CN107402225A - 射频电磁弛豫特性测量系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测设备，尤其是一种射频电磁弛豫特性测量系统。该系统包括夹钳式测量传感器、信号测量系统、WIFI通信系统和实现无线远程操控测量及任务分配的终端。其中，所述夹钳式测量传感器，用于夹持在复合绝缘子伞裙上进行测量；所述信号测量系统，用于对传感器施加激励以及采集信号；所述WIFI通信系统，用于硬件测量部分和终端之间的通信，并对数据进行分析处理，所述终端，用于发出控制指令。由于采用上述技术方案，本发明具有结构简单，使用方便，测量精度高，可大幅度降低一线工人的劳动强度，适合大范围推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测设备，尤其是一种射频电磁弛豫特性测量系统。
背景技术
复合绝缘子在电力系统中的应用越来越广泛，但是随着时间的推移，复合绝缘子会逐渐老化，其机械性能和绝缘性能都会下降，会威胁到电力系统的安全稳定运行。因此，如何有效的测量其老化状态，评估其绝缘性能对于电力系统具有重要的意义。目前，输电线路中的复合绝缘子伞裙材料的主要成分是聚二甲基硅氧烷（PDMS），重复的硅氧键为主链，硅原子上连接有甲基以及活性较强的乙烯基。虽然硅氧键具有强极性，但是受分子式外侧分布的为非极性甲基基团的屏蔽而使整个硅橡胶伞裙表面呈现出很好的憎水性。但是硅橡胶复合绝缘子如果长期处在恶劣的自然环境以及电网过电压的作用下，Si-C 键、Si-O 键的键能减弱，而且复合绝缘子经过高能量的紫外线照射以及其他物理化学作用后分子中的化学键容易发生断裂，使部分的基团与主链断开，绝缘子逐渐老化，绝缘性能开始下降，会影响整个电网。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，检测方面，精度高的射频电磁弛豫特性测量系统。
本发明的技术方案是：一种射频电磁弛豫特性测量系统，该系统包括夹钳式测量传感器、信号测量系统、WIFI通信系统和终端；
其中，所述夹钳式测量传感器，用于夹持在复合绝缘子伞裙上进行测量；所述信号测量系统，用于对传感器施加激励以及采集信号，并对数据进行分析处理；所述WIFI通信系统，用于硬件测量部分和终端之间的通信，所述终端，用于发出控制指令。
进一步，所述夹钳式测量传感器部分包括传感器部分和夹钳，所述传感器部分设置在所述夹钳的端部；
其中，所述传感器部分包括铝壳体、永磁体结构、射频线圈和阻抗匹配和调谐电路，所述永磁体结构设置在所述铝壳体内部，所述射频线圈设置在所述永磁体结构上端，所述阻抗匹配和调谐电路一端与所述射频线圈连接，另一端通过同轴电缆线与信号测量系统的同轴电缆线接口连接。
进一步，所述永磁体结构由多个沿轴向磁化的圆柱形磁体在圆周上等间隔排列组成，圆柱磁棒与处置方向之间的倾斜角度10-20°，通过阻抗匹配和调谐电路对射频线圈的阻抗进行调节，使线圈的阻抗和同轴电缆连接线的阻抗相匹配，使能量传输效率最大化。
进一步，所述射频线圈为采用花瓣状结构，其中一圈的结构如下：由六段短圆弧和两端长圆弧构成，由六段短圆弧和两段长圆弧构成，六段所述短圆弧等距围成近似圆形，通过两段所述长圆弧连接。
进一步，所述阻抗匹配和调谐电路采用π形电容电路，所述π形电容电路包括第一电容Cm、第二电容Cm和电容Ct；
其中，所述第一电容Cm和第二电容Cm分别连接在所述线圈电感Lcoil和线圈电阻Rcoil两端，所述电容Ct与所述第一电容Cm和第二电容Cm并联。
进一步，所述前端模块用于实现发送和接收状态的切换；所述前端模块包括发送/接收转换电路，所述发送/接收转换电路与所述同轴电缆线接口连接；
所述发送模块用于实现核磁共振激励脉冲序列的产生以及功率放大，所述发送模块包括DDS发生器、D/A转换器和功率放大器，所述DDS发生器通过D/A转换器与功率放大器连接，所述功率放大器与发送/接收转换电路连接；
所述接收模块用于实现核磁共振回波信号的测量；所述接收模块包括低前置放大电路、增益调节电路，A/D采样电路以及数字相敏解调模块；
所述前置放大电路与所述增益调节电路连接，所述增益调节电路与所述A/D采样电路连接，A/D采样电路与所述数字相敏解调模块连接，数字相敏解调模块与所述辅助模块连接；
所述辅助模块，用于实现测量数据的存储，辅助模块通过所述WIFI通信系统与所述终端连接。
进一步，所述终端为手机或其他移动通信设备。
本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明具有体积小，结构简单，使用方便，测量精度高，可适应不同的环境，实现远程控制，大幅度降低一线工人的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的射频电磁弛豫特性测量系统的结构示意图。
图2为本发明的传感器部分的结构示意图。
图3为本发明的磁体结构的布置示意图。
图4位本发明的射频线圈的结构示意图。
图5为静态磁场B0在目标区域的矢量分布图。
图6为静态磁场B0在目标区域的幅值分布图。
图7为射频磁场B1在目标区域的矢量分布图。
图8为射频磁场B1在目标区域的幅值分布图。
图9为本发明的阻抗匹配和调谐电路的逻辑框图。
图10为本发明的信号测量系统的电路逻辑框图。
图中：
1．传感器部分，1-1.铝壳体, 1-2.永磁体结构, 1-3.射频线圈, 1-4 .阻抗匹配和调谐电路,2.夹钳, 3.信号测量系统, 4.WIFI通信系统, 5.同轴电缆线，6.短圆弧, 7.长圆弧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
如图1所示，本发明一种射频电磁弛豫特性测量系统，该系统包括夹钳式测量传感器、信号测量系统、WIFI通信系统和终端；
其中，所述夹钳式测量传感器，用于夹持在复合绝缘子伞裙上进行测量；所述信号测量系统，用于对传感器施加激励以及采集信号，并对数据进行分析处理；所述WIFI通信系统，用于硬件测量部分和终端之间的通信，所述终端，用于发出控制指令。
所述夹钳式测量传感器部分包括夹钳和传感器部分，所述传感器部分设置在所述夹钳端部，所述传感器部分包括铝壳体、永磁体结构、射频线圈和阻抗匹配和调谐电路，所述永磁体结构设置在所述铝壳体内部，所述射频线圈设置在所述永磁体结构上端，所述阻抗匹配和调谐电路一端与所述射频线圈连接，另一端通过同轴电缆线与信号测量系统数据连接，如图2所示。
所述永磁体结构由多个沿轴向磁化的圆柱形磁体在圆周上等间隔排列组成，圆柱磁棒与处置方向之间的倾斜角度10-20°，在磁体上方产生均匀度较好的静态磁场B0；通过夹钳调节传感器所夹持的位置；射频线圈可产生和静态磁场B0正交的射频磁场B1；通过阻抗匹配和调谐电路对射频线圈的阻抗进行调节，使线圈的阻抗和同轴电缆连接线的阻抗相匹配，使能量传输效率最大化，如图3所示。
所述射频线圈为采用花瓣状结构，其中一圈的结构如下：由六段短圆弧和两端长圆弧构成，由六段短圆弧和两段长圆弧构成，六段所述短圆弧等距围成近似圆形，通过两段所述长圆弧连接。如图4所示。
所述阻抗匹配和调谐电路采用π形电容电路，所述π形电容电路包括第一电容Cm、第二电容Cm和电容Ct；
其中，所述第一电容Cm和第二电容Cm分别连接在所述线圈电感Lcoil和线圈电阻Rcoil两端，所述电容Ct与所述第一电容Cm和第二电容Cm并联，如图9所示。
所述发送模块用于实现核磁共振激励脉冲序列的产生以及功率放大，所述发送模块包括DDS发生器、D/A转换器和功率放大器，所述DDS发生器通过D/A转换器与功率放大器连接，所述功率放大器与发送/接收转换电路连接；
所述接收模块用于实现核磁共振回波信号的测量；所述接收模块包括低前置放大电路、增益调节电路，A/D采样电路以及数字相敏解调模块；
所述前置放大电路与所述增益调节电路连接，所述增益调节电路与所述A/D采样电路连接，A/D采样电路与所述数字相敏解调模块连接，数字相敏解调模块与所述辅助模块连接，如图10所示
所述辅助模块，用于实现测量数据的存储，辅助模块通过所述WIFI通信系统与所述终端连接。
所述辅助模块，用于实现测量数据的存储，辅助模块通过WIFI通信系统与手机等移动通信设备连接。所述终端为手机或其他移动通信设备。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (8)
1.一种射频电磁弛豫特性测量系统，其特征在于，该系统包括夹钳式测量传感器、信号测量系统（3）、WIFI通信系统（4）和终端；
其中，所述夹钳式测量传感器，用于夹持在复合绝缘子伞裙上进行测量；所述信号测量系统，用于对传感器施加激励以及采集信号，并对数据进行分析处理；所述WIFI通信系统，用于硬件测量部分和终端之间的通信，所述终端，用于发出控制指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述夹钳式测量传感器部分包括传感器部分（1）和夹钳（2），所述传感器部分（1）设置在所述夹钳（2）的端部；
其中，所述传感器部分（1）包括铝壳体（1-1）、永磁体结构（1-2）、射频线圈（1-3）和阻抗匹配和调谐电路（1-4），所述永磁体结构（1-2）设置在所述铝壳体（1-1）内部，所述射频线圈（1-3）设置在所述永磁体结构（1-2）上端，所述阻抗匹配和调谐电路（1-4）一端与所述射频线圈（1-3）连接，另一端通过同轴电缆线（5）与信号测量系统（4）的同轴电缆线接口连接。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述永磁体结构（1-2）由多个沿轴向磁化的圆柱形磁体在圆周上等间隔排列组成，圆柱形磁体与处置方向之间的倾斜角度10-20°，且所述永磁体结构（1-2）磁感强度不低于100毫特斯拉。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述射频线圈（1-3）为采用花瓣状结构，其中一圈的结构如下：由六段短圆弧和两段长圆弧构成，六段所述短圆弧等距围成近似圆形，通过两段所述长圆弧连接。
5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阻抗匹配和调谐电路（1-4）采用π形电容电路，所述π形电容电路包括第一电容Cm、第二电容Cm和电容Ct；
其中，所述第一电容Cm和第二电容Cm分别连接在所述线圈电感Lcoil和线圈电阻Rcoil两端，所述电容Ct与所述第一电容Cm和第二电容Cm并联。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号测量系统（3）所述前端模块用于实现发送和接收状态的切换；所述前端模块包括发送/接收转换电路，所述发送/接收转换电路与所述同轴电缆线接口连接；
所述发送模块用于实现核磁共振激励脉冲序列的产生以及功率放大，所述发送模块包括DDS发生器、D/A转换器和功率放大器，所述DDS发生器通过D/A转换器与功率放大器连接，所述功率放大器与发送/接收转换电路连接；
所述接收模块用于实现核磁共振回波信号的测量；所述接收模块包括低前置放大电路、增益调节电路，A/D采样电路以及数字相敏解调模块；
所述前置放大电路与所述增益调节电路连接，所述增益调节电路与所述A/D采样电路连接，A/D采样电路与所述数字相敏解调模块连接，数字相敏解调模块与所述辅助模块连接，
所述辅助模块，用于实现测量数据的存储，辅助模块通过所述WIFI通信系统与所述终端连接。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端为手机或其他移动通信设备。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，每段所述短圆弧的弧度为50-70度，六段圆弧总角度360度。
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