受干擾影響導(dǎo)致的電阻值的變化值-ARb'為零，則第四橋臂的電阻值基本上等 于補(bǔ)償傳感器b的敏感膜的電阻值）。
[0028]在一對角端(在第一橋臂與第二橋臂之間的第一節(jié)點(diǎn)，和第三橋臂與第四橋臂之 間的第三節(jié)點(diǎn)之間），施加輸入電壓Vi;另一對角端(在第一橋臂與第四橋臂之間的第四節(jié) 點(diǎn)，和第二橋臂與第三橋臂之間的第二節(jié)點(diǎn)之間），采集輸出電壓Vo,從而根據(jù)惠斯通電橋 原理能夠計(jì)算得到傳感器a的敏感膜的電阻值。
[0029]第四節(jié)點(diǎn)的電壓為
[0034]
(3)
[0030]
[0031]
[0032]
[0033]兩者的電壓差即為輸出電壓。取Rc = Rx，得到輸出信號(hào)Vo為
[0035] 采用基于橋路法的補(bǔ)償電路后，輸出誤差為：
[0036]
[0037] 式中，Vo'為理想情況下傳感器a無干擾影響時(shí)的輸出電壓值;Vo是輸出電壓的實(shí) 測值。
[0038]若使用如圖3所示現(xiàn)有傳感器信號(hào)采樣電路，且Rc處為一普通電阻(受到的干擾基 本可忽略)時(shí)，輸出電壓為
[0039]
(5)[0040] 貝1M專感器a引入干擾信號(hào)帶來的輸出誤差為：
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]而使用圖3中所示現(xiàn)有傳感器信號(hào)采樣電路，且Rc處為使用補(bǔ)償傳感器b代替普通 電阻時(shí)，傳感器a引入干擾信號(hào)帶來的輸出誤差為：
[0045]
[0046]
[0047]
[0048]當(dāng)傳感器a測試的是低濃度的氣體時(shí)，Δ Rxg<<Rx,取Rc = Rx，比較式（7)和式 (9)，可知(Rc-Rx+ARXg)<<Rc，所以式(9)結(jié)果小于（7)，即用補(bǔ)償傳感器b代替普通電阻 提高了測量的精度，提高了抗干擾信號(hào)的能力。進(jìn)一步將式(4)與式(7)、式(9)比較，可知用 本發(fā)明基于橋路法的補(bǔ)償電路進(jìn)行測量，極大地減少了干擾信號(hào)對傳感器的影響。
[0049] 此外，本發(fā)明的橋式補(bǔ)償電路中，至少在其中任意一個(gè)橋臂設(shè)置有兩個(gè)數(shù)字電位 器，分別進(jìn)行粗調(diào)和細(xì)調(diào);每個(gè)數(shù)字電位器分為N個(gè)調(diào)節(jié)檔位，這樣就有N*N種組合方式，可 以擴(kuò)大調(diào)節(jié)范圍。其中，細(xì)調(diào)的滿量程輸出大于等于粗調(diào)的一檔輸出，這樣可以保證調(diào)節(jié)精 度。初始條件下，應(yīng)使粗調(diào)、細(xì)調(diào)的檔位各自位于中間位置，即N/2的位置處，這樣可以快速 的找到最終的調(diào)零位置。
[0050] 對于圖2的橋式補(bǔ)償電路，預(yù)先給定輸入電壓為零時(shí)輸出電壓的一個(gè)閾值，當(dāng)實(shí)際 測量的輸出電壓小于等于這個(gè)閾值時(shí)，即認(rèn)為已經(jīng)調(diào)零平衡；否則，改變粗調(diào)和/或細(xì)調(diào)數(shù) 字電位器的阻值后，重新測量輸出電壓并與閾值比較;重復(fù)該過程，直到歸零。
[0051] 優(yōu)選地，可以先調(diào)節(jié)粗調(diào)數(shù)字電位器的檔位至實(shí)際測量的輸出電壓最接近閾值 后，記下粗調(diào)的位置;再調(diào)節(jié)細(xì)調(diào)數(shù)字電位器的檔位，直至調(diào)零平衡。上述方法不需要設(shè)計(jì) 復(fù)雜的調(diào)零電路，就可以實(shí)現(xiàn)橋路平衡調(diào)節(jié)。使用單片機(jī)或其他控制裝置連接數(shù)字電位器 進(jìn)行調(diào)零，在其中實(shí)現(xiàn)諸如閾值設(shè)定、檔位自動(dòng)調(diào)節(jié)、閾值與測量值比較等功能模塊，降低 了硬件設(shè)計(jì)的成本和難度。
[0052] 盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的 描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 對氣體特征檢測的傳感器a接入橋式補(bǔ)償電路的第一橋臂，第二橋臂設(shè)置有一個(gè)補(bǔ)償 傳感器b在電路上與傳感器a串聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)分壓分支;第三橋臂和第四橋臂的等效電阻串 聯(lián)，構(gòu)成另一個(gè)分壓分支;第三橋臂的等效電阻等于傳感器a的電阻值，第四橋臂的等效電 阻等于補(bǔ)償傳感器b的電阻值； 在第一橋臂與第二橋臂之間的第一節(jié)點(diǎn)，和第三橋臂與第四橋臂之間的第三節(jié)點(diǎn)之 間，施加輸入電壓;在第一橋臂與第四橋臂之間的第四節(jié)點(diǎn)，和第二橋臂與第三橋臂之間的 第二節(jié)點(diǎn)之間，采集輸出電壓，從而根據(jù)惠斯通電橋原理計(jì)算得到傳感器a的敏感膜的電阻 值，由該橋式補(bǔ)償電路輸出與阻值信號(hào)對應(yīng)的電壓信號(hào)； 其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設(shè)備抽取的六氟化硫混合氣體進(jìn)行檢 測;所述補(bǔ)償傳感器b是與傳感器a同一類的另一個(gè)氣敏傳感器，能夠受到與傳感器a相同的 干擾，但同時(shí)該補(bǔ)償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕，使該補(bǔ)償傳感器b受干擾影響導(dǎo)致其敏 感膜的電阻值的變化值為零。2. 如權(quán)利要求1所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述傳感器a設(shè)置于樣氣室內(nèi)，對從GIS設(shè)備抽取并送入到該樣氣室的六氟化硫混合氣 體的微水含量、或純度、或分解產(chǎn)物含量進(jìn)行檢測。3. 如權(quán)利要求1所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述橋式補(bǔ)償電路輸出的電壓信號(hào)，輸入到與之連接的信號(hào)分析處理模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn) 換、信號(hào)放大，并計(jì)算得出傳感器a測得的氣體特性參數(shù)值。4. 如權(quán)利要求1所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述第四橋臂的等效電阻的數(shù)值，為補(bǔ)償傳感器b的敏感膜的電阻值； 所述第三橋臂的等效電阻的數(shù)值，是對傳感器a的敏感膜的電阻值Rx，傳感器a正常工 作時(shí)被測氣體濃度導(dǎo)致敏感膜的電阻值的變化值-ARxg，以及傳感器a受干擾影響導(dǎo)致電 阻值的變化值-ARb的綜合計(jì)算結(jié)果。5. 如權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述橋式補(bǔ)償電路的至少一個(gè)橋臂上，設(shè)置有一個(gè)粗調(diào)數(shù)字電位器和一個(gè)細(xì)調(diào)數(shù)字電 位器，其各自具有多個(gè)檔位； 橋式補(bǔ)償電路的輸入電壓為零時(shí)，通過控制裝置連接并調(diào)節(jié)所述粗調(diào)數(shù)字電位器的檔 位直至橋式補(bǔ)償電路的輸出電壓最接近于閾值;再通過控制裝置連接并調(diào)節(jié)所述細(xì)調(diào)數(shù)字 電位器的檔位直至橋式補(bǔ)償電路的輸出電壓小于等于閾值。6. 如權(quán)利要求5所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述粗調(diào)數(shù)字電位器、細(xì)調(diào)數(shù)字電位器各自具有N個(gè)檔位； 初始條件下粗調(diào)數(shù)字電位器、細(xì)調(diào)數(shù)字電位器的檔位，位于其各自的中間位置，即N/2 的位置處。7. 如權(quán)利要求5所述的橋式補(bǔ)償電路，其特征在于， 所述細(xì)調(diào)數(shù)字電位器的滿量程輸出，大于等于粗調(diào)數(shù)字電位器的一檔輸出。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種絕緣氣體特征傳感器的橋式補(bǔ)償電路，在四個(gè)橋臂分別設(shè)置傳感器a、補(bǔ)償傳感器b、傳感器a及補(bǔ)償傳感器b電阻值的等效電阻，由橋式補(bǔ)償電路輸出與傳感器a的敏感膜的電阻值對應(yīng)的電壓信號(hào)，以便計(jì)算得出傳感器a測得的氣體特性參數(shù)值。其中，所述傳感器a是一種氣敏傳感器，對從GIS設(shè)備抽取的六氟化硫混合氣體進(jìn)行檢測；補(bǔ)償傳感器b是與傳感器a同類且受到相同干擾的另一個(gè)氣敏傳感器，但該補(bǔ)償傳感器b的敏感膜被氣體隔絕。橋式補(bǔ)償電路的至少一個(gè)橋臂，通過連接控制裝置的粗調(diào)和細(xì)調(diào)的數(shù)字電位器進(jìn)行調(diào)零。本發(fā)明能夠排除傳感器本身零點(diǎn)漂移和現(xiàn)場干擾信號(hào)的影響，提高GIS設(shè)備故障診斷的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N27/04
【公開號(hào)】CN105675660
【申請?zhí)枴緾N201610280100
【發(fā)明人】周彥, 朱旻捷, 王勤, 張勇, 王一鳴, 郭旭峰, 邱輝, 姚明強(qiáng)
【申請人】國網(wǎng)上海市電力公司, 廈門紅相電力設(shè)備股份有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月29日