CN106052850B - 一种微风振动传感器的检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及检测技术领域，特别涉及一种微风振动传感器的检测装置及方法，装置包括电机控制器，电机，椭圆振子和微风振动传感器均置于所述低温箱中，根据控制变换低温箱体中的温度，所述电机在电机控制器的控制下带动所述椭圆振子转动，所述微风振动传感器的振动梁抵触于所述椭圆振子，随着所述椭圆振子的转动而振动，所述微风振动传感器采集所述振动的振动数据。由以上本申请实施例提供的技术方案可见，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
Description
技术领域
本申请涉及检测技术领域，特别涉及一种微风振动传感器的检测装置及方法。
背景技术
导线在风载作用下的振动，根据振幅和频率的不同，大致可分为：高频微幅的微风振动、中频中幅的尾流驰振和低频大幅的舞动。以上三种振动都会给输电线路造成危害，其中以微风振动发生得最为频繁。微风振动具有高频性和持续性的特点，主要由卡门涡街引起，对于多分裂导线的微风振动，则同时涉及卡门涡街与尾流效应。
输电线路导地线的微风振动是导致其疲劳损伤的主要原因，持续的微风振动会导致导、地线断股，金具损坏和防振器滑落等安全事故，尤其对于大跨越架空输电线路，由于档距大、挂点高、张力高、导线截面大、水面平坦开阔等特点，风载荷输入导线的动能大，振动更为严重。另外，大跨越在输电线路中具有“咽喉”的重要地位，属于架空线路中抗风振的薄弱环节，具有易于风振、难以防振的特点，一直是微风振动防治的重点。
微风振动监测装置在输电线路微风振动监测领域中有着广泛应用。由于我国幅员辽阔，地貌特征千差万别，属于复杂多变的大陆性气候，大部分输电网需要穿过高原、山地、盆地等气候复杂恶劣的区域，因此，在冰雪、冻雨等极寒的气象条件下，微风振动监测装置的低温运行成为不可避免的问题。
微风振动传感器的准确度是监测装置可靠性的基本技术要求，然而，由于严酷低温环境下(-40～-55℃)，常用的激振器和标准检验仪器都无法正常工作。
发明内容
为了解决现有技术中微风振动传感器检测不完善，对于各种恶劣环境下无法进行检测的问题，本发明实施例提出了一种微风振动传感器的检测装置及方法，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
本发明实施例一种微风振动传感器的检测装置，包括：
低温箱，电机控制器，电机，椭圆振子，微风振动传感器；
所述电机控制器，电机，椭圆振子和微风振动传感器均置于所述低温箱中，根据控制变换箱体中的温度；
所述电机在电机控制器的控制下带动所述椭圆振子转动，所述微风振动传感器的振动梁抵触于所述椭圆振子，随着所述椭圆振子的转动而振动，所述微风振动传感器采集所述振动的振动数据。
本发明实施例还提供了一种微风振动传感器的检测方法，包括：
设定检测装置低温箱的温度，使所述检测装置的温度稳定；
设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据；
计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据；
根据所述振动数据和所述理论振动数据进行分析。
由以上本申请实施例提供的技术方案可见，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
当然实施本申请的任一产品或者方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本申请实施例一种微风振动传感器的检测装置结构示意图；
图2所示为本发明实施例一种微风振动传感器的检测方法的流程图；
图3所示为本发明实施例的检测装置结构示意图；
图4所示为本发明实施例一种利用上述检测装置对微风振动传感器进行检测的方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1所示为本申请实施例一种微风振动传感器的检测装置结构示意图，在本图中描述了检测装置的基本结构，通过该装置可以模拟现实野外场景中严苛的温度条件，在该条件中对微风振动传感器进行测试可以确保检测的准确性。
具体包括低温箱101，电机控制器102，电机103，椭圆振子104，微风振动传感器105；
所述电机控制器102，电机103，椭圆振子104和微风振动传感器105均置于所述低温箱101中，根据控制变换箱体中的温度；
所述电机103在电机控制器102的控制下带动所述椭圆振子104转动，所述微风振动传感器105的振动梁抵触于所述椭圆振子104，随着所述椭圆振子104的转动而振动，所述微风振动传感器105采集所述振动的振动数据。
作为本发明的一个实施例，所述电机103通过联轴器106与所述椭圆振子104相连接，所述椭圆振子104固定于第一固定端107进行转动。
作为本发明的一个实施例，所述微风振动传感器105固定于支撑杆108，所述支撑杆108固定于第二固定端109，所述支撑杆108与所述椭圆振子104同轴心。
作为本发明的一个实施例，所述支撑杆108为圆形，半径与椭圆振子104短轴半径相同。
作为本发明的一个实施例，所述支撑杆108与所述椭圆振子104为各向同性金属材料。
作为本发明的一个实施例，所述第一固定端107和第二固定端109为各向同性金属材料。
作为本发明的一个实施例，所述椭圆振子104的长轴半径大于短轴半径，并小于或等于短轴半径的2倍。
例如，椭圆振子104的长轴半径可以为短轴半径的1.5倍。
作为本发明的一个实施例，所述低温箱101的变温范围为[-55℃，-40℃]。
例如可以为-40℃、-50℃或-55℃。
作为本发明的一个实施例，还包括计算单元110，与所述微风振动传感器105相连接，用于记录所述微风振动传感器105采集到的振动数据，并计算所述低温箱101温度变化后所述检测装置中各部件的变形，以及理论振动数据，根据所述振动数据和所述理论振动数据进行分析。
通过本发明的装置，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
如图2所示为本发明实施例一种微风振动传感器的检测方法的流程图，在本图中描述了利用上述图1所示实施例中的检测装置对微风振动传感器在各种环境温度下的工作状态，通过对多种环境温度以及不同振动幅度的检测，可以判断出该微风振动传感器是否测量准确。
具体包括步骤201，设定检测装置低温箱的温度，使所述检测装置的温度稳定。
步骤202，设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据。
步骤203，计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据。
步骤204，根据所述振动数据和所述理论振动数据进行分析。
作为本发明的一个实施例，所述设定检测装置低温箱的温度区间为[-55℃，-40℃]。
例如可以为-40℃、-50℃或-55℃，在每一种温度环境下进行步骤202-步骤204。
作为本发明的一个实施例，设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据中进一步包括，设定所述检测装置电机的多个转速，分别记录微风振动传感器采集的多个转速下的振动数据，其中所述振动数据包括振动幅值和振动频率。
其中，所述振动频率可以通过转速得到，例如电机转速为600r/min，1200r/min，1800r/min，相应的振动频率为10Hz，30Hz，50Hz。
作为本发明的一个实施例，计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据中进一步包括，根据A＝b-a-δ计算理论振动数据中的振动幅值，其中，A为理论振动数据中的振动幅值，b为检测装置中椭圆振子在常温下的长轴半径，a为所述检测装置中椭圆振子在常温下的短轴半径，δ为所述检测装置中椭圆振子在设定温度中的长轴半径变化量；所述理论振动数据中的频率通过所述电机转速求得。
作为本发明的一个实施例，所述检测装置中椭圆振子的长轴半径大于短轴半径，并长轴半径小于或者等于短轴半径的3倍。
作为本发明的一个实施例，根据所述振动数据和所述理论振动数据进行分析中进一步包括，将所述振动数据与所述理论振动数据进行比较，如果差值小于预设的门限值，则输出所述微风振动传感器正常的结果，否则输出不正常的结果。
通过本发明的方法，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
如图3所示为本发明实施例的检测装置结构示意图，在该图中未显示低温箱，以及计算单元，在该图中可以看出电机控制器301可以为PWM脉冲调制单元，控制电机302通过联轴器303带动可旋转的固定于第一固定端304的椭圆振子305转动，根据设定的转速PWM脉冲调制单元输出控制信号电机302开始转动后，椭圆振子305沿着联轴器303的轴心转动，由于椭圆振子305的长轴半径与短轴半径不同，振动梁306抵触于所述椭圆振子305的边缘，随着该椭圆振子305在转动的过程中上下起伏，从而将振动幅值传递给微风振动传感器307，通过该微风振动传感器307采集到振动幅值的同时还能够采集到振动频率，该振动频率就是由电机302的转速决定的。所述微风振动传感器307固定于支撑杆308之上，支撑杆308为圆形，并且半径与椭圆振子305的短轴半径相同，该支撑杆308固定于第二固定端309，所述支撑杆308与椭圆振子305共轴心，并且第一固定端304、第二固定端309为各向同性金属材料，或者为相同的材料(例如非金属)构成，所述椭圆振子305与所述支撑杆308也是为各向同性金属材料，或者为相同的材料(例如非金属)构成，这样能够保证在温度变化时，各个部件的形变均相同，从而可以保证振动幅值以及振动频率的检测的准确性。所述的PWM脉冲调制单元301、电机302、第一固定端304和第二固定端309均固定于底座310之上，其中第一固定端304和第二固定端309之间间距130mm-160mm，固定端与底座310刚性固定，并垂直安装于底座，后期通过计算单元进行理论振动数据与微风振动传感器采集到的振动数据进行分析时，该计算单元可以为单片机或者计算机，或者具有独立运算功能的芯片。
如图4所示为本发明实施例一种利用上述检测装置对微风振动传感器进行检测的方法流程图，在本图中描述了检测的过程，针对多种温度环境、椭圆振子长轴半径的调整，电机转速的调节控制，可以检测该微风振动传感器在各种条件下是否能够准确、正常的工作。
包括步骤401，设定低温箱的温度，对微风振动传感器进行调零。
其中，在本步骤中，将低温箱设定为-40℃，保持3个小时，待低温箱中的全部部件整体温度均匀后，对微风振动传感器进行调零，所述的调零步骤也就是对该设备进行初始化，例如调节微风振动传感器的位置，以使得振动梁位于椭圆振子的短轴切线位置；或者由电机控制，调整椭圆振子缓慢转动，使长半轴保持水平，此时微风振动传感器的读数应为零。
在本步骤中还需要根据检测的需求选择合适的椭圆振子安装于第一固定端与联轴器连接，例如本次检测中需要振动幅值为1.5倍的短轴长度，因此选择长轴半径b等于1.5倍短轴半径的椭圆振子。
步骤402，由PWM脉冲调制器向电机输出转速控制信号。
在本次检测中，可以输入180r/min的转速，电机通过联轴器带动椭圆振子转动，由于椭圆振子的长轴半径和短轴半径不同，因此沿着椭圆振子的边缘会产生高低起伏，微风振动传感器的振动梁沿着椭圆振子的边缘上下起伏，从而将振动数据传递给传感器。
步骤403，记录微风振动传感器采集的振动数据。
所述振动数据包括振动幅值和振动频率。
步骤404，通过PWM脉冲调制器向电机输出不同的转速控制信号，并记录微风振动传感器采集到的振动数据。
在本步骤中，可以通过PWM脉冲调制器控制电机转速提升至600r/min，1200r/min，1800r/min和3000r/min，分别记录下相应转速下的微风振动传感器采集到的振动数据。
步骤405，调节低温箱的温度，重复上述步骤401至步骤404。
在本步骤中，可以将低温箱设置为-50℃，保持3小时，待装置整体温度均匀，观察是否有数据漂移，调零，并重复步骤402至步骤404。
还可以继续将环境温度将为-55℃，保持3小时，待装置整体温度均匀，观察是否有数据漂移，调零，并重复步骤402至步骤404。
步骤406，更换椭圆振子，重复上述步骤401至步骤405。
在本步骤中可以更换为b＝2a的椭圆振子，或者还可以根据检测需要更换为其它长短轴比例的椭圆振子。所述椭圆振子和第一固定端之间采用可拆卸的连接方式。
步骤407，计算不同的椭圆振子在不同温度环境下的形变。
其中，在某个温度中长轴半径的变化量为δ。
步骤408，计算某个温度环境下椭圆振子产生的理论振动数据。
在本步骤中，理论振动数据包括理论振动幅值和振动频率，可以采用A＝b-a-δ计算理论振动数据中的振动幅值，其中A为理论振动数据中的振动幅值，b为检测装置中椭圆振子在常温下的长轴半径，a为所述检测装置中椭圆振子在常温下的短轴半径，δ为所述检测装置中椭圆振子在设定温度的长轴半径变化量；所述理论振动数据中的频率通过所述电机转速求得。
步骤409，将理论振动数据与前述记录的微风振动传感器采集到的振动数据进行比较。
例如，可以将理论振动数据与振动数据做差，判断差值是否超过门限值，如果超过门限值则向显示器输出不合格的信息，如果小于门限值则输出合格的信息；或者还可以通过理论振动数据与振动数据相除，得到两者之间的比例关系，判断该比例关系是否超过门限值来进行检测分析。
通过上述本申请实施例中的方法及装置，可以模拟各种温度环境，采集微风振动传感器在各种环境温度下的振动数据，并且根据在多种温度环境下的振动数据，进而判断该微风振动传感器是否能够正常工作。
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (13)
1.一种微风振动传感器的检测装置，其特征在于包括：
低温箱，电机控制器，电机，椭圆振子，微风振动传感器；
所述电机控制器，电机，椭圆振子和微风振动传感器均置于所述低温箱中，根据控制变换低温箱体中的温度；
所述电机在电机控制器的控制下带动所述椭圆振子转动，所述微风振动传感器的振动梁抵触于所述椭圆振子，随着所述椭圆振子的转动而振动，所述微风振动传感器采集所述振动的振动数据；
还包括计算单元，与所述微风振动传感器相连接，所述计算单元用于设定检测装置低温箱的温度，使所述检测装置的温度稳定；设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据；计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据；将所述振动数据与所述理论振动数据进行比较，如果差值小于预设的门限值，则输出所述微风振动传感器正常的结果，否则输出不正常的结果。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电机通过联轴器与所述椭圆振子相连接，所述椭圆振子固定于第一固定端进行转动。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述微风振动传感器固定于支撑杆，所述支撑杆固定于第二固定端，所述支撑杆与所述椭圆振子同轴心。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑杆为圆形，半径与椭圆振子短轴半径相同。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支撑杆与所述椭圆振子为各向同性金属材料。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一固定端和第二固定端为各向同性金属材料。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述椭圆振子的长轴半径大于短轴半径，并小于或等于短轴半径的3倍。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述低温箱的变温范围为[-55℃，-40℃]。
9.一种微风振动传感器的检测方法，其特征在于应用于上述权利要求1至8任意一项的检测装置，该方法包括：
设定检测装置低温箱的温度，使所述检测装置的温度稳定；
设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据；
计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据；
将所述振动数据与所述理论振动数据进行比较，如果差值小于预设的门限值，则输出所述微风振动传感器正常的结果，否则输出不正常的结果。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述设定检测装置低温箱的温度区间为[-55℃，-40℃]。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，设定所述检测装置的电机转速，记录微风振动传感器采集的振动数据中进一步包括，设定所述检测装置电机的多个转速，分别记录微风振动传感器采集的多个转速下的振动数据，其中所述振动数据包括振动幅值和振动频率。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，计算设定温度时所述检测装置中各部件的变形值，得到相应的理论振动数据中进一步包括，根据A＝b-a-δ计算理论振动数据中的振动幅值，其中，A为理论振动数据中的振动幅值，b为检测装置中椭圆振子在常温下的长轴半径，a为所述检测装置中椭圆振子在常温下的短轴半径，δ为所述检测装置中椭圆振子在设定温度中长轴半径变化量；所述理论振动数据中的频率通过所述电机转速求得。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检测装置中椭圆振子的长轴半径大于短轴半径，并长轴半径小于或者等于短轴半径的3倍。
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