CN100375902C - 电磁继电器动态特性的测试方法 - Google Patents

Abstract

电磁继电器动态特性的测试方法。它涉及用于测试并记录电磁继电器衔铁运动特性的方法。步骤：一、用照明装置(2)照射在衔铁(1)表面，反射出来的光线投射在成像装置(4)的表面上，在图像传感器(5)上成像；二、把(5)所提取的信号经过A/D转换后存储；三、给电磁继电器(11)通电使(1)运动，采集并记录(1)在各运动位置的数据信号；四、把(1)各运动位置的数据信号进行去噪、滤波和增强等处理；五、把(1)各运动位置的数据信号拟合成完整的运动特性曲线。本方法不在继电器上附加任何辅助测量工具，属于真正的非接触测量；通过软件对图像进行去噪、滤波、图像增强和阈值选取等操作，更有利于将有用信号提取出来。

Description

电磁继电器动态特性的测试方法

技术领域：

本发明涉及一种用于测试电磁继电器动态特性的方法。

背景技术：

电磁继电器的工作特性分为静态特性和动态特性，根据静态特性可以判定电磁系统在一定的激磁电压或电流下能否可靠地动作或释放，但不能反映电磁系统的时间特性，也无法反映其电磁参量和机械参量在衔铁运动过程中的变化情况。工程技术上不仅要求所设计的继电器吸合时间、释放时间在规定范围内，还要求根据具体情况来延缓或加快吸合过程或释放过程，使其具有高速、高可靠性和高寿命等特点，因此必须减少运动部件的机械磨损和触头的电气磨损，而欲达到此目的就必须研究电磁继电器的动态特性。电磁系统的动态特性可以通过记录、分析衔铁的运动特性并根据它进行理论分析来实现。上世纪90年代以来，国内一些大专院校和研究部门与继电器生产厂家合作进行了继电器动态特性的研究工作。福州大学研制了光机电电磁电器动态测试装置，该测量装置采用基于CCD的CCD非接触光电检测技术测量衔铁位移，在电磁系统可动部件的骨架上嵌入带狭缝的薄片，将衔铁的运动部分引出外壳；再通过激光平行光源照射，使其成像在CCD表面，再经过处理得到衔铁的位移随时间变换的曲线；采用检测与信号放大一体化的仪表级微切削式硅传感器来测量加速度，应用表面贴装工艺，将传感器沿运动方向固定在衔铁的几何中心，可检测各种规格的继电器电器(特别是小型继电器电器)的加速度。该方法在测量衔铁位移和加速度时，都对继电器的运动部分(衔铁)附加了额外的辅助测量工具，因此，该测量方法实质上仍属于接触性测量方法，不可避免的要对衔铁的运动特性产生影响。南京电力高等专科学校研制了小型电磁继电器动态特性测试系统，该测试系统采用激光光学系统、高速线阵CCD图像传感器和单片机控制系统等部分组成衔铁位移测试系统，较精确地测出了电磁继电器的衔铁位移与时间的关系，从而解决了电磁继电器的动态特性测试问题。该方法只适合于衔铁运动部分可以透过光线成像在CCD感光单元上的拍合式继电器，而且其直接通过二值化电路将测得的模拟信号转换成数字信号，阈值电压的高低直接影响到其测量精度。以上这两种测试方法都是采用透射法来测量衔铁位移，具有一定的缺陷和局限性。1995年2月《电测与仪表》杂志公开了《光纤传感器在小型继电器特性测试中的应用》，该方案中传感器只能放置在衔铁运动的正对面，存在只能采集被测继电器衔铁运动正对面信息的局限性缺陷。

发明内容：

本发明为了克服已有技术只能采集被测继电器衔铁运动正对面信息的局限性缺陷。本方法通过下述步骤实现：一、用照明装置2照射在电磁继电器11的衔铁1表面，反射出来的光线投射在成像装置4的表面上，投射在成像装置4表面上的光线透过成像装置4后在图像传感器5上成像；二、把图像传感器5所提取的信号通过A/D转换电路进行A/D转换后存储起来；三、给电磁继电器11通电使衔铁1运动，按照相等的时间间隔分别采集并记录衔铁1在各运动位置的数据信号；四、把衔铁1各运动位置的数据信号进行去噪声、滤波等数字图像处理；五、把原来离散化的衔铁1各运动位置的数据信号拟合成完整的曲线后进行后续分析工作。本发明方法采用一种基于图像传感器的非接触测量方法，通过合理的光路结构，得到电磁继电器衔铁1在动作过程中与时间对应的位移量，再利用数字图像处理技术提取出有用信号，将其校正、二值化后拟合成运动特性曲线。本方法不在继电器上附加任何辅助测量工具，属于真正的非接触测量；采用反射法来测量衔铁位移特性，反射式光路不再局限于衔铁运动部分可以透过光线成像在图像传感器上的拍合式继电器，可对多种继电器进行测量；不直接做成硬件二值化电路，而是通过A/D转换电路将由图像传感器采集到的灰度信号转换成数字信号，将这些数字信号先记录下来再利用计算机进行分析和处理。由于照明光源、背景环境、线路传输等原因不可避免地要产生噪声信号，可以通过美国Mathworks公司的软件MATLAB对这个原始图像进行去噪、滤波、图像增强和阈值选取等操作，更有利于将有用信号提取出来。

附图说明：

图1是本发明光路的结构示意图，图2是本发明实施方式一的原理框图。

具体实施方式：

具体实施方式一：下面结合图1和图2具体说明本实施方式。本实施方式的步骤如下：一、用照明装置2照射在电磁继电器11的衔铁1表面，反射出来的光线投射在成像装置4的表面上，投射在成像装置4表面上的光线透过成像装置4后在图像传感器5上成像；二、把图像传感器5所提取的信号通过A/D转换电路进行A/D转换后存储起来；三、给电磁继电器11通电使衔铁1运动，按照相等的时间间隔分别采集并记录衔铁1在各运动位置的数据信号；把图像传感器5所采集到的位置信息(模拟信号)通过A/D转换电路7转换后存储到数据存储部分8；电磁继电器11通电工作是在驱动控制部分6的控制下进行的，驱动控制部分6控制使电磁继电器11、A/D转换电路7和图像传感器5三者协调工作；四、把衔铁1各运动位置的数据信号进行去噪声、滤波等数字图像处理；五、把原来离散化的衔铁1各运动位置的数据信号拟合成完整的曲线后进行后续分析工作。图像传感器5采用东芝公司的线阵CCD产品，其型号TCD1209D，照明系统2采用CCS公司的LED平行光源，成像装置4采用体视显微镜。图2中：11——电磁继电器，2——照明装置，3——三维机械定位装置，4——成像装置，5——图像传感器，6——驱动控制部分，7——A/D转换电路，8——数据存储部分，9——图像处理，10——运动特性曲线拟合。系统工作时，由2给11提供照明，通过3来对11、4和5进行精确定位，采用反射法使从11的运动部分反射回来的光经4成像在5的表面；继续用3调整11的位置，使得5接收到比较好的图像信号；通过6来控制11、5和7的协调工作，使11的动作时间与7的转换时间尽量同步；7转换后的数字信号存储在8里，经9得到11运动部分的离散运动特性数据，对该数据进行理论校正，再经10得到运动特性曲线。三维机械定位装置3选用现成的万能转台等能够实现三维空间位置移动和姿态旋转的三维机械定位装置或自已制作定位、进给装置。三维机械定位装置3也可以采用显微镜的载物台和自制的继电器装卡机构。

具体实施方式二：照明装置2选用钨丝白炽灯、卤钨灯、气体放电灯、发光二极管或激光器等光源；图像传感器5选用CCD图像传感器、CMOS图像传感器等光电转换器件；成像装置4选用体视显微镜或生物显微镜等光学镜头；成像装置4、图像传感器5采用干涉法产生干涉条纹，再用光电转换器件来接收该条纹。其它步骤与实施方式一相同。

Claims (5)

1.电磁继电器动态特性的测试方法，其特征在于它通过下述步骤实现：一、用照明装置(2)照射在电磁继电器(11)的衔铁(1)表面，反射出来的光线投射在成像装置(4)的表面上，投射在成像装置(4)表面上的光线透过成像装置(4)后在图像传感器(5)上成像；二、把图像传感器(5)所采集到的信号通过A/D转换电路经过A/D转换后存储起来；三、给电磁继电器(11)通电使衔铁(1)运动，按照相等的时间间隔分别采集并记录衔铁(1)在各运动位置的数据信号；四、把衔铁(1)各运动位置的数据信号进行去噪声、滤波数字图像处理；五、把原来离散化的衔铁(1)各运动位置的数据信号拟合成完整的曲线后进行后续分析工作。

2.根据权利要求1所述的电磁继电器动态特性的测试方法，其特征在于电磁继电器(11)固定在能使电磁继电器(11)完成三维空间位置移动和姿态旋转的机械定位装置上。

3.根据权利要求1所述的电磁继电器动态特性的测试方法，其特征在于图像传感器(5)选用CCD图像传感器、CMOS图像传感器或摄像机。

4.根据权利要求1所述的电磁继电器动态特性的测试方法，其特征在于照明装置(2)选用钨丝白炽灯、卤钨灯、气体放电灯、发光二极管或激光器。

5.根据权利要求1所述的电磁继电器动态特性的测试方法，其特征在于成像装置(4)选用体视显微镜或生物显微镜。

Images