CN110907777A - 一种旋转式超声波局放检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种旋转式超声波局放检测装置，包括有安装支架(1)，超声波传感器旋臂(2)，超声波传感器(3)，电机(4)和局放传感器电路板(5)。所述超声波传感器旋臂(2)包括有超声波传感器前壳(2‑1)和超声波传感器后壳(2‑2)。旋转式超声波局放检测装置利用机械带动超声波传感器进行空间圆周运动，扩展超声波传感器的探测范围，实现类似雷达扫描的效果，提高超声波局放定位的精度和速度。超声波传感器旋臂以60RPM的速度进行旋转，每旋转一周，超声波传感器旋臂可采集960个不同位置的检测点数据，通过后台系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。

Description

一种旋转式超声波局放检测装置
技术领域
本发明属于电力领域，涉及电力设备内部放电缺陷探测，尤其是一种旋转式超声波局放检测装置。
背景技术
超声波局部放电检测是电力设备内部放电缺陷探测的有效方法，其原理为，通过超声波传感器接收电力设备内部放电发出的超声波信号，以确定放电的位置和性质，传统的检测方式为固定式安装的1个或2个超声波传感器用于检测，无法实现超声波信号的精确快速定位。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种旋转式超声波局放检测装置，利用机械带动超声波传感器进行空间圆周运动，扩展超声波传感器的探测范围，实现类似雷达扫描的效果，提高超声波局放定位的精度和速度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种旋转式超声波局放检测装置，包括有安装支架1，超声波传感器旋臂2，超声波传感器3，电机4和局放传感器电路板5。
安装支架1包括有呈方形的底座1-1，底座1-1的上方中心处焊接或插接且呈竖直状的立柱1-2，立柱1-2的顶端设置有用于安装电机4输出轴的旋转孔1-3，旋转孔1-3内部设有内齿纹。
超声波传感器旋臂2包括有超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2。
超声波传感器前壳2-1包括有前壳体2-11，前壳体2-11左端设置有呈方形的电路板前壳2-12，前壳体2-11右侧呈均布状设置有传感器孔2-13。
超声波传感器后壳2-2包括有后壳体2-21，后壳体2-21左端设置有呈方形的电路板后壳2-22，后壳体2-21的左部设置有电机输出轴孔2-23，后壳体2-21的后部设置有电路板安装槽2-24。
超声波传感器3呈均布状设置，超声波传感器3的后端安装于局放传感器电路板5的传感器固定孔5-4上，前端通过传感器孔2-13对外探测。
电机4镶嵌于电机固定孔5-3中，电机4的输出轴贯穿电机固定孔5-3后伸入旋转孔1-3中，电机4的输出轴末端外侧设有外齿纹，外齿纹和内齿纹相互配合。
局放传感器电路板5包括有电路板体5-1，电路板体5-1的左端设置有呈方形的芯片5-2，电路板体5-1的左部设置有呈方形的电机固定孔5-3，电路板体5-1的中部和右部设置有呈均布状设置有传感器固定孔5-4。
本发明还具有以下附加技术特征：
作为本发明技术方案进一步具体优化的：安装支架1材料是6061铝合金，采用铣床加工制作。
作为本发明技术方案进一步具体优化的：超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2为PVC材料，采用3d打印制造；超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2一端较细长、另一端较粗短。
作为本发明技术方案进一步具体优化的：超声波传感器3安装有8个，安装间距为30mm，传感器外径为16mm，超声波探测中心频率为60kHz，检测周期为0.5秒；超声波传感器旋臂2每旋转一周，超声波传感器3可采集960个不同位置的检测点数据。
作为本发明技术方案进一步具体优化的：电机4的型号为N20减速电机，转速为60RPM。
作为本发明技术方案进一步具体优化的：局放传感器电路板5包含1个stm32单片机最小系统、1个NRF2401无线发射模块、1个1000毫安时锂电池；局放传感器电路板5的作用是采集8个超声波传感器的数据，采样率为1MHz，将采集到的超声波信号通过无线信号发送至后台分析系统。
作为本发明技术方案进一步具体优化的：旋转式超声波局放检测装置还包括有后台分析系统，后台分析系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
优点(1)：旋转式超声波局放检测装置利用机械带动超声波传感器进行空间圆周运动，扩展超声波传感器的探测范围，实现类似雷达扫描的效果，提高超声波局放定位的精度和速度。
优点(2)：超声波传感器旋臂2以60RPM的速度进行旋转，通过内置于超声波传感器旋臂2的N20减速电机4实现精确的旋转角度检测，检测周期为0.5秒，每旋转一周，超声波传感器旋臂2可采集960个不同位置的检测点数据，其检测效果等效于960个超声波传感器的圆面形超声波传感器阵列。通过后台系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。
优点(3)：超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2的一端较细长、一端较粗短，此设计是为了保证组装后的超声波传感器旋臂2旋转稳定，超声波传感器旋臂2的旋转轴通过其重心。超声波传感器3是标准件，共有8个，其安装间距为30mm，超声波传感器3的外径为16mm，超声波探测中心频率为60kHz。N20减速伺服电机4是标准器件，转速为60RPM。局放传感器电路板5包含1个stm32单片机最小系统、1个NRF2401无线发射模块、1个1000毫安时锂电池，其作用为采集8个超声波传感器3的数据，采样率为1MHz，将采集到的超声波信号通过无线信号发送至后台系统。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是旋转式超声波局放检测装置的整体结构示意图；
图2是旋转式超声波局放检测装置的爆炸结构示意图；
图3是安装支架1的结构示意图；
图4是超声波传感器前壳2-1的结构示意图；
图5是超声波传感器后壳2-2的结构示意图；
图6是局放传感器电路板5的结构示意图。
图中所示序号：安装支架1，底座1-1；立柱1-2；旋转孔1-3；超声波传感器旋臂2；超声波传感器前壳2-1；前壳体2-11；电路板前壳2-12；传感器孔2-13；超声波传感器后壳2-2；后壳体2-21；电路板后壳2-22；电机输出轴孔2-23；电路板安装槽2-24；超声波传感器3，电机4，局放传感器电路板5，电路板体5-1；芯片5-2；电机固定孔5-3；传感器固定孔5-4。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明公开的示例性实施例，这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。虽然附图中显示了本发明公开的示例性实施例，然而应当理解，本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，也非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。同时，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”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，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种旋转式超声波局放检测装置，图1是旋转式超声波局放检测装置的整体结构示意图，图2是旋转式超声波局放检测装置的爆炸结构示意图，包括有安装支架1，超声波传感器旋臂2，超声波传感器3，电机4和局放传感器电路板5。
图3是安装支架1的结构示意图；安装支架1材料是6061铝合金，采用铣床加工制作。安装支架1包括有呈方形的底座1-1，底座1-1的上方中心处焊接或插接且呈竖直状的立柱1-2，立柱1-2的顶端设置有用于安装电机4输出轴的旋转孔1-3，旋转孔1-3内部设有内齿纹。
超声波传感器旋臂2包括有超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2。超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2为PVC材料，采用3d打印制造；超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2一端较细长、另一端较粗短。
图4是超声波传感器前壳2-1的结构示意图；超声波传感器前壳2-1包括有前壳体2-11，前壳体2-11左端设置有呈方形的电路板前壳2-12，前壳体2-11右侧呈均布状设置有传感器孔2-13。
图5是超声波传感器后壳2-2的结构示意图；超声波传感器后壳2-2包括有后壳体2-21，后壳体2-21左端设置有呈方形的电路板后壳2-22，后壳体2-21的左部设置有电机输出轴孔2-23，后壳体2-21的后部设置有电路板安装槽2-24。
超声波传感器3呈均布状设置，安装有8个，安装间距为30mm，传感器外径为16mm，超声波探测中心频率为60kHz，检测周期为0.5秒。超声波传感器3的后端安装于局放传感器电路板5的传感器固定孔5-4上，前端通过传感器孔2-13对外探测。超声波传感器旋臂2每旋转一周，超声波传感器3可采集960个不同位置的检测点数据。
电机4的型号为N20减速电机，转速为60RPM。电机4镶嵌于电机固定孔5-3中，电机4的输出轴贯穿电机固定孔5-3后伸入旋转孔1-3中，电机4的输出轴末端外侧设有外齿纹，外齿纹和内齿纹相互配合。
图6是局放传感器电路板5的结构示意图；局放传感器电路板5包括有电路板体5-1，电路板体5-1的左端设置有呈方形的芯片5-2，电路板体5-1的左部设置有呈方形的电机固定孔5-3，电路板体5-1的中部和右部设置有呈均布状设置有传感器固定孔5-4。
局放传感器电路板5包含1个stm32单片机最小系统、1个NRF2401无线发射模块、1个1000毫安时锂电池；局放传感器电路板5的作用是采集8个超声波传感器的数据，采样率为1MHz，将采集到的超声波信号通过无线信号发送至后台分析系统。
旋转式超声波局放检测装置还包括有后台分析系统，后台分析系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。
实施例1
图1是旋转式超声波局放检测装置的整体结构示意图，超声波传感器旋臂2可围绕转轴连续旋转，超声波传感器旋臂2上安装有8个超声波传感器3。工作时，超声波传感器旋臂2以60RPM的速度进行旋转，通过内置于超声波传感器旋臂2的N20减速电机4实现精确的旋转角度检测，检测周期为0.5秒，每旋转一周，超声波传感器旋臂2可采集960个不同位置的检测点数据，其检测效果等效于960个超声波传感器的圆面形超声波传感器阵列。通过后台系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。
实施例2
图2是旋转式超声波局放检测装置的爆炸结构示意图，安装支架1材料是6061铝合金，采用铣床加工制作。超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2为PVC材料，采用3d打印制造。可见，超声波传感器前壳2-1和超声波传感器后壳2-2的一端较细长、一端较粗短，此设计是为了保证组装后的超声波传感器旋臂2旋转稳定，超声波传感器旋臂2的旋转轴通过其重心。超声波传感器3是标准件，共有8个，其安装间距为30mm，超声波传感器3的外径为16mm，超声波探测中心频率为60kHz。N20减速伺服电机4是标准器件，转速为60RPM。局放传感器电路板5包含1个stm32单片机最小系统、1个NRF2401无线发射模块、1个1000毫安时锂电池，其作用为采集8个超声波传感器3的数据，采样率为1MHz，将采集到的超声波信号通过无线信号发送至后台系统。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种旋转式超声波局放检测装置，其特征在于，包括有安装支架(1)，超声波传感器旋臂(2)，超声波传感器(3)，电机(4)和局放传感器电路板(5)；
所述安装支架(1)包括有呈方形的底座(1-1)，底座(1-1)的上方中心处焊接或插接且呈竖直状的立柱(1-2)，立柱(1-2)的顶端设置有用于安装电机(4)输出轴的旋转孔(1-3)，旋转孔(1-3)内部设有内齿纹；
所述超声波传感器旋臂(2)包括有超声波传感器前壳(2-1)和超声波传感器后壳(2-2)；其中，
超声波传感器前壳(2-1)包括有前壳体(2-11)，前壳体(2-11)左端设置有呈方形的电路板前壳(2-12)，前壳体(2-11)右侧呈均布状设置有传感器孔(2-13)；
超声波传感器后壳(2-2)包括有后壳体(2-21)，后壳体(2-21)左端设置有呈方形的电路板后壳(2-22)，后壳体(2-21)的左部设置有电机输出轴孔(2-23)，后壳体(2-21)的后部设置有电路板安装槽(2-24)；
所述超声波传感器(3)呈均布状设置，超声波传感器(3)的后端安装于局放传感器电路板(5)的传感器固定孔(5-4)上，前端通过传感器孔(2-13)对外探测；
所述电机(4)镶嵌于电机固定孔(5-3)中，电机(4)的输出轴贯穿电机固定孔(5-3)后伸入旋转孔(1-3)中，电机(4)的输出轴末端外侧设有外齿纹，所述外齿纹和所述内齿纹相互配合；
所述局放传感器电路板(5)包括有电路板体(5-1)，电路板体(5-1)的左端设置有呈方形的芯片(5-2)，电路板体(5-1)的左部设置有呈方形的电机固定孔(5-3)，电路板体(5-1)的中部和右部设置有呈均布状设置有传感器固定孔(5-4)。
2.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：安装支架1材料是6061铝合金，采用铣床加工制作。
3.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：超声波传感器前壳(2-1)和超声波传感器后壳(2-2)为PVC材料，采用3d打印制造；超声波传感器前壳(2-1)和超声波传感器后壳(2-2)一端较细长、另一端较粗短。
4.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：所述超声波传感器(3)安装有8个，安装间距为30mm，传感器外径为16mm，超声波探测中心频率为60kHz，检测周期为0.5秒；超声波传感器旋臂(2)每旋转一周，所述超声波传感器(3)可采集960个不同位置的检测点数据。
5.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：所述电机(4)的型号为N20减速电机，转速为60RPM。
6.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：所述局放传感器电路板(5)包含1个stm32单片机最小系统、1个NRF2401无线发射模块、1个1000毫安时锂电池；所述局放传感器电路板(5)的作用是采集8个超声波传感器的数据，采样率为1MHz，将采集到的超声波信号通过无线信号发送至后台分析系统。
7.根据权利要求1所述的旋转式超声波局放检测装置，其特征在于：还包括有后台分析系统，后台分析系统分析960个检测点的超声波信号强度，可以直观看出局部放电信号的来源位置，实现快速的定位。
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