一种基于TMR隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置的制作方法

一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置
技术领域
1.本实用新型涉及局部放电同步信号采集技术领域，特别涉及一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置。


背景技术：

2.随着电力系统建设的不断推进，电网局部放电测量进一步扩大，局部放电检测仪的需求越来越大，对于其同步模块的要求也越来越高；现有技术中，局部放电的同步方式均采用通过对二次侧220v电压的采集作为同步信号，有很多地方很难采集二次侧的电压或者电压输出的位置离仪器的位置太远而无法接收到同步信号，给局部放电的测量带来很大的困难，造成放电信号的采集不准确。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的旨在至少解决技术缺陷之一。
4.为此，本实用新型的一个目的在于提出一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置，包括：至少一路磁场信号测量处理模块和信号采集处理单元，其中，每路磁场信号测量处理模块的输出端均与信号采集处理单元的输入端连接。
5.每路磁场信号测量处理模块包括：tmr传感器、前置滤波器、信号处理单元、和方波整形单元，tmr传感器的输出端与前置滤波器的输入端连接，以由前置滤波器对tmr传感器测量得到的磁场信号转换后的差分信号进行滤波降噪，前置传感器输出端与信号处理单元输入端连接，以由信号处理单元对滤波降噪后的差分信号进行放大处理，信号处理单元输出端与方波整形单元输入端连接，以由方波整形单元将放大处理后的差分信号转换为方波信号，方波整形单元的输出端与信号采集处理单元输入端连接。
6.信号采集处理单元与每路磁场信号测量处理模块中的方波整形单元输出端连接，以接收来自每路方波整形单元的方波信号，并进行比较处理，选取最优信号作为同步信号。
7.优选的是，磁场信号测量处理模块的数量为1个、2个或3个。
8.在上述任一方案中优选的是，当磁场信号测量处理模块的数量为3个时，基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置共包括3个tmr传感器，置于三维空间，以分别测量x轴、y轴和z轴三个方向磁场强度。
9.在上述任一方案中优选的是，信号处理单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、运算放大器，第二电阻的一端与第一电阻的一端连接，第二电阻的另一端与第一电容的一端和第三电阻的一端连接，第三电阻的另一端与运算放大器的同向输入端和第二电容的一端连接，运算放大器的输出端与第四电阻的一端和第五电阻的一端连接，运算放大器的正侧电源端引脚与第三电容的一端连接，运算放大器的负侧电源端引脚、第一电容的另一端、第二电容的另一端和第三电容的另一端接地。
10.在上述任一方案中优选的是，还包括输出转接单元和电源，输出转接单元的输入
端与信号采集处理单元的输出端连接，以输出同步信号，电源输出端与信号采集处理单元的电源输入端连接，以向信号采集处理单元供电。
11.在上述任一方案中优选的是，还包括外壳，外壳材料为高导磁材料。
12.本实用新型相对于现有技术的有益效果为：
13.1、本实用新型采集的局部放电同步信号无需连接其他装置，能够对电网的高压电流进行非接触式的采集，利用3个tmr传感器，置于三维空间，以分别测量x轴、y轴和z轴三个方向磁场强度，保证了采集的安全，采集信号完整，将采集后的信号转换为三路同步信号，最后通过信号采集处理单元选取最优的信号输出，测量数据更精确。
14.2、本实用新型结构简单，使用安全，通过前置滤波器和信号处理单元，抑制其它的噪声信号，保证同步信号的准确性，进而使得局部放电的测量准确性提高，波整形单元将信号转换为方波信号，并对信号幅值进行限制，能够保护后面的信号采集处理单元不会因为电压过大而损坏，保证电网的稳定运行，节约更多的成本资源。
附图说明
15.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
16.图1为按照本实用新型一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置的结构框图；
17.图2为按照本实用新型一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置图1中所示信号处理单元的电路原理图；
18.图3为按照本实用新型一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置tmr传感器的位置图；
19.其中附图标记：1-tmr传感器，2-前置滤波器，3-信号处理单元，4-方波整形单元，5-信号采集处理单元，6-输出转接单元，7-电源，8-电路板，9-信号测量处理模块。
具体实施方式
20.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
21.如图1所示，按照本实用新型的一优选实施例的一种基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置，包括：至少一路磁场信号测量处理模块9和信号采集处理单元5，其中，每路磁场信号测量处理模块9的输出端均与信号采集处理单元5的输入端连接。
22.每路磁场信号测量处理模块9包括：tmr传感器1、前置滤波器2、信号处理单元3、和方波整形单元4，tmr传感器1的输出端与前置滤波器2的输入端连接，以由前置滤波器2对tmr传感器1测量得到的磁场信号转换后的差分信号进行滤波降噪，前置传感器输出端与信号处理单元3输入端连接，以由信号处理单元3对滤波降噪后的差分信号进行放大处理，信号处理单元3输出端与方波整形单元4输入端连接，以由方波整形单元4将放大处理后的差分信号转换为方波信号，方波整形单元4的输出端与信号采集处理单元5输入端连接。
23.信号采集处理单元5与每路磁场信号测量处理模块9中的方波整形单元4输出端连接，以接收来自每路方波整形单元4的方波信号，并进行比较处理，选取最优信号作为同步信号。
24.本实用新型中的tmr传感器1将感应电力系统中高压电流产生的电磁波信号从而产生差分信号，前置滤波器2对差分信号进行滤波处理降低噪声信号，滤除空间中的磁场产生的噪声信号，信号处理单元3对降噪的信号进行放大处理，提升信号的信噪比，方波整形单元4将放大处理后的信号转换为方波信号，并对信号幅值进行限制，能够保护后面的信号采集处理单元5不会因为电压过大而损坏，信号采集处理单元5采集并处理完成的三组方波信号，信号采集处理单元5将对处理的三组信号进行模拟数字转换，并对三组信号进行比较处理，选取信噪比最好的一组作为同步信号进行使用；采集局部放电同步信号无需连接其他装置，能够对电网的高压电流进行非接触式的采集，安全性高，抗干扰性强，通过信号采集处理单元5选取最优的信号输出，测量数据更精确。
25.进一步的，磁场信号测量处理模块9的数量可以为1个、2个、3个或多个。
26.具体的，如图3所示，当磁场信号测量处理模块9的数量为3个时，基于tmr隧道磁阻的局部放电同步信号采集装置共包括3个tmr传感器1，置于三维空间，以分别测量x轴、y轴和z轴三个方向磁场强度，产生三组差分信号，电力系统中的电为交流电，根据麦克斯韦电磁场理论可知为变化的电场产生磁场，因此在空间中存在着变化的磁场，可由tmr传感器1测得，并转换成差分信号输出。
27.tmr传感器1分别焊接在电路板8上，接收来自不同方向的信号，电路板8上也集成了前置滤波器2、信号处理单元3、方波整形4单元和信号采集处理单元5。
28.具体的，信号采集处理单元5采用stm32h743vit6型号芯片。
29.进一步的，如图2所示，信号处理单元3包括第一电阻r11、第二电阻r14、第三电阻r15、第四电阻r13、第五电阻r16、第六电阻r18、第一电容c14、第二电容c15、第三电容c13、运算放大器u3，第二电阻r14的一端与第一电阻r11的一端连接，第二电阻r14的另一端与第一电容c14的一端和第三电阻r15的一端连接，第三电阻r15的另一端与运算放大器u3的同向输入端和第二电容c15的一端连接，运算放大器u3的输出端与第四电阻r13的一端和第五电阻r16的一端连接，运算放大器u3的正侧电源7端引脚与第三电容c13的一端连接，运算放大器u3的负侧电源7端引脚、第一电容c14的另一端、第二电容c15的另一端和第三电容c13的另一端接地。
30.具体的，还包括输出转接单元6和电源7，输出转接单元6的输入端与信号采集处理单元5的输出端连接，以输出同步信号，电源7输出端与信号采集处理单元5的电源7输入端连接，以向信号采集处理单元5供电。
31.进一步的，还包括外壳，外壳材料为高导磁材料。
32.本实用新型的工作原理为：将本实用新型置于局部放电的电网附近，三个tmr传感器1分别测量三个不同方向上的磁场强度信号，输出三路差分信号，前置滤波器2对差分信号进行滤波处理将噪信号，信号处理单元3对降噪的信号进行放大处理，提升信号的信噪比，方波整形单元4将放大处理后的信号转换为方波信号，并对信号幅值进行限制，信号采集处理单元5将采集并处理完成的三组方波信号，对三组信号进行比较处理，选取信噪比最好的一组同步信号输出。
33.本实用新型能够对电网的高压电流进行非接触式的采集，并转换为同步信号，能够抑制其他的噪声信号，保证同步信号的准确性，进而使得局部放电的测量准确性提高，保证电网的稳定运行。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
36.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。