CN214225324U - 一种异种金属电绝缘检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种异种金属电绝缘检测系统，系统包括：至少一个接线盒、差分放大模块、低通滤波模块、第一放大模块、阻抗匹配模块和ADC采集模块；接线盒的一端与异种金属连接形成测量通道，接线盒的另一端与差分放大模块的输入端连接，差分放大模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，低通滤波模块的输出端与第一放大模块的输入端连接，第一放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，阻抗匹配模块的输出端与ADC采集模块端连接，通过上述技术方案，可以消除检测电路带来的电磁泄漏和干扰，还可以消除外部环境对测量电路的干扰。

Description

一种异种金属电绝缘检测系统

技术领域

本申请涉及检测设备技术领域，具体而言，涉及一种异种金属电绝缘检测系统。

背景技术

在航海领域中，船只的部分不可避免的会浸泡在海水中，由于不同金属浸泡在海水环境中，两金属存在电位差，如果是连接在一起，就会产生电流，这电流就称腐蚀电流，在这种情况下，其中一种金属就会被腐蚀。从物理结构上进行隔离，可以减缓异种金属在海水中的腐蚀进程，若异种金属间绝缘失效，则会加快金属在海水中的腐蚀，因此在船舶、石油化工等领域对异种金属的电绝缘检测十分必要。

鉴于以上存在的问题，为了随时监测船只上的金属被腐蚀情况，以便能及时的被发现并进行修复，就需要专门的检测设备。现有技术对异种金属的检测，大多通过电压测量法或回路电流检测法来进行测量。电压测量法是通过采用电压表测量异种金属间的电位差来判断绝缘状态，由于测量的电位差数值为mV级别，当前通用电压测量法在该量级无法获得准确的数据，且易发生电磁泄漏；回路电流检测法则是在异种金属电绝缘监测回路中串联一个标准电阻值，测量标准电阻电压推算回路电流大小，来判断异种金属间的电绝缘状态，而回路电流检测法在不同温差环境中测量的准确性差别很大，船舶在航海过程中昼夜温差很大，并联在回路中的标准电阻值受温度影响数值偏差较大，不同温差环境中与真实值偏差均不同，极大的影响了测量的准确性。且当负载表现为容性时，无法获得稳定、真实的数据。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种异种金属电绝缘检测系统，用以有效的改善现有技术中存在的测量精度差的技术缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种异种金属电绝缘检测系统，系统包括：至少一个接线盒、差分放大模块、低通滤波模块、第一放大模块、阻抗匹配模块和ADC采集模块；接线盒的一端与异种金属连接形成测量通道，接线盒的另一端与差分放大模块的输入端连接，差分放大模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，低通滤波模块的输出端与第一放大模块的输入端连接，第一放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，阻抗匹配模块的输出端与ADC采集模块端连接；差分放大模块用于消除输入阻抗对测量信号的测量精度的误差影响；低通滤波模块用于滤除噪声；第一放大模块用于将经过滤除噪声后的输入进行放大若干倍；阻抗匹配模块用于提高测量信号的传输功率；ADC采集模块用于将模拟形式的连续测量信号转换成数字形式的离散测量信号。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，差分放大模块包括：第一放大器，第一放大器的第一同相输入端与测量信号的正极连接，第一放大器的第一反相输入端与测量信号的负极连接，第一放大器的第一输出端与第一反相输入端之间连接有第一反馈电阻和第一电容，第一反馈电阻与第一电容并联连接，其中，第一放大器为输入阻抗无穷大且放大增益为1 的运算放大器。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，低通滤波模块包括：第二放大器，第二放大器的第二同相输入端与第一输出端连接，第二同相输入端连接第二极性电容的负极，第二放大器的第二输出端与第二极性电容的正极连接，第二放大器的第二反向输入端与第二输出端之间连接有第二反馈电阻，第一输出端与第二同相输入端之间设置有滤波电路，滤波电路包括第三电容和第三电阻，第三电容与第三电阻并联连接，其中，第三电容和第三电阻的一端分别与第二同相输入端连接，第三电容和第三电阻的另一端接地。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，第一放大模块包括：第三放大器，第三放大器的第三同相输入端与第二输出端连接，第三放大器的第三输出端与第三放大器的第第三反相输入端通过反馈放大电路连接，反馈放大电路包括：第四反馈电阻、第五可调节电阻和第四电容，第四反馈电阻的一端与第五可调节电阻固定的一端连接，第四反馈电阻的另一端第四电容的一端连接且均与第三反向输入端连接；第五可调节电阻固定的另一端和可调端分别与第四电容的另一端连接，且均与第三输出端连接。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，阻抗匹配模块包括：第一阻抗匹配模块和第二阻抗匹配模块，第一阻抗匹配模块包括：第四放大器，第二阻抗匹配模块包括：第五放大器；第三输出端分别与第四放大器的第四同相输入端和第五放大器的第五同相输入端连接，第四放大器的第四反向输入端与第四放大器的第四输出端连接，第五放大器的第五反向输入端与第五放大器的第五输出端连接；第四输出端与ADC采集模块连接。

结合第一方面，在第五种可能的实现方式中，ADC采集模块为Σ-Δ型 ADC采集模块。

结合第一方面的第四种可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，系统还包括：报警模块，报警模块包括：比较器、三极管、LED、第六电阻和第七电阻，比较器的第六同相输入端与第五输出端连接，比较器的第六反相输入端外接整定电源，比较器的第六输出端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极与LED的负极连接，LED的正极与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端外接交流电源，其中，三极管为NPN型。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：在检测系统中的差分放大模块和低通滤波模块可以消除检测电路本身带来的电磁泄漏和干扰，还可以消除外部环境对检测电路的干扰，可以提高检测电路的测量精度；通过第一放大模块，可以将输入的微小的测量信号放大至百毫伏级别，可以使得ADC采集模块的采样精度提高，从而提高测量精度；通过使用Σ-Δ型 ADC采集模块，可以消除工频信号干扰，测量信号更加稳定，使得测量精度更高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种异种金属电绝缘检测系统的框图；

图2为本申请实施例提供的一种差分放大模块的电路原理图；

图3为本申请实施例提供的一种低通滤波模块的电路原理图；

图4为本申请实施例提供的一种第一放大模块的电路原理图；

图5为本申请实施例提供的一种阻抗匹配模块的电路原理图。

附图标号：10-一种异种金属电绝缘检测系统，110-接线盒，120-差分放大模块，130-低通滤波模块，140-第一放大模块，150-阻抗匹配模块， 160-ADC采集模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的一种异种金属电绝缘检测系统的原理框图。在本申请实施例中，系统包括：至少一个接线盒、差分放大模块、低通滤波模块、第一放大模块、阻抗匹配模块和ADC采集模块；接线盒的一端与异种金属连接形成测量通道，接线盒的另一端与差分放大模块的输入端连接，差分放大模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，低通滤波模块的输出端与第一放大模块的输入端连接，第一放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，阻抗匹配模块的输出端与ADC采集模块端连接；差分放大模块用于消除输入阻抗对测量信号的测量精度的误差影响；低通滤波模块用于滤除噪声；第一放大模块用于将经过滤除噪声后的输入进行放大若干倍；阻抗匹配模块用于提高测量信号的传输功率；ADC 采集模块用于将模拟形式的连续测量信号转换成数字形式的离散测量信号。

在本申请实施例中，接线盒的一端与异种金属电绝缘检测系统内的输入端连接，另一端通过电极片与异种金属连接，其中，电极片用于连接待检测对象与异种金属电绝缘检测系统中的测量电缆的介质，待检测对象为两个异种金属。

详细地，差分放大模块包括：第一放大器，第一放大器的第一同相输入端与测量信号的正极连接，第一放大器的第一反相输入端与测量信号的负极连接，第一放大器的第一输出端与第一反相输入端之间连接有第一反馈电阻和第一电容，第一反馈电阻与第一电容并联连接，其中，第一放大器为输入阻抗无穷大且放大增益为1的运算放大器。

低通滤波模块包括：第二放大器，第二放大器的第二同相输入端与第一输出端连接，第二同相输入端连接第二极性电容的负极，第二放大器的第二输出端与第二极性电容的正极连接，第二放大器的第二反向输入端与第二输出端之间连接有第二反馈电阻，第一输出端与第二同相输入端之间设置有滤波电路，滤波电路包括第三电容和第三电阻，第三电容与第三电阻并联连接，其中，第三电容和第三电阻的一端分别与第二同相输入端连接，第三电容和第三电阻的另一端接地。

第一放大模块包括：第三放大器，第三放大器的第三同相输入端与第二输出端连接，第三放大器的第三输出端与第三放大器的第三反相输入端通过反馈放大电路连接，反馈放大电路包括：第四反馈电阻、第五可调节电阻和第四电容，第四反馈电阻的一端与第五可调节电阻固定的一端连接，第四反馈电阻的另一端第四电容的一端连接且均与第三反向输入端连接；第五可调节电阻固定的另一端和可调端分别与第四电容的另一端连接，且均与第三输出端连接。

阻抗匹配模块包括：第一阻抗匹配模块和第二阻抗匹配模块，第一阻抗匹配模块包括：第四放大器，第二阻抗匹配模块包括：第五放大器；第三输出端分别与第四放大器的第四同相输入端和第五放大器的第五同相输入端连接，第四放大器的第四反向输入端与第四放大器的第四输出端连接，第五放大器的第五反向输入端与第五放大器的第五输出端连接；第四输出端与ADC采集模块连接，其中，ADC采集模块为Σ-Δ型ADC采集模块。

异种金属电绝缘检测系统还包括：报警模块，报警模块包括：比较器、三极管、LED、第六电阻和第七电阻，比较器的第六同相输入端与第五输出端连接，比较器的第六反相输入端外接整定电源，比较器的第六输出端与第六电阻的一端连接，第六电阻的另一端与三极管的基极连接，三极管的发射极接地，三极管的集电极与LED的负极连接，LED的正极与第七电阻的一端连接，第七电阻的另一端外接交流电源，其中，三极管为NPN型。

在测量电压时，金属极片两端的测量信号先经过输入阻抗无穷大、增益为1的差分运算放大模块以解决输入阻抗对测量精度的影响，实现被测点与测量系统进行隔离，然后进入二阶低通滤波模块，消除因线缆铺设以及船体干扰辐射等带来的噪声，再通过第一放大模块将电信号放大10倍，最后经抗匹配模块后输入到Σ-Δ型ADC转换器进行采集。同时，处理后的信号通过比较器与整定值比较，当信号低于阈值时进行故障告警，表明电绝缘强度不够。

在检测系统中的差分放大模块和低通滤波模块可以消除检测电路本身带来的电磁泄漏和干扰，还可以消除外部环境对检测电路的干扰，可以提高检测电路的测量精度；通过第一放大模块，可以将输入的微小的测量信号放大至百毫伏级别，可以使得ADC采集模块的采样精度提高，从而提高测量精度；通过使用Σ-Δ型ADC采集模块，可以消除工频信号干扰，测量信号更加稳定，使得测量精度更高。

综上所述，本申请实施例提供一种异种金属电绝缘检测系统，系统包括：至少一个接线盒、差分放大模块、低通滤波模块、第一放大模块、阻抗匹配模块和ADC采集模块；接线盒的一端与异种金属连接形成测量通道，接线盒的另一端与差分放大模块的输入端连接，差分放大模块的输出端与低通滤波模块的输入端连接，低通滤波模块的输出端与第一放大模块的输入端连接，第一放大模块的输出端与阻抗匹配模块的输入端连接，阻抗匹配模块的输出端与ADC采集模块端连接；差分放大模块用于消除输入阻抗对测量信号的测量精度的误差影响；低通滤波模块用于滤除噪声；第一放大模块用于将经过滤除噪声后的输入进行放大若干倍；阻抗匹配模块用于提高测量信号的传输功率；ADC采集模块用于将模拟形式的连续测量信号转换成数字形式的离散测量信号。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述系统包括：至少一个接线盒、差分放大模块、低通滤波模块、第一放大模块、阻抗匹配模块和ADC采集模块；

所述接线盒的一端与异种金属连接形成测量通道，所述接线盒的另一端与所述差分放大模块的输入端连接，所述差分放大模块的输出端与所述低通滤波模块的输入端连接，所述低通滤波模块的输出端与所述第一放大模块的输入端连接，所述第一放大模块的输出端与所述阻抗匹配模块的输入端连接，所述阻抗匹配模块的输出端与所述ADC采集模块端连接；

所述差分放大模块用于消除输入阻抗对测量信号的测量精度的误差影响；所述低通滤波模块用于滤除噪声；所述第一放大模块用于将经过滤除噪声后的输入进行放大若干倍；所述阻抗匹配模块用于提高测量信号的传输功率；所述ADC采集模块用于将模拟形式的连续测量信号转换成数字形式的离散测量信号。

2.根据权利要求1所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述差分放大模块包括：第一放大器，所述第一放大器的第一同相输入端与测量信号的正极连接，所述第一放大器的第一反相输入端与测量信号的负极连接，所述第一放大器的第一输出端与所述第一反相输入端之间连接有第一反馈电阻和第一电容，所述第一反馈电阻与所述第一电容并联连接，其中，所述第一放大器为输入阻抗无穷大且放大增益为1的运算放大器。

3.根据权利要求2所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述低通滤波模块包括：第二放大器，所述第二放大器的第二同相输入端与所述第一输出端连接，所述第二同相输入端连接第二极性电容的负极，所述第二放大器的第二输出端与所述第二极性电容的正极连接，所述第二放大器的第二反向输入端与所述第二输出端之间连接有第二反馈电阻，所述第一输出端与所述第二同相输入端之间设置有滤波电路，所述滤波电路包括第三电容和第三电阻，所述第三电容与所述第三电阻并联连接，其中，所述第三电容和所述第三电阻的一端分别与所述第二同相输入端连接，所述第三电容和所述第三电阻的另一端接地。

4.根据权利要求3所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述第一放大模块包括：第三放大器，所述第三放大器的第三同相输入端与所述第二输出端连接，所述第三放大器的第三输出端与所述第三放大器的第三反相输入端通过反馈放大电路连接，所述反馈放大电路包括：第四反馈电阻、第五可调节电阻和第四电容，所述第四反馈电阻的一端与所述第五可调节电阻固定的一端连接，所述第四反馈电阻的另一端和所述第四电容的一端连接且均与所述第三反相输入端连接；所述第五可调节电阻固定的另一端和可调端分别与所述第四电容的另一端连接，且均与所述第三输出端连接。

5.根据权利要求4所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述阻抗匹配模块包括：第一阻抗匹配模块和第二阻抗匹配模块，所述第一阻抗匹配模块包括：第四放大器，所述第二阻抗匹配模块包括：第五放大器；所述第三输出端分别与所述第四放大器的第四同相输入端和所述第五放大器的第五同相输入端连接，所述第四放大器的第四反向输入端与所述第四放大器的第四输出端连接，所述第五放大器的第五反向输入端与所述第五放大器的第五输出端连接；所述第四输出端与所述ADC采集模块连接。

6.根据权利要求1所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述ADC采集模块为Σ-Δ型ADC采集模块。

7.根据权利要求5所述的异种金属电绝缘检测系统，其特征在于，所述系统还包括：报警模块，所述报警模块包括：比较器、三极管、LED、第六电阻和第七电阻，所述比较器的第六同相输入端与所述第五输出端连接，所述比较器的第六反相输入端外接整定电源，所述比较器的第六输出端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述三极管的基极连接，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述LED的负极连接，所述LED的正极与所述第七电阻的一端连接，所述第七电阻的另一端外接交流电源，其中，所述三极管为NPN型。

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