CN116299122A - 一种特高频传感器位置调节装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高频传感器位置调节装置及方法，所述装置包括桥架，倾斜角调节器，水平滑轨，升降滑轨，升降电机，旋转角度调节器和传感器卡盘。桥架上部安装有水平滑轨，水平滑轨与倾斜角调节器一端滑动连接，倾斜角调节器另一端固定有升降滑轨，升降滑轨顶部安装有升降电机，升降滑轨上滑动安装有旋转角度调节器，旋转角度调节器下端与传感器卡盘转动连接，传感器卡盘用于夹持传感器上端的安装法兰。利用该装置进行传感器位置调节的方法，在水平、高低及角度几个维度精度调整传感器，提升了对特高频信号的屏蔽水平，保证检测结果的有效性和信号接收的稳定性。

Description

一种特高频传感器位置调节装置及方法

技术领域

本发明属于电力设备监测技术领域，具体涉及具体涉及GTEM技术开发的特高频局部放电在线监测系统校验的辅助设备。

背景技术

局部放电特高频在线监测是发现高压电力设备潜在绝缘缺陷公认的一种高灵敏度、高有效性检测技术。随着电力系统状态检修工作开展的日益深入，局部放电UHF检测技术在高压电气设备(GIS、电缆和电力变压器等)上的应用越来越广泛。特别是对于GIS而言，该技术已经成为最主要的一项在线监测手段，现阶段在全国范围内进入大规模推广应用阶段。

同时，对特高频(UHF)检测的传感器接收特性、检测系统的核心性能指标的量化评价考核方法也在同步研究并且大量测试中，取得了良好的应用效果，目前业已编入相关电力行业标准。基于GTEM小室的脉冲时域参考测量标定系统由标定脉冲信号源、GTEM小室、单极标准探针、高速数字示波器、测控计算机、测控分析软件及各种线缆附件等构成。

GTEM小室的全称是吉赫兹横电磁波室，它是根据同轴及非对称矩形传输线原理设计，其输入端多采用N型同轴接头，同轴接头内导体展平成为一块扇形板，称为芯板。在GTEM室内芯板和底板之间形成矩形均匀场区。GTEM小室终端采用50Ω无感电阻进行匹配，同时装有尖劈状的吸波材料以进一步消除终端反射。采用GTEM小室进行电磁测试是近年来国际电磁领域发展的一项新技术，由于其宽频带特性，低造价，既可用于电磁辐射敏感度试验，又可用于电磁辐射试验，而且所用仪器配置简单、成本便宜，可用于快速和自动测试的特点，是射频测试中性能价格比最佳的一种测试方案。

通过标准标定脉冲信号源向GTEM小室内注入标定信号，在GTEM小室内建立脉冲电磁场。被测传感器一般通过在GTEM小室顶部开窗方式安装。其中，顶部开窗方式可以最大限度的减小被测天线传感器对于GTEM内部场的影响，不仅接近于在高压设备上的实际安装方式，而且测量结果更准确。开窗位置选在GTEM小室靠近终端1/3左右的区域，此处空间开阔且场强分布较均匀。

由于GTEM小室的锥形结构外壳自带坡度以及开窗位置给传感器的安装造成了极大的不便。为防止小室发生形变，封装后的特高频传感器不能直接放置在GTEM小室开窗位置，但为了保证测试结果的有效性，传感器外壳需尽量贴近小室外壳，同时角度需与小室锥形外壳平行。

发明内容

本发明提供了一种特高频传感器位置调节装置及方法，便于对被测传感器实现空间多维度调节，保证性能检测结果的有效性。

为达到上述目的，本发明所述一种特高频传感器位置调节装置，包括桥架、倾斜角调节器、水平滑轨、升降滑轨、旋转角度调节器和传感器卡盘；桥架上部安装有水平滑轨，水平滑轨与倾斜角调节器一端滑动连接，倾斜角调节器另一端固定有升降滑轨，升降滑轨上滑动安装有旋转角度调节器，旋转角度调节器下端与传感器卡盘转动连接，传感器卡盘用于夹持传感器上的安装法兰。

进一步的，桥架包括横担和两个支撑架，两个支撑架上端分别与横担两端固定连接，横担上安装有水平滑轨。

进一步的，倾斜角调节器包括铰接的固定座和移动座，移动座与升降滑轨固定连接。

进一步的，固定座侧壁固定有第一固定件，移动座侧壁上固定有第二固定件，第一固定件和第二固定件通过连接螺栓连接，连接螺栓穿过第一固定件和第二固定件，并与第一固定件螺纹连接；固定座和移动座下部通过销轴连接。

进一步的，升降滑轨包括底座、线轨和滑块，底座与倾斜角调节器的可转动部分移动座固定连接，线轨安装在底座上，线轨上安装有滑块，滑块与连接板上端固定连接，连接板下端与旋转角度调节器转动连接。

进一步的，连接板下端与旋转角度调节器通过轴承转动连接，连接板下端与旋转角度调节器之间还通过调节螺栓连接，当需要调节旋转角度调节器时，松开调节螺栓，否则旋紧调节螺栓。

进一步的，旋转角度调节器为圆盘或圆环形。

进一步的，传感器卡盘包括三个进程同步调节的L形固定支架，L形固定支架内壁安装有力传感器，力传感器与控制器连接。

进一步的，桥架上安装有红外感应开关，红外感应开关与控制器连接，控制器与电机连接，电机用于驱动倾斜角调节器在桥架上水平滑动。

基于上述的位置调节装置的一种特高频传感器位置调节方法，包括以下步骤：

步骤1、将桥架移动至GTEM小室端部，将传感器安装在传感器卡盘上；

步骤2、将传感器高度调节至GTEM小室开孔位置高度以上；

步骤3、移动倾斜角调节器调节传感器的水平位置，使传感器位于GTEM小室开孔中心位置正上方；

步骤4、使升降滑轨带动传感器下降至GTEM小室开孔位置正上方10cm-20cm处；

步骤5、调节旋转角度调节器的角度，使传感器的信号接收良好；通过调节倾斜角调节器调节传感器卡盘的倾斜角度，使特高频传感器下平面与GTEM小室斜面平行；

步骤6、操作升降电机，使传感器继续下降，直至传感器上平面尽量贴近GTEM小室斜面且不挤压小室；

步骤7、封闭传感器与GTEM小室缝隙。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

本发明所述的装置，用于在特高频传感器校验时对其位置进行固定，包括倾斜角调节器、升降滑轨和旋转角度调节器，倾斜角调节器用于调节传感器与GTEM小室的平行程度；升降滑轨实现传感器的快速安装，微调传感器与GTEM小室的贴合程度；旋转角度调节器用于调节传感器最佳信号接收位置。与当前绳索吊装、手动调整方法相比，显著提升了检测效率。同时避免了试验过程中操作人员在GTEM小室上方操作导致的小室受力变形及可能发生的坠落隐患，进一步保障了人员及设备安全。

进一步的，倾斜角调节器包括铰接的固定座和移动座，所述移动座与升降滑轨固定连接，结构简单，便于操作。

进一步的，连接板下端与旋转角度调节器通过轴承和调节螺栓连接，当需要调节旋转角度调节器时，松开调节螺栓，否则旋紧调节螺栓，可通过调节螺栓的状态，来调节或者紧固旋转角度调节器，避免角度固定后旋转角度调节器随意转动，提高了整个装置的可靠性。

进一步的，旋转角度调节器为圆盘或圆环形，结构简单，易于实现。

进一步的，传感器卡盘包括三个进程可同步调节的L形固定支架，所述L形固定支架内壁安装有力传感器，所述力传感器与控制器连接，力传感器将检测得到的压力信号传递至控制器，当检测到压力超过设定值时，控制器发出报警信号，或控制L形固定支架不继续向传感器卡盘的中心方向运动，使得其夹持力保持在合理的范围，防止损坏传感器。

进一步的，桥架上安装有红外感应开关，所述红外感应开关与控制器连接，控制器与电机连接，所述电机用于驱动倾斜角调节器在桥架上水平滑动，当驱动倾斜角调节器运动至红外传感器能感应到的位置时，红外传感器向控制器发出信号，控制器控制第一直线电机停止运动，使得传感器位于GTEM小室开孔中心位置正上方。

本发明所述的方法，利用上述装置对特高频传感器的水平位置、高度、倾斜角度和自身方向几个维度精度调整，使得传感器上平面尽量贴近GTEM小室斜面但不挤压小室，提升了对特高频信号的屏蔽水平，保证检测结果的有效性和信号接收的稳定性。

附图说明

图1a为本发明提供的基于GTEM小室检测的特高频在线监测传感器固定装置示意图；

图1b为图1a的局部放大图；

图2a为桥架主视图；

图2b为桥架右视图；

图3为横担示意图；

图4a为固定座主视图；

图4b为固定座右视图；

图4c为固定座俯视图；

图5a为移动座主视图；

图5b为移动座右视图；

图6为旋转角度调节器示意图；

图7a为连接板主视图；

图7b为连接板右视图；

图7c为连接板俯视图。

附图中：1、桥架，11、横担，12、横梁，13、立杆，2、倾斜角调节器，21、固定座、211、滑孔，212，第一连接孔、213、第一固定件，22、限位螺栓，23、移动座，24、连接螺栓，231、安装孔，232、第二连接孔，233、第二固定件，3、水平滑轨，4、升降滑轨，41、底座，42、线轨，43、第二滑块，5、升降电机，6、旋转角度调节器，7、传感器卡盘，8、连接板，81、底板，82、拉板，9-连接体，10、小室斜面，100、地面。

具体实施方式

为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。

实施例1

参照图1a、图1b和图3，一种基于GTEM小室检测的特高频传感器位置调节装置，主要对较为常用特高频在线监测传感器校验进行位置固定，包括桥架1，倾斜角调节器2，水平滑轨3，升降滑轨4，升降电机5，旋转角度调节器6、传感器卡盘7和连接板8。桥架1上部安装有水平滑轨3，水平滑轨3与倾斜角调节器2一端滑动连接，倾斜角调节器2另一端通过连接体9固定有升降滑轨4，升降滑轨4顶部安装有升降电机，升降滑轨4上滑动安装有连接板8，连接板8下端安装有旋转角度调节器6，旋转角度调节器6下端与传感器卡盘7转动连接，传感器卡盘7用于夹持传感器上端的安装法兰。

参照图2a和图2b，桥架1用于支撑整个特高频传感器固定装置，并可实现传感器在GTEM小室进深位置的调节；桥架1为钢构门型结构，包括横担11和四根立杆13，四个立杆13两两组成一个三角支撑架，三角支撑架中部固定有横梁12，立杆13底部配有具有可锁紧的万向轮，万向轮与地面100接触，支撑架上端通过横担11固定连接，横担11为双线轨；横担11上安装有水平滑轨3，水平滑轨3上滑动连接有倾斜角调节器2。

参照图1b、图4a、图4b、图4c、图5a和图5b，倾斜角调节器2安装在桥架1上，通过控制移动座的角度调节传感器与GTEM小室斜面的平行程度。倾斜角调节器2包括固定座21、限位螺栓22、移动座23和连接螺栓24，固定座21为U形结构，包括第一安装板和固定在第一安装板上的两个第一侧壁，两个第一侧壁上部开设有滑孔211，下部开设有第一连接孔212，其中一个第一侧壁固定有第一固定件213，第一固定件213上开始有螺纹孔；移动座23包括第二安装板和固定在第二安装板上的两个第二侧壁，两个第二侧壁上部开设有安装孔231，下部开设有第二连接孔232，其中一个第二侧壁上固定有第二固定件233。两个第二侧壁位于两个第一侧壁内侧，连接螺栓24穿过第一固定件213和第二固定件233，并与第一固定件213螺纹连接，连接螺栓24头部靠近螺杆部分的一端的端面与第二固定件233侧面相接触，另一端固定连接有转动盘，转动盘上固定有把手。销轴穿过第一连接孔212和第二连接孔232，限位螺栓22穿过滑孔211和安装孔231，限位螺栓22可在弧形的滑孔211中滑动，当需要调整移动座23的倾斜角度时，松开限位螺栓22，转动摇杆，连接螺杆24转动，带动第二固定件233水平运动，进而带动移动座23以销轴为原点转动，实现移动座18°可调，然后拧紧限位螺栓22。

参照图3，所述水平滑轨3长度为1.5m，包括加强丝杠导轨和安装在丝杠导轨上的第一滑块，第一滑块与固定座21固定连接，调节第一滑块的位置可以实现倾斜角调节器2水平方向位置调节进而实现传感器的水平方向调节；

参照图1b，升降滑轨4用于调节特高频传感器的位置高低，同时保证传感器安装的便捷性与检测结果的有效性。升降滑轨4包括底座41、线轨42和第二滑块43，底座41与移动座23固定连接，线轨42安装在底座41上，线轨42为精密线轨，线轨42与升降电机5的动力输出轴连接；线轨2上安装有第二滑块43。

参照图7a、图7b和图7c，连接板8包括固定连接的底板81和拉板82，底板81为圆盘形，拉板82包括底板、固定在底板上的两个侧板和隔板，隔板位于底板中部；与拉板82上端与第二滑块43固定连接，底板81与旋转角度调节器6通过轴承和调节螺栓连接，当需要调节旋转角度调节器6时，松开调节螺栓，否则旋紧调节螺栓，旋转角度调节器6下端安装有传感器卡盘7。

升降电机5安装在升降滑轨4顶部，与控制电源箱电气连接，可在电源箱操作面板上控制升降高度，可以在控制面板处操作升降电机5的开关与工作状态。

参照图6，旋转角度调节器6用于实现传感器在水平方向上360度可调，保障特高频传感器的信号接收；旋转角度调节器6为圆盘或圆环，所述传感器卡盘7固定在旋转角度调节器6下方，包括三个进程可同步调节的L形固定支架，用于固定不同法兰尺寸的特高频传感器，可以是三爪卡盘，用于夹持待检传感器的法兰。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上增加了传感器和控制器，具体如下：

第一滑块通过直线电机驱动，横担11上设置有红外传感器，红外传感器与控制器连接，当第一滑块运动至红外传感器能感应到的位置时，红外传感器向控制器发出信号，控制器控制第一直线电机停止运动。红外传感器的位置为当滑块被红外传感器感应到时，传感器位于GTEM小室开孔中心位置正上方。旋转角度调节器6通过转动电机驱动；L形固定支架内壁固定有力传感器，力传感器与控制器连接，将检测得到的压力信号传递至控制器，当检测到压力超过设定值时，控制器发出报警信号，或控制L形固定支架不继续向传感器卡盘7中心方向运动，使得其夹持力保持在合理的范围，防止损坏传感器。控制器与直线电机、升降电机以及转动电机连接，控制器启停及转速。

实施例3

基于上述装置的特高频局放在线监测传感器检测方法，包括以下步骤：

步骤1、将桥架1移动至GTEM小室端部，调节升降滑轨4至易操作位置，将传感器安装在传感器卡盘7上，调节L形固定支架进深紧固传感器；

步骤2、将传感器高度调节至GTEM小室开孔位置高度以上；

步骤3、移动第一滑块调节传感器水平位置，使传感器位于GTEM小室开孔中心位置正上方10cm-20cm；

步骤4、开启升降电机5，使升降滑轨4上的线轨42转动，带动第二滑块43向下滑动，进而带动传感器缓慢下降至GTEM小室开孔位置正上方；

步骤5、松开旋转角度调节器6的调节螺栓，调节旋转角度调节器6的角度，保证特高频传感器的信号接收良好，旋紧调节螺栓；转动连接螺栓24，使得移动座23转动，依次带动升降滑轨4、连接板8、旋转角度调节器6和动传感器卡盘7与水平面的角度发生变化，使特高频传感器下平面与GTEM小室斜面10平行；

步骤6、操作升降电机5，使传感器继续缓慢下降，直至传感器上平面尽量贴近GTEM小室斜面但不挤压小室。

步骤7、用屏蔽胶带封闭传感器与GTEM小室缝隙，确保信号传输全屏蔽。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，包括桥架(1)、倾斜角调节器(2)、水平滑轨(3)、升降滑轨(4)、旋转角度调节器(6)和传感器卡盘(7)；所述桥架(1)上部安装有水平滑轨(3)，所述水平滑轨(3)与倾斜角调节器(2)一端滑动连接，所述倾斜角调节器(2)另一端固定有升降滑轨(4)，所述升降滑轨(4)上滑动安装有旋转角度调节器(6)，所述旋转角度调节器(6)下端与传感器卡盘(7)转动连接，传感器卡盘(7)用于夹持传感器上的安装法兰。

2.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述桥架(1)包括横担(11)和两个支撑架，两个支撑架上端分别与横担(11)两端固定连接，所述横担(11)上安装有水平滑轨(3)。

3.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述倾斜角调节器(2)包括铰接的固定座(21)和移动座(23)，所述移动座(23)与升降滑轨(4)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述固定座(21)侧壁固定有第一固定件(213)，所述移动座(23)侧壁上固定有第二固定件(233)，所述第一固定件(213)和第二固定件(233)通过连接螺栓(24)连接，所述连接螺栓(24)穿过第一固定件(213)和第二固定件(233)，并与第一固定件(213)螺纹连接；

所述固定座(21)和移动座(23)下部通过销轴连接。

5.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述升降滑轨(4)包括底座(41)、线轨(42)和滑块，所述底座(41)与倾斜角调节器(2)的可转动部分移动座(23)固定连接，线轨(42)安装在底座(41)上，线轨(2)上安装有滑块，滑块与连接板(8)上端固定连接，连接板(8)下端与旋转角度调节器(6)转动连接。

6.根据权利要求5所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述连接板(8)下端与旋转角度调节器(6)通过轴承转动连接，所述连接板(8)下端与旋转角度调节器(6)之间还通过调节螺栓连接，当需要调节旋转角度调节器(6)时，松开调节螺栓，否则旋紧调节螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述旋转角度调节器(6)为圆盘或圆环形。

8.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述传感器卡盘(7)包括三个进程同步调节的L形固定支架，所述L形固定支架内壁安装有力传感器，所述力传感器与控制器连接。

9.根据权利要求1所述的一种特高频传感器位置调节装置，其特征在于，所述桥架(1)上安装有红外感应开关，所述红外感应开关与控制器连接，所述控制器与电机连接，所述电机用于驱动倾斜角调节器(2)在桥架(1)上水平滑动。

10.基于权利要求1所述的位置调节装置的一种特高频传感器位置调节方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将桥架(1)移动至GTEM小室端部，将传感器安装在传感器卡盘(7)上；

步骤2、将传感器高度调节至GTEM小室开孔位置高度以上；

步骤3、移动倾斜角调节器(2)调节传感器的水平位置，使传感器位于GTEM小室开孔中心位置正上方；

步骤4、使升降滑轨(4)带动传感器下降至GTEM小室开孔位置正上方10cm-20cm处；

步骤5、调节旋转角度调节器(6)的角度，使传感器的信号接收良好；通过调节倾斜角调节器(2)调节传感器卡盘(7)的倾斜角度，使特高频传感器下平面与GTEM小室斜面平行；

步骤6、操作升降电机(5)，使传感器继续下降，直至传感器上平面尽量贴近GTEM小室斜面且不挤压小室；

步骤7、封闭传感器与GTEM小室缝隙。

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