CN209542822U - 一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，主要由波形发生器、信号调理及输出模块和电源模块构成，所述的波形发生器采用以具有DDS***的数模转换芯片为核心的波形发生电路；所述的信号调理及输出模块采用具有直流偏置的反向放电电路，并且设有信号输出接口；在电源模块供电下，波形发生器发出标准的波形信号，经过信号调理及输出模块进行运放调理后，通过信号输出接口输入给检测设备。本实用新型解决了市面上对超声波检测仪器用校准仪器设计复杂、精确度不高、便携性差等问题。
Description
技术领域
本实用新型属于电测与仪表技术领域，具体涉及了一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块。
背景技术
局部放电主要分为内部局部放电和表面局部放电两类，前者发生在绝缘体内部，多因绝缘材料不均匀或者内部存在空洞和杂质或者绝缘强度的不足导致；后者发生在绝缘体表面的因为导体表面存在凸出部分，由环境因素如潮湿、过热引起。超声波法通过对绝缘子和母排表面放电引起的振动进行局放监测，检测效果显著。相对于局部放电的其他检测方法，超声波检测技术具有检测灵敏度高、抗干扰性好、可在线检测和定位等特点，已成为高压电气设备局部放电检测的重要手段之一。针对超声波传感器及超声局部放电检测装置形式多样、种类繁多，以及由此造成的检测性能不一致问题，现公开一种高压开关柜内局放超声波校准信号发生模块，用于超声波检测仪器的精确校准。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，用于模拟输出电气设备绝缘故障时的局部放电特征的超声波信号，以解决市面上对超声波检测仪器用校准仪器设计复杂、精确度不高、便携性差等问题。本实用新型采用DDS技术，以AD9102芯片为核心，完成信号的产生、信号控制与处理及人机交互功能，具有波形精度高、频带宽的特点。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，主要由波形发生器、信号调理及输出模块和电源模块构成，其中：所述的波形发生器采用以具有DDS***的数模转换芯片为核心的波形发生电路；所述的信号调理及输出模块采用具有直流偏置的反向放电电路（将ADC信号峰值放大到1V左右），并且设有信号输出接口；在电源模块供电下，波形发生器发出标准的波形信号，经过信号调理及输出模块进行运放调理后，通过信号输出接口输入给检测设备。
作为本实用新型具体技术方案的进一步说明及优选，所述的波形发生器主要由数模转换芯片AD9102、若干个电阻、电容组成；其中，所述的数模转换芯片AD9102的引脚5、23、29、12均接入3.3V电压，引脚27、28接入信号调理及输出模块。
数模转换芯片AD9102通过设定相位控制字和频率控制字的数值，进行累加并输入到正弦查询表地址上，将融合了相位的正弦波幅值信号驱动DAC输出差分模拟信号。
作为本实用新型具体技术方案的进一步说明及优选，所述的信号调理及输出模块主要由运算放大器LTC6261、电容C190、电阻R135、电阻R139、电阻R140和电阻R141组成；所述的运算放大器LTC6261的引脚2串联电阻R139后接波形发生器，引脚4接地，引脚1接信号输出接口，引脚8接入5V电压；所述的电容C190和电阻R140并联后一端接地，另一端接运算放大器LTC6261的引脚3；所述的电阻R135一端接运算放大器LTC6261的引脚2，另一端接运算放大器LTC6261的引脚1；所述的电阻R141一端接运算放大器LTC6261的引脚3，另一端接运算放大器LTC6261的引脚8。
作为本实用新型具体技术方案的进一步说明及优选，所述电源模块分为两个部分并采用锂电池供电；其中第一部分采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出3.3V直流电压，为所述波形发生器供电；第二部分同样采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出5V直流电压，为所述信号调理及输出模块供电。在本实用新型中所述的电源模块优先选用电源芯片TPS63000DRC，该芯片电压输入范围为1.8V～5.5V，输出电压范围1.2V～5.5V，效率高达96%。
本实用新型的校准信号发生模块通过发出标准的超声波采集模拟信号与局部放电检测电路进行合成，得到电路所测的超声波检测值，与标准信号对比，形成稳定的、精度高的测试波形与数据，完成电路校验。
与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：
本实用新型电路设计简单，集成度高且易于实现；以DDS技术为核心的AD9102芯片作为波形发生电路，功耗低、分辨率高且速度快，高达180MSPS，满足局部放电检测要求。本实用新型使用LDO与DC/DC芯片组合的供电方式，使得电源纹波噪声降到一个极低值。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的结构框架示意图。
图2为本实用新型一实施例的波形发生器的电路原理图。
图3为本实用新型一实施例的信号调理及输出模块的电路原理图。
图4为本实用新型一实施例的电源模块其中一部分（输出3.3V）的电路原理图。
图5为本实用新型一实施例的电源模块另一部分（输出5V）的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例：
如图1所示，一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，主要由波形发生器、信号调理及输出模块和电源模块构成，其中：所述的波形发生器采用以具有DDS***的数模转换芯片为核心的波形发生电路；所述的信号调理及输出模块采用具有直流偏置的反向放电电路（将ADC信号峰值放大到1V左右），并且设有信号输出接口；在电源模块供电下，波形发生器发出标准的波形信号，经过信号调理及输出模块进行运放调理后，通过信号输出接口输入给检测设备。
为了更加清楚地理解本实施例的技术方案，以下结合附图2-5对本实施例作进一步说明：
本实施例的波形发生器主要由数模转换芯片AD9102、若干个电阻、电容组成；其中，所述的数模转换芯片AD9102的引脚5、23、29、12均接入3.3V电压，引脚27、28接入信号调理及输出模块。具体电路连接关系如图2所示，U17为AD9102数模转换芯片，与电容、电阻组成波形发生电路；以4线SPI接口给定频率和相位设定；Rset的取值为8.06K，依据和两式得到输出电流值，其中，。
数模转换芯片AD9102通过设定相位控制字和频率控制字的数值，进行累加并输入到正弦查询表地址上，将融合了相位的正弦波幅值信号驱动DAC输出差分模拟信号。
如图3所示，本实施例的信号调理及输出模块主要由运算放大器LTC6261、电容C190、电阻R135、电阻R139、电阻R140和电阻R141组成；所述的运算放大器LTC6261的引脚2串联电阻R139后接波形发生器，引脚4接地，引脚1接信号输出接口，引脚8接入5V电压；所述的电容C190和电阻R140并联后一端接地，另一端接运算放大器LTC6261的引脚3；所述的电阻R135一端接运算放大器LTC6261的引脚2，另一端接运算放大器LTC6261的引脚1；所述的电阻R141一端接运算放大器LTC6261的引脚3，另一端接运算放大器LTC6261的引脚8。U34为轨到轨高频运算放大器LTC6261，放大倍数为2；通过同相输入端引入直流偏置电压，将信号提升到正值状态；输出以BNC头或声频传感器或接线端子方式引入，具有底噪低、频带宽的优点。
本实施例的电源模块分为两个部分并采用锂电池供电；其中第一部分采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出3.3V直流电压，为所述波形发生器供电；第二部分同样采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出5V直流电压，为所述信号调理及输出模块供电。在本实用新型中所述的电源模块优先选用电源芯片TPS63000DRC，该芯片电压输入范围为1.8V～5.5V，输出电压范围1.2V～5.5V，效率高达96%。具体电路连接关系如图4、图5所示，输出3.3V和输出5V的电路结构基本一致，下面仅以输出3.3V的电源部分作为例子进行详细说明，如图4所示，主要由电源芯片U11、电感L30、电阻R68、R69、R71、电容C87、C85、C86、电解电容EC22、EC75组成；电源芯片U11的引脚5接输入电压，引脚6、7、8相接并串联电容C86后接地，引脚10串联电阻R69后接地，引脚1输出3.3V电压，引脚2和引脚4之间串联电感L30，其他引脚接地；电阻R71一端接输入电压，另一端接电源芯片U11的引脚6、7、8；电容C85和电解电容EC22并联后一端接地，另一端接输入电压；电阻R68一端接电源芯片U11的引脚1，另一端接电源芯片U11的引脚10；电容C87和电解电容EC75并联后一端接地，另一端接电源芯片U11的引脚1。
以上实例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实例对本实用新型进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者同等替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，主要由波形发生器、信号调理及输出模块和电源模块构成，其特征在于：所述的波形发生器采用以具有DDS***的数模转换芯片为核心的波形发生电路；所述的信号调理及输出模块采用具有直流偏置的反向放电电路，并且设有信号输出接口；在电源模块供电下，波形发生器发出标准的波形信号，经过信号调理及输出模块进行运放调理后，通过信号输出接口输入给检测设备。
2.根据权利要求1所述的局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，其特征在于：所述的波形发生器主要由数模转换芯片AD9102、若干个电阻、电容组成；其中，所述的数模转换芯片AD9102的引脚5、23、29、12均接入3.3V电压，引脚27、28接入信号调理及输出模块。
3.根据权利要求1所述的局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，其特征在于：所述的信号调理及输出模块主要由运算放大器LTC6261、电容C190、电阻R135、电阻R139、电阻R140和电阻R141组成；所述的运算放大器LTC6261的引脚2串联电阻R139后接波形发生器，引脚4接地，引脚1接信号输出接口，引脚8接入5V电压；所述的电容C190和电阻R140并联后一端接地，另一端接运算放大器LTC6261的引脚3；所述的电阻R135一端接运算放大器LTC6261的引脚2，另一端接运算放大器LTC6261的引脚1；所述的电阻R141一端接运算放大器LTC6261的引脚3，另一端接运算放大器LTC6261的引脚8。
4.根据权利要求1所述的局部放电超声波法检测仪校准信号发生模块，其特征在于：所述电源模块分为两个部分并采用锂电池供电；其中第一部分采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出3.3V直流电压，为所述波形发生器供电；第二部分同样采用DC/DC与LDO的稳压方式，输出5V直流电压，为所述信号调理及输出模块供电。
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