預(yù)處理并由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和A/D參考模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送至微處理器單元的單片機(jī)ARM7，對檢測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并通過液晶顯示屏顯示檢測結(jié)果，以及通過通訊模塊的RS-232接口電路將采集數(shù)據(jù)送到監(jiān)測主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外，還可以通過顯示面板的旋鈕來動態(tài)設(shè)定濃度上限值，若測得的濃度超過上限值則通過聲光提示模塊進(jìn)行提示，實現(xiàn)臭氧的實時監(jiān)控。
[0020]監(jiān)測主機(jī)終端仿真程序，簡單易用，可修改數(shù)據(jù)采樣間隔，通訊的波特率，數(shù)據(jù)記錄間隔。此外，數(shù)據(jù)可以保存為文本文件，然后以微軟Excel (或其它展開表格)方式打開，這樣，通過定義分隔符(例如逗號和回車)可以轉(zhuǎn)換成柱狀形式的格式數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形化。臭氧混合率(ppbv),內(nèi)部池溫(K或oC),池壓(Torr或mbar),以電壓方式(如果從菜單激活的話)輸入的三個外部模擬值，日期，時間等以逗號界定的ASCII字符送往串口 (2400,4800或19，200波特；8點；無奇偶性，I停止位)，時間間隔為每2秒，10秒，I分，5分或I小時，取決于從微處理器上選定的平均時間。時間假設(shè)為24-小時(軍用的)格式，日期為歐式(dd/mm/yy)。
[0021]一條典型的數(shù)據(jù)行
[0022]67.4，35.3，980.615/10/09，18:31:27
[0023]在這里:
[0024]臭氧=67.4ppm
[0025]池溫=35.3oC(可顯示K,如從選定菜單)
[0026]池壓=980.6mbar (可顯示Torr,如從選定菜單)
[0027]日期=0ctoberl5,2009
[0028]時間=6:31:27pm
[0029]與高壓開關(guān)柜無線測溫技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0030]1.相較于市面上眾多電化學(xué)法監(jiān)測臭氧的儀器，本儀器使用先進(jìn)的光譜法，壽命長，且沒有電化學(xué)原理反應(yīng)后的垃圾產(chǎn)物，更加環(huán)保；
[0031]2.光譜法只需通過特氟龍管采集電化學(xué)，沒有任何帶有電屬性的前端傳感器，相比于傳統(tǒng)的局放檢測儀器，有更廣泛的應(yīng)用；
[0032]3.臭氧具有不穩(wěn)定性,一般只存在于放點發(fā)生點周圍,這樣的性質(zhì)對于局放點的定位非常有效。
[0033]4.設(shè)備本身對檢測的環(huán)境條件有嚴(yán)格的控制，對溫度濕度和壓力更是有自動補(bǔ)償?shù)墓δ?，故儀器設(shè)備不需要經(jīng)常校準(zhǔn)也可以長時間精確穩(wěn)定的工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是發(fā)明一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖中，采氣濾氣器模塊1、紫外光譜檢測模塊2、模擬信號處理電路3、溫濕度補(bǔ)償傳感器4、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-l、A/D參考模塊5_2、微機(jī)處理器單元6、單片機(jī)ARM7 6-1、液晶顯示屏6-2、聲光提示模塊6_3、旋鈕輸入設(shè)備6_4、通訊模塊6_5、監(jiān)測主機(jī)7。
[0036]圖2是發(fā)明采氣濾氣器模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖中，導(dǎo)氣管1-1、抽氣泵1-2、臭氧凈化器1-3、電磁閥1_4。
[0038]圖3是發(fā)明紫外光譜檢測模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖中，汞燈2-1、臭氧吸收池2-2、光電二極管2-3
[0040]圖4是模擬信號處理電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041 ] 圖中，光電轉(zhuǎn)換電路3-1、放大濾波電路3-2
[0042]圖5是溫濕度補(bǔ)償器示意圖。
[0043]圖中，溫度補(bǔ)償器4-1、濕度補(bǔ)償器4-2
【具體實施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0045]一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由采氣濾氣器模塊1、紫外光譜檢測模塊2、模擬信號處理電路3、溫濕度補(bǔ)償傳感器4、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5、微機(jī)處理器單元6和監(jiān)測主機(jī)7組成。
[0046]1.各部件結(jié)構(gòu):
[0047]I)所述采氣濾氣器模塊I結(jié)構(gòu)如圖2所示:由特氟龍制做的導(dǎo)氣管1-1、抽氣泵1-2、臭氧凈化器1-3、電磁閥1-4組成，導(dǎo)氣管1-1與電磁閥1-4連接，電磁閥1-4與抽氣泵1-2進(jìn)口連接，抽氣泵1-2出口與臭氧凈化器1-3進(jìn)口連接；電磁閥1-4控制抽氣泵1-2將氣體樣品通過導(dǎo)氣管吸收到臭氧凈化器1-3內(nèi)部。
[0048]2)所述紫外光譜檢測模塊2結(jié)構(gòu)如圖3所示:由汞燈2-1、臭氧吸收池2_2、光電二極管2-3構(gòu)成，汞燈2-1連接于臭氧吸收池2-2上方，臭氧吸收池2-2與光電二極管2_3進(jìn)口連接；由汞燈2-1發(fā)射功率一定的平行紫外光束，通過臭氧吸收池2-2吸收后，將氣體樣品送入光電二極管2-3接受并分析能量損失，由模擬信號處理電路3將光能轉(zhuǎn)化為電壓信號，溫濕度是影響監(jiān)測精度的因素，為了確保臭氧檢測的精確度，需要根據(jù)溫濕度補(bǔ)償傳感器4對實時的溫濕度修正朗伯比爾定律的參數(shù)。
[0049]3)所述模擬信號處理電路3結(jié)構(gòu)如圖4所示:內(nèi)含光電轉(zhuǎn)換電路3-1和放大濾波電路3-2。光電轉(zhuǎn)換電路3-1的出口端與放大濾波電路3-2的進(jìn)口端連接。
[0050]4)所述溫濕度補(bǔ)償傳感器4結(jié)構(gòu)如圖5所示:是由溫度補(bǔ)償傳感器4-1和濕度補(bǔ)償傳感器4-2構(gòu)成，溫度補(bǔ)償傳感器4-1和濕度補(bǔ)償傳感器4-2并聯(lián)。
[0051 ] 5)所述A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1和A/D參考模塊5_2構(gòu)成，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1設(shè)有1、I1、II1、IV接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1的III接口與A/D參考模塊5-2連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1將模擬電壓信號采樣了為數(shù)字信號；通過A/D參考模塊5-2修改A/D芯片的偏移量和工作區(qū)間，使釆樣芯片始終工作于線性度最佳的區(qū)間。
[0052]6)所述微機(jī)處理器單元6由單片機(jī)ARM7 6_1、液晶顯示屏6_2、聲光提示模塊6_3、旋鈕輸入設(shè)備6-4、通訊模塊6-5構(gòu)成。以單片機(jī)ARM76-1為核心，單片機(jī)ARM7設(shè)有1、I1、II1、IV接口，I接口與液晶顯示屏6-2連接，II接口與聲光提示模塊6-3連接，III接口與旋鈕輸入設(shè)備6-4連接，IV接口與通訊模塊6-5連接。單片機(jī)ARM76-1的1、I1、II1、IV接口協(xié)調(diào)儀器各部分的工作；液晶顯示屏6-2顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和操作菜單；聲光提示模塊6-3提示臭氧池的工作狀態(tài)和參數(shù)，對池壓、溫濕度等異常等情況進(jìn)行提示；旋鈕輸入設(shè)備6-4是儀器面板的唯一輸入設(shè)備，操作簡單；通訊模塊6-5包含標(biāo)準(zhǔn)USB和RS232通訊協(xié)議和物理接口，同時提供0-2.5V、4-20mA模擬輸出接口。
[0053]7)所述監(jiān)測主機(jī)7由一臺裝有windows xp操作系統(tǒng)和終端仿真程序的pc機(jī)構(gòu)成，監(jiān)測主機(jī)7在監(jiān)控室起到查看現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)的作用。
[0054]2.各部件的連接關(guān)系如圖1所示:
[0055]所述采氣濾氣器模塊I的臭氧凈化器1-3出口與紫外光譜檢測模塊2的臭氧吸收池2-2進(jìn)口連接；紫外光譜檢測模塊2的光電二極管2-3出口與模擬信號處理電路3的光電轉(zhuǎn)換電路3-1的進(jìn)口端連接；模擬信號處理電路3的放大濾波電路3-2出口端與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1的I接口連接；和溫濕度補(bǔ)償傳感器4的溫度補(bǔ)償傳感器4-1和濕度補(bǔ)償傳感器4-2并聯(lián)后與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1的II接口連接；A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1的IV接口與微機(jī)處理器單元6的單片機(jī)ARM76-1連接；微機(jī)處理器單元6的通訊模塊6-5與監(jiān)測主機(jī)7連接。[0056]系統(tǒng)的工作流程為利用采氣濾氣模塊I和紫外光譜檢測模塊2，通過模擬信號處理電路3將待測混合氣體中的臭氧濃度從非電信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，然后經(jīng)放大濾波電路3-2將該模擬信號進(jìn)行預(yù)處理并由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路5-1和A/D參考模塊5-2進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送至微處理器單元6的單片機(jī)ARM7 6-1，對檢測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并通過液晶顯示屏6-2顯示檢測結(jié)果，以及通過通訊模塊6-5的RS-232接口電路將采集數(shù)據(jù)送到監(jiān)測主機(jī)7進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外，還可以通過顯示面板的旋鈕6-4來動態(tài)設(shè)定濃度上限值，若測得的濃度超過上限值則通過聲光提示模塊6-3進(jìn)行提示，實現(xiàn)臭氧的實時監(jiān)控。
[0057]監(jiān)測主機(jī)7終端仿真程序簡單易用，可修改數(shù)據(jù)采樣間隔，通訊的波特率，數(shù)據(jù)記錄間隔。此外，數(shù)據(jù)可以保存為文本文件，然后以微軟Excel (或其它展開表格)方式打開，這樣，通過定義分隔符(例如逗號和回車)可以轉(zhuǎn)換成柱狀形式的格式數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖形化。臭氧混合率(ppbv),內(nèi)部池溫(K或oC),池壓(Torr或mbar),以電壓方式(如果從菜單激活的話)輸入的三個外部模擬值，日期，時間等以逗號界定的ASCII字符送往串口 (2400,4800或19，200波特；8點；無奇偶性，I停止位)，時間間隔為每2秒，10秒，I分，5分或I小時，取決于從微處理器上選定的平均時間。時間假設(shè)為24-小時(軍用的)格式，日期為歐式(dd/mm/yy)。
[0058]一條典型的數(shù)據(jù)行
[0059]67.4，35.3，980.615/10/09，18:31:27
[0060]在這里:
[0061]臭氧=67.4ppm
[0062]池溫=35.3oC(可顯示K,如從選定菜單)
[0063]池壓=980.6mbar (可顯示Torr,如從選定菜單)
[0064]日期=0ctoberl5,2009
[0065]時間=6:31:27pm
[0066]可見，本發(fā)明采用采用成熟的254nm紫外吸收法技術(shù)，可在一個從十億分之一體積比(PPb)的下限到萬分之一(ppm)的上限的動態(tài)量程里，精確測量大氣中的臭氧。基于臭氧紫外吸收光譜的高壓開關(guān)柜局部放電監(jiān)測系統(tǒng)通過接收柜體內(nèi)部放電產(chǎn)生的臭氧濃度，實現(xiàn)局放的檢測和模式的識別。它只需將采氣管固定在開關(guān)柜高壓設(shè)備附近，并對設(shè)備狀況進(jìn)行實時動態(tài)監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，具有極強(qiáng)的抗干擾能力和較高的靈敏度。此外相較于市面上眾多電化學(xué)法監(jiān)測臭氧的儀器，本儀器使用先進(jìn)的光譜法，壽命長，且沒有電化學(xué)原理反應(yīng)后的垃圾產(chǎn)物，更加環(huán)保；光譜法只需通過特氟龍管采集電化學(xué)，沒有任何帶有電屬性的前端傳感器，相比于傳統(tǒng)的局放檢測儀器，有更廣泛的應(yīng)用。
[0067]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例子而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種抗干擾關(guān)鍵技術(shù)的開關(guān)柜臭氧含量識別系統(tǒng)，其特征在于:由采氣濾氣器模塊(I)、紫外光譜檢測模塊(2)、模擬信號處理電路(3)、溫濕度補(bǔ)償傳感器(4)、A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(5)、微機(jī)處理器單元(6)和監(jiān)測主機(jī)(7)組成， 1)各部件結(jié)構(gòu): 1.1)所述采氣濾氣器模塊(I)由特氟龍制做的導(dǎo)氣管(1-1)、抽氣泵(1-2)、臭氧凈化器(1-3)、電磁閥(1-4)組成，導(dǎo)氣管(1-1)與電磁閥(1-4)連接，電磁閥(1-4)與抽氣泵(1-2)進(jìn)口連接，抽氣泵(1-2)出口與臭氧凈化器(1-3)進(jìn)口連接；電磁閥(1-4)控制抽氣泵(1-2)將氣體樣品通過導(dǎo)氣管吸收到臭氧凈化器(1-3)內(nèi)部； 1.2)所述紫外光譜檢測模塊(2)由汞燈(2-1)、臭氧吸收池(2-2)、光電二極管(2-3)構(gòu)成，汞燈(2-1)連接于臭氧吸收池(2-2)上方，臭氧吸收池(2-2)與光電二極管(2-3)進(jìn)口連接；由汞燈(2-1)發(fā)射功率一定的平行紫外光束，通過臭氧吸收池(2-2)吸收后，將氣體樣品送入光電二極管(2-3)接受并分析能量損失，由模擬信號處理電路(3)將光能轉(zhuǎn)化為電壓信號，溫濕度是影響監(jiān)測精度的因素，為了確保臭氧檢測的精確度，需要根據(jù)溫濕度補(bǔ)償傳感器⑷對實時的溫濕度修正朗伯比爾定律的參數(shù)； 1.3)所述模擬信號處理電路(3)內(nèi)含光電轉(zhuǎn)換電路(3-1)和放大濾波電路(3-2)，光電轉(zhuǎn)換電路(3-1)的出口端與放大濾波電路(3-2)的進(jìn)口端連接； 1.4)所述溫濕度補(bǔ)償傳感器(4)由溫度補(bǔ)償傳感器(4-1)和濕度補(bǔ)償傳感器(4-2)構(gòu)成，溫度補(bǔ)償傳感器(4-1)和濕度補(bǔ)償傳感器(4-2)并聯(lián)； 1.5)所述A/D轉(zhuǎn)換電路 模塊(5)由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)和A/D參考模塊(5_2)構(gòu)成，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)設(shè)有1、I1、II1、IV接口，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)的III接口與A/D參考模塊(5-2)連接；模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)將模擬電壓信號采樣為數(shù)字信號；通過A/D參考模塊(5-2)修改A/D芯片的偏移量和工作區(qū)間，使釆樣芯片始終工作于線性度最佳的區(qū)間； 1.6)所述微機(jī)處理器單元(6)由單片機(jī)ARM7(6-1)、液晶顯示屏(6-2)、聲光提示模塊(6-3)、旋鈕輸入設(shè)備(6-4)、通訊模塊(6-5)構(gòu)成；以單片機(jī)ARM7(6-1)為核心，單片機(jī)ARM7設(shè)有1、I1、II1、IV接口，I接口與液晶顯示屏(6-2)連接，II接口與聲光提示模塊(6-3)連接，III接口與旋鈕輸入設(shè)備(6-4)連接，IV接口與通訊模塊(6-5)連接；單片機(jī)ARM7(6-1)的1、I1、II1、IV接口協(xié)調(diào)儀器各部分的工作；液晶顯示屏(6-2)顯示監(jiān)測數(shù)據(jù)和操作菜單；聲光提示模塊(6-3)提示臭氧池的工作狀態(tài)和參數(shù)，對池壓、溫濕度等異常等情況進(jìn)行提示；旋鈕輸入設(shè)備(6-4)是儀器面板的唯一輸入設(shè)備，操作簡單；通訊模塊(6-5)包含標(biāo)準(zhǔn)USB和RS232通訊協(xié)議和物理接口，同時提供0-2.5V、4_20mA模擬輸出接口 ； 1.7)所述監(jiān)測主機(jī)(7)由一臺裝有windows xp操作系統(tǒng)和終端仿真程序的pc機(jī)構(gòu)成，監(jiān)測主機(jī)(7)在監(jiān)控室起到查看現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)的作用； 2)各部件的連接關(guān)系: 所述采氣濾氣器模塊(I)的臭氧凈化器(1-3)出口與紫外光譜檢測模塊(2)的臭氧吸收池(2-2)進(jìn)口連接；紫外光譜檢測模塊(2)的光電二極管(2-3)出口與模擬信號處理電路⑶的光電轉(zhuǎn)換電路(3-1)的進(jìn)口端連接；模擬信號處理電路(3)的放大濾波電路(3-2)出口端與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)的I接口連接；和溫濕度補(bǔ)償傳感器(4)的溫度補(bǔ)償傳感器(4-1)和濕度補(bǔ)償傳感器(4-2)并聯(lián)后與A/D轉(zhuǎn)換電路模塊5的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)的II接口連接；A/D轉(zhuǎn)換電路模塊(5)的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)的IV接口與微機(jī)處理器單兀(6)的單片機(jī)ARM7 (6-1)連接；微機(jī)處理器單兀(6)的通訊模塊(6_5)與監(jiān)測主機(jī)(7)連接； 系統(tǒng)的工作流程為利用采氣濾氣模塊(I)和紫外光譜檢測模塊(2)，通過模擬信號處理電路(3)中的光電轉(zhuǎn)換電路(3-1)將待測混合氣體中的臭氧濃度從非電信號轉(zhuǎn)化為模擬電壓信號，然后經(jīng)放 大濾波電路(3-2)將該模擬信號進(jìn)行預(yù)處理并由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(5-1)和A/D參考模塊(5-2)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送至微處理器單元(6)的單片機(jī)ARM7 (6-1)，對檢測后的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算處理，并通過液晶顯示屏(6-2)顯示檢測結(jié)果，以及通過通訊模塊(6-5)的RS-232接口電路將采集數(shù)據(jù)送到監(jiān)測主機(jī)(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。此外，還可以通過顯示面板的旋鈕輸入設(shè)備(6-4)來動態(tài)設(shè)定濃度上限值，若測得的濃度超過上限值則通過聲光提示模塊(6-3)進(jìn)行提示，實現(xiàn)臭氧的實時監(jiān)控。
【文檔編號】G01N21/33GK104020121SQ201410230427
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】鄧雨榮, 吳秋莉, 陳慶發(fā), 張煒, 呂澤承, 蘇勇 申請人:廣西電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院