CN111308240B - 高压设备声音故障探测装置及其探测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压设备声音故障探测装置及其探测方法，包括测距传感器、低频声音拾音器、高频声音拾音器、近电传感器、微处理器单元、指示单元、时钟单元、存储单元、照明单元、声音报警单元、蓝牙模块、按键单元、显示单元以及电源单元；所述测距传感器、低频声音拾音器、高频声音拾音器、近电传感器、指示单元、时钟单元、存储单元、照明单元、声音报警单元、蓝牙模块、按键单元、显示单元以及电源单元分别与微处理器单元电连接；该装置采用声音探测器，并结合测距仪识别出生源故障在不同距离下的声强信息，并结合预先存储的无故障声音信号的声强信息进行自动比对，为高压运行中的设备故障快速寻找提供了一种简便快捷的方法。

Description

高压设备声音故障探测装置及其探测方法

技术领域

本发明涉及电力设备故障检测技术领域，具体的，涉及高压设备声音故障探测装置及其探测方法。

背景技术

高压设备在带电运行过程中，由于受电磁力作用当螺丝松动会产生异常振动的声音，经常派人巡检时采用人耳进行识别，利用人耳进行听觉识别带来的问题是无法进行定位，有时无法辨别声音方位，即使识别到生源信息，明知存在故障，但是在停电检修时声源又消失，这样给故障源查找带来困难，

为此本发明一种高压设备声音故障探测装置及其探测方法，该装置采用声音探测器，并结合测距仪识别出生源故障在不同距离下的声强信息，并结合预先存储的无故障声音信号的声强信息进行自动比对，若超过设定值将发出声音报警信号，告知故障点位置，本发明提供的声音故障源探测方法，为高压运行中的设备故障快速寻找提供了一种简便快捷的方法。

发明内容

本发明的目的是解决电力设备中有因为零件松动脱落难以查找和定位困难的问题，提出了一种高压设备声音故障探测装置及其探测方法，该装置采用声音探测器，并结合测距仪识别出生源故障在不同距离下的声强信息，并结合预先存储的无故障声音信号的声强信息进行自动比对，若超过设定值将发出声音报警信号，告知故障点位置，为高压运行中的设备故障快速寻找提供了一种简便快捷的方法。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，高压设备声音故障探测装置包括测距传感器、低频声音拾音器、高频声音拾音器、近电传感器、微处理器单元、指示单元、时钟单元、存储单元、照明单元、声音报警单元、蓝牙模块、按键单元、显示单元以及电源单元；所述测距传感器、近电传感器、低频声音拾音器以及高频声音拾音器输出端分别与微处理器单元的A/D口电连接；所述指示单元、声音报警单元、照明单元、显示单元的输入端分别与所述微处理器单元的输出端I/O口电连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的输入端I/O口电连接；所述电源单元的输出端与微处理器单元对应的电源接口电连接；所述蓝牙模块的输入端与微处理器单元的通信接口电连接；所述存储单元的输入端与微处理器单元的I/O口电连接；所述时钟单元的输出端与微处理器单元的输入端I/O口电连接。

作为优选，测距传感器可以采用红外测距传感器，也可以采用超声波测距传感器，测距范围在0-1000mm之间；红外测距传感器具有一对红外信号发射与接收二极管， 利用的红外测距传感器LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据，经信号处理器处理后计算出物体的距离；超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2 ，这就是所谓的时间差测距法。

作为优选，低频声音拾音器采用25kHz拾音器对低频振动声音信号进行采集。

作为优选，高频声音拾音器采用40kHz拾音器对高频局部放电声音信号进行采集。

作为优选，微处理器单元采用低功耗STM32微处理器。

作为优选，指示单元采用3个不同颜色发光二极管，分别指示电源是否上电，指示通信是否正常、指示是否是声源最大位置。

作为优选，存储单元采用SD卡，也可以采用U盘存储。

作为优选，按键单元采用4个复位按键，包括上翻键、下翻键、确认键、返回键4个功能键 实现数字的修改和功能模式的切换。

作为优选，照明单元采用LED照明，便于夜间操作时提供照明。

作为优选，声音报警单元采用有源5VDC蜂鸣器，用于当识别到最大声源位置时发出断续的声音信号，进行提示。

作为优选，显示单元采用彩色液晶屏进行显示，显示内容主要包括声波图、声波频谱图、测试距离值、电量值等，其中电量值为电池剩余电量显示。

作为优选，电源单元采用4节9V碱性电池串联或10节3.6V可充电锂电池串联供电。

作为优选，蓝牙模块采用BT16 4.2蓝牙模块，实现借助手机进行数据远程传输。

作为优选，时钟单元采用DS1302时钟芯片，对时间进行计时。

高压设备声音故障探测装置的探测方法，包括如下步骤：

S1、检测人员手持高压设备声音故障探测装置的手动进行初始化设置和模式选择；所述模式选择包括测量模式选择、数据存储模式选择、历史数据查询模式选择、参数设置模式选择以及蓝牙发送模式选择；

S2、高压设备声音故障探测装置对故障声音进行辨别：

S21、若选择音频跟踪显示模式，判断声音频率的范围：

A1、若是高频声音则选择高频通道进行高压设备局部放电产生的高频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

A2、若是低频声音则选择低频通道进行高压设备振动产生的低频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

S22、若选择最大声强点跟踪模式，检测人员手持高压设备声音故障探测装置可以跟踪最大声强目标，在达到最大目标时将发出声光报警信号，进行提示，进而提醒检测人员声源的位置。

本发明的有益效果：

1、可以自动测量出在不同距离情况下，振动生源声强信息，为生源寻找提供便利；

2、根据多次测量得到数据后，可以自动跟踪声强最大位置点，解决了快速查找难题；

3、声音故障探测装置可以同时探测低频生源，也可以探测高频生源，对局部放电源也可以进行快速查找，更具有一定的通用性；

4、高压设备声音故障探测装置采用手持式结构，可以便携式使用。

附图说明

图1为高压设备声音故障探测装置的结构示意图。

图中标记说明：1-微处理器单元、2-电源单元、3-测距传感器、4-低频声音拾音器、5-高频声音拾音器、6-指示单元、7-存储单元、8-近电传感器、9-时钟单元、10-显示单元、11-按键单元、12-蓝牙模块、13-声音报警单元、14-照明单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，是高压设备声音故障探测装置的结构示意图，高压设备声音故障探测装置由测距传感器3、低频声音拾音器4、高频声音拾音器5、近电传感器8、微处理器单元1、指示单元6、时钟单元9、存储单元7、照明单元14、声音报警单元13、蓝牙模块12、按键单元11、显示单元10以及电源单元2组成并集成在一个手持式结构上；测距传感器3、近电传感器8、低频声音拾音器4以及高频声音拾音器5输出端分别与微处理器单元1的A/D口电连接；所述指示单元6、声音报警单元13、照明单元14、显示单元10的输入端分别与所述微处理器单元1的输出端I/O口电连接；所述按键单元11的输出端与微处理器单元1的输入端I/O口电连接；电源单元2的输出端与微处理器单元1对应的电源接口电连接；所述蓝牙模块12的输入端与微处理器单元1的通信接口电连接；所述存储单元7的输入端与微处理器单元1的I/O口电连接；时钟单元9的输出端与微处理器单元1的输入端I/O口电连接。

作为优选，测距传感器3可以采用红外测距传感器3，也可以采用超声波测距传感器3，测距范围在0-1000mm之间；红外测距传感器3具有一对红外信号发射与接收二极管，利用的红外测距传感器3LDM301发射出一束红外光，在照射到物体后形成一个反射的过程，反射到传感器后接收信号，然后利用CCD图像处理接收发射与接收的时间差的数据，经信号处理器处理后计算出物体的距离；超声波发射器向某一方向发射超声波，在发射时刻的同时开始计时，超声波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为340m/s，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离(s)，即:s=340t/2 ，这就是所谓的时间差测距法。

低频声音拾音器4采用25kHz拾音器对低频振动声音信号进行采集。

高频声音拾音器5采用40kHz拾音器对高频局部放电声音信号进行采集。

微处理器单元1采用低功耗STM32微处理器。

指示单元6采用3个不同颜色发光二极管，分别指示电源是否上电，指示通信是否正常、指示是否是声源最大位置。

存储单元7采用SD卡，也可以采用U盘存储。

按键单元11采用4个复位按键，包括上翻键、下翻键、确认键、返回键4个功能键 实现数字的修改和功能模式的切换。

照明单元14采用LED照明，便于夜间操作时提供照明。

声音报警单元13采用有源5VDC蜂鸣器，用于当识别到最大声源位置时发出断续的声音信号，进行提示。

显示单元10采用彩色液晶屏进行显示，显示内容主要包括声波图、声波频谱图、测试距离值、电量值等，其中电量值为电池剩余电量显示。

电源单元2采用4节9V碱性电池串联或10节3.6V可充电锂电池串联供电。

蓝牙模块12采用BT16 4.2蓝牙模块12，实现借助手机进行数据远程传输。

时钟单元9采用DS1302时钟芯片，对时间进行计时。

高压设备声音故障探测装置的探测方法，包括如下步骤：

S1、检测人员手持高压设备声音故障探测装置的手动进行初始化设置和模式选择；所述模式选择包括测量模式选择、数据存储模式选择、历史数据查询模式选择、参数设置模式选择以及蓝牙发送模式选择；参数设置模式可以设定频率范围，例如设定频率小于28kHz为低频，大于30kHz为高频，便于测量通道选取；还可以设定频谱值上限值，超过上限进行报警；时钟校准设定，当时间出现偏差时可以进行修改,同时记录报警时间；可以按照时间顺序查询测量的振动波形图及频谱图，也可以按照频谱幅值大小进行由高到低或由低到高进行依次排列；

数据存储模式存储当时测量时间、振动波形图及频谱图；选择当前测量模式即进入测量状态，测量借宿后按一下下翻键即可进行存储；选择蓝牙发送模式即可进入数据远程发送模式，通过与手机进行交互通信，实现数据远程传输。

S2、高压设备声音故障探测装置对故障声音进行辨别：

S21、若选择音频跟踪显示模式，判断声音频率的范围：

A1、若是高频声音则选择高频通道进行高压设备局部放电产生的高频声音测量，同时测距传感器3测量距离障碍物表面距离，在显示单元10液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

A2、若是低频声音则选择低频通道进行高压设备振动产生的低频声音测量，同时测距传感器3测量距离障碍物表面距离，在显示单元10液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

S22、若选择最大声强点跟踪模式，检测人员手持高压设备声音故障探测装置可以跟踪最大声强目标，在达到最大目标时将发出声光报警信号，进行提示，进而提醒检测人员声源的位置。

以上所述之具体实施方式为本发明高压设备声音故障探测装置及其探测方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.高压设备声音故障探测装置，其特征在于，包括测距传感器、低频声音拾音器、高频声音拾音器、近电传感器、微处理器单元、指示单元、时钟单元、存储单元、照明单元、声音报警单元、蓝牙模块、按键单元、显示单元以及电源单元；所述测距传感器、近电传感器、低频声音拾音器以及高频声音拾音器输出端分别与微处理器单元的A/D口电连接；所述指示单元、声音报警单元、照明单元、显示单元的输入端分别与所述微处理器单元的输出端I/O口电连接；所述按键单元的输出端与微处理器单元的输入端I/O口电连接；所述电源单元的输出端与微处理器单元对应的电源接口电连接；所述蓝牙模块的输入端与微处理器单元的通信接口电连接；所述存储单元的输入端与微处理器单元的I/O口电连接；所述时钟单元的输出端与微处理器单元的输入端I/O口电连接；

所述高压设备声音故障探测装置采用一种探测方法，包括如下步骤：

S1、检测人员手持高压设备声音故障探测装置手动进行初始化设置和模式选择；

S2、高压设备声音故障探测装置对故障声音进行辨别：

S21、若选择音频跟踪显示模式，判断声音频率的范围：

A1、若是高频声音则选择高频通道进行高压设备局部放电产生的高频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

A2、若是低频声音则选择低频通道进行高压设备振动产生的低频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

S22、若选择最大声强点跟踪模式，检测人员手持高压设备声音故障探测装置可以跟踪最大声强目标，在达到最大目标时将发出声光报警信号，进行提示，进而提醒检测人员声源的位置。

2.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述测距传感器为红外测距传感器和超声波测距传感器的一种。

3.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述蓝牙模块采用BT16 4.2蓝牙模块。

4.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述时钟单元采用DS1302时钟芯片。

5.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述微处理器单元采用低功耗STM32微处理器。

6.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述低频声音拾音器采用25kHz拾音器对低频振动声音信号进行采集。

7.根据权利要求1所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于，所述高频声音拾音器采用40kHz拾音器对高频局部放电声音信号进行采集。

8.一种探测方法，适用于如权利要求1-7所述的高压设备声音故障探测装置，其特征在于：包括如下步骤：

S1、检测人员手持高压设备声音故障探测装置手动进行初始化设置和模式选择；

S2、高压设备声音故障探测装置对故障声音进行辨别：

S21、若选择音频跟踪显示模式，判断声音频率的范围：

A1、若是高频声音则选择高频通道进行高压设备局部放电产生的高频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

A2、若是低频声音则选择低频通道进行高压设备振动产生的低频声音测量，同时测距传感器测量距离障碍物表面距离，在显示单元液晶屏上进行显示出声音图、声音频谱图及测量距离，并进行存储；

S22、若选择最大声强点跟踪模式，检测人员手持高压设备声音故障探测装置可以跟踪最大声强目标，在达到最大目标时将发出声光报警信号，进行提示，进而提醒检测人员声源的位置。

9.根据权利要求8所述 的一种探测方法，其特征在于：

所述的模式选择包括测量模式选择、数据存储模式选择、历史数据查询模式选择、参数设置模式选择以及蓝牙发送模式选择。

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