CN209070058U - 一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，包括FPGA控制板、紫外光倍增管和信号调理电路，所述FPGA控制板的信号端连接有数模转换模块，所述数模转换模块的信号端接收信号调理电路的放大信号，所述信号调理电路的输入端与紫外光倍增管相连接，所述紫外光倍增管的阳极端还连接有负载电阻，所述负载电阻的信号端与信号调理电路相连接，所述信号调理电路的内部设置有脉冲信号放大电路，整个装置可以有效降低外界环境的背景噪声对探测结果的干扰，提高探测的精度，灵敏度高、线性度好，能够检测到电晕放电产生的微弱紫外光辐射信号，可以应用于高压输电线路设备放电检测等领域。

Description

一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置

技术领域

本实用新型涉及无人机搭载应用技术领域，特别涉及一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置。

背景技术

随着我国经济突飞猛进的发展与国民物资生活水平的日渐提高，电力已经成为日常生活中必不可少的必需品，各类用电器的数量也在不断上升，然而我国的经济东西发展不均衡，东部地区的电力需求已经不能够自给，这使得西电东送成为一项惠及全国人民的大工程。随着国内主要骨干输电网络的形成，电压等级的不断提高，在电能输送的过程中，电网安全事故也频频发生，给人民的正常生活和生产造成了严重影响。

在智能电网的建设中，首先要掌握输电线路的运行状态，才能判断线路是否健康运行。为了及时获得输电线路的运行状态信息，以便在发现线路隐患时及时启动预警和检修措施，从而避免电网事故的恶化以及发生，必须通过研制稳定可靠、先进适用的线路运行状态监测设备来达到这一目标，因而，如何有效减少我国高压输电线路事故的发生，提高高压输电的安全性对我国的经济发展和民众生活有着重要意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，可以有效降低外界环境的背景噪声对探测结果的干扰，提高探测的精度，灵敏度高、线性度好，能够检测到电晕放电产生的微弱紫外光辐射信号，可以应用于高压输电线路设备放电检测等领域，这样可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，包括FPGA控制板、紫外光倍增管和信号调理电路，所述FPGA控制板的信号端连接有数模转换模块，所述数模转换模块的信号端接收信号调理电路的放大信号，所述信号调理电路的输入端与紫外光倍增管相连接，所述紫外光倍增管的阳极端还连接有负载电阻，所述负载电阻的信号端与信号调理电路相连接，所述信号调理电路的内部设置有脉冲信号放大电路，所述数模转换模块包括控制芯片，所述控制芯片的第二引脚和第四引脚之间并接有第一电容，所述控制芯片的第三引脚和第四引脚之间并接有第二电容，所述控制芯片的模拟信号端并接有第三电容，所述第三电容的一端通过第一电阻连接有输出信号线，所述第三电容的另一端通过第二电阻直接接地，所述控制芯片的使能信号端连接有第三电阻，所述控制芯片的时钟端连接有第四电阻，所述控制芯片的数字端分别连接有第四电容和第五电容，所述第四电容和第五电容之间设置为并联连接。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述脉冲信号放大电路包括信号放大器，所述信号放大器的第一引脚和第八引脚之间串接有第一可调电阻，所述信号放大器的第二引脚直接接地，所述信号放大器的第二引脚还连接有第五电阻，所述第五电阻的另一端连接有排针。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述信号放大器的第三引脚连接有第二可调电阻，所述第二可调电阻的另一端直接接地，所述信号放大器的第七引脚连接有第一滤波电容，所述滤波电容的另一端直接接地，所述信号放大器的第四引脚连接有第二滤波电容，所述第二滤波电容的另一端直接接地。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述紫外光倍增管的信号端接收紫外光信号。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述FPGA控制板的输出端连接有LCD液晶显示屏。

采用上述技术方案，利用日盲紫外光管、用于采集电力设备发生电晕放电时产生的参数信号；然后用信号调理模块处理该信号，使处理后的信号方便被后续电路处理；随后处理后的信号经过高精度ADC进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号；然后将数据传入嵌入式FPGA核心板处理器中，进行计算分析；最后将分析后的数据显示在LCD液晶屏幕上，方便准确地了解电气设备有无发生电晕放电及其电晕放电的严重程度。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型数模转换模块电路图；

图3为本实用新型脉冲信号放大电路图；

图中，1-FPGA控制板；2-数模转换模块；3-负载电阻；4-信号调理电路；5-脉冲信号放大电路；6-紫外光倍增管；7-LCD液晶显示屏。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，包括FPGA控制板1、紫外光倍增管6和信号调理电路4，所述FPGA控制板1的信号端连接有数模转换模块2，所述FPGA控制板1的输出端连接有LCD液晶显示屏7，所述数模转换模块2的信号端接收信号调理电路4的放大信号，所述信号调理电路4的输入端与紫外光倍增管6相连接，所述紫外光倍增管6的信号端接收紫外光信号，所述紫外光倍增管6的阳极端还连接有负载电阻3，所述负载电阻3的信号端与信号调理电路4相连接，所述信号调理电路4的内部设置有脉冲信号放大电路5，所述数模转换模块2包括控制芯片AD，所述控制芯片AD的第二引脚和第四引脚之间并接有第一电容C1，所述控制芯片AD的第三引脚和第四引脚之间并接有第二电容C2，所述控制芯片AD的模拟信号端并接有第三电容C3，所述第三电容C3的一端通过第一电阻R1连接有输出信号线Singal_output，所述第三电容C3的另一端通过第二电阻R2直接接地GND，所述控制芯片AD的使能信号端连接有第三电阻R3，所述控制芯片AD的时钟端连接有第四电阻R4，所述控制芯片AD的数字端分别连接有第四电容C4和第五电容C5，所述第四电容C4和第五电容C5之间设置为并联连接。

所述脉冲信号放大电路5包括信号放大器U1，所述信号放大器U1的第一引脚和第八引脚之间串接有第一可调电阻R11，所述信号放大器U1的第二引脚直接接地GND，所述信号放大器U1的第二引脚还连接有第五电阻R5，所述第五电阻R5的另一端连接有排针J1，所述信号放大器U1的第三引脚连接有第二可调电阻R12，所述第二可调电阻R12的另一端直接接地GND，所述信号放大器U1的第七引脚连接有第一滤波电容C11，所述滤波电容C6的另一端直接接地GND，所述信号放大器U1的第四引脚连接有第二滤波电容C12，所述第二滤波电容C12的另一端直接接地GND。

本实施例中，紫外光倍增管6采用型号为R7154的日盲型光电倍增管，为侧窗型结构，其光电阴极采用的阴极材料为Sb-Cs材料，紫外光光谱响应范围为160nm～320nm，最大响应波长为230nm，有着更好的日盲波段响应特性，具有响应速度快、灵敏度高、具有极高信噪比、低噪声等特点。

本实施例中，采用小型高压包CC238作为光电倍增管的驱动电源，使紫外光倍增管6拥有很高的直流输出线性。

本实施例中，信号调理电路4的作用是将紫外光倍增管6输出的负极性的电流信号转换为正极性的电压信号，并进一步放大并去除噪声干扰，为后期数模转换模块2采样做准备。

本实施例中，紫外光倍增管6输出的是负极性的电流信号，而后面与它相连的电路，是基于正极性的电压信号设计的，因此，电流到电压的转换(I-U转换)采用一个负载电阻来完成，本发明选择在紫外光倍增管6阳极后串接小的负载电阻实现I-U转换功能，同时使电路性能达到最佳，在本发明中，为了兼顾倍增管输出的电流信号的范围，设计采用阻值为100Ω的小电阻来实现I-U的转换。

本实施例中，信号放大器U1采用型号为INA128的放大器，INA128采用了单片集成的三运放构成的差分运算放大器，由于放大器内部的各个电阻和电路都进行了精密调整，该运放具有优异的放大性能，即使在放大100倍的情况下，其共模抑制比依然高可达120dB，增益误差为0.05％，带宽可达200kHz。

本实施例中，脉冲信号放大电路5从负反向输入端输入信号可以对信号的极性进行调整，使运放输出正极性的电压信号，Rf2为1K高精度电位器，可以通过调节跨接在端子1和8之间的第一可调电阻R11来改变运算放大器INA128的增益，通过改变第一可调电阻R11的阻值大小来改变放大电路的放大倍数，这样做的好处在于：即使紫外光倍增管6的输出信号很小很微弱，也可以手动调节放大倍数，使被测信号始终处在控制芯片AD最佳的采样区间，在运放INA128的同向输入端，即端子3与地之间加入可调1K高精度电位器第二可调电阻R12，以调整运放INA128的偏置电流大小，在运放电路某一合适电阻值时系统的噪声达到最小。

本实用新型的工作原理：利用日盲紫外光倍增管6采集日盲紫外光信号；然后各信号通过信号调理模块，对信号进行I-U转换、背景噪声的消除和放大，使信号变成标准的0～5V；随后经过数模转换模块2，进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号；随后将该数字信号传入嵌入式FPGA处理器中，进行计算分析；最后将分析结果通过LCD液晶显示屏显示出来；电源模块负责给整套系统供电，主要由蓄电池和电压转换电路构成。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，包括FPGA控制板(1)、紫外光倍增管(6)和信号调理电路(4)，其特征在于：所述FPGA控制板(1)的信号端连接有数模转换模块(2)，所述数模转换模块(2)的信号端接收信号调理电路(4)的放大信号，所述信号调理电路(4)的输入端与紫外光倍增管(6)相连接，所述紫外光倍增管(6)的阳极端还连接有负载电阻(3)，所述负载电阻(3)的信号端与信号调理电路(4)相连接，所述信号调理电路(4)的内部设置有脉冲信号放大电路(5)，所述数模转换模块(2)包括控制芯片(AD)，所述控制芯片(AD)的第二引脚和第四引脚之间并接有第一电容(C1)，所述控制芯片(AD)的第三引脚和第四引脚之间并接有第二电容(C2)，所述控制芯片(AD)的模拟信号端并接有第三电容(C3)，所述第三电容(C3)的一端通过第一电阻(R1)连接有输出信号线(Singal_output)，所述第三电容(C3)的另一端通过第二电阻(R2)直接接地(GND)，所述控制芯片(AD)的使能信号端连接有第三电阻(R3)，所述控制芯片(AD)的时钟端连接有第四电阻(R4)，所述控制芯片(AD)的数字端分别连接有第四电容(C4)和第五电容(C5)，所述第四电容(C4)和第五电容(C5)之间设置为并联连接。

2.根据权利要求1所述的一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，其特征在于：所述脉冲信号放大电路(5)包括信号放大器(U1)，所述信号放大器(U1)的第一引脚和第八引脚之间串接有第一可调电阻(R11)，所述信号放大器(U1)的第二引脚直接接地(GND)，所述信号放大器(U1)的第二引脚还连接有第五电阻(R5)，所述第五电阻(R5)的另一端连接有排针(J1)。

3.根据权利要求2所述的一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，其特征在于：所述信号放大器(U1)的第三引脚连接有第二可调电阻(R12)，所述第二可调电阻(R12)的另一端直接接地(GND)，所述信号放大器(U1)的第七引脚连接有第一滤波电容(C11)，所述滤波电容(C6)的另一端直接接地(GND)，所述信号放大器(U1)的第四引脚连接有第二滤波电容(C12)，所述第二滤波电容(C12)的另一端直接接地(GND)。

4.根据权利要求1所述的一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，其特征在于：所述紫外光倍增管(6)的信号端接收紫外光信号。

5.根据权利要求1所述的一种无人机搭载的输电线路电晕检测装置，其特征在于：所述FPGA控制板(1)的输出端连接有LCD液晶显示屏(7)。