[发明专利]适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统

权利要求书

1.一种适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统，其特征在于，该系统包括：

声表面波射频探测雷达，用于生成并发射探测用的电磁信号以及探测声表面波传感器传回的带有温度信息的电磁信号，并将该带有温度信息的电磁信号通过数字信号处理得到温度信息；

声表面波传感器，用于将传感器天线接收到的电磁信号转换为声表面波信号，并将被反射栅反射回来的带有温度信息的声表面波信号转换为电磁信号发送出去。

2.根据权利要求1所述的适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统，其特征在于，所述声表面波射频探测雷达采用开关频率步进连续波探测雷达结构，包括晶体振荡器、锁相环频率综合器(PLL)、驱动缓冲器(Buffer)、分离器(splitter)、第一可变增益放大器(VGA，variable gain amplifier)、功率放大器(PA)、发送开关(TX switch)、发送接收开关(TRX switch)、天线、低噪声放大器(LNA)、第二可变增益放大器(VGA，variable gain amplifier)、混频器(mixer)、中频放大器(IFA)、低通滤波器(LPF)、模数转换器(ADC)以及数字信号处理器(DSP)。

3.根据权利要求2所述的适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统，其特征在于，所述锁相环频率综合器(PLL)由鉴频鉴相器(PFD)、环路滤波器(LF)、压控振荡器和分频器组成。

4.根据权利要求3所述的适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统，其特征在于，所述晶体振荡器输出的10MHz信号经第一分频器(1)分频后输出到锁相环频率综合器的鉴频鉴相器，鉴频鉴相器比较该信号与压控晶体振荡器输出信号经第二分频器(2)分频后信号的频率和相位差，输出比较结果经过环路滤波器滤波后输出给压控振荡器以控制压控振荡器输出我们需要的信号；DSP不断向PLL的第二分频器(2)发送频率控制字，以实现扫频；PLL输出信号经过驱动缓冲器放大后输出给分离器分成两路信号，其中一路输出到混频器的本振端口(LO)，另一路被输出到第一可变增益放大器进行放大，其输出功率由DSP控制；第一可变增益放大器输出的信号经功率放大器放大后被发送到发送开关，该开关由DSP控制实现与PLL扫频的同步；在DSP的控制下，发送接收开关在发送通路上导通，从而将发送开关发送过来的信号送到天线上；天线的电磁信号经声表面波传感器的叉指换能器转换为声表面波信号，该声表面波信号遇到反射栅会被反射回来，反射回来的信号经叉指换能器转换为电磁信号发送出去；该电磁信号被声表面波探测雷达探测到，并经发送接收雷达传送给低噪声放大器进行放大，将经低噪声放大器放大后的信号发送给第二可变增益放大器进一步放大，并将放大结果输出到混频器的RF端口；接收到的信号与本振信号经过混频器混频后输出中频信号，该中频信号经过中频放大器放大被送到低通滤波器进行滤波；将滤波后的信号经过高速14位模数转换器转换为数字信号，该数字信号被输出被DSP进行数字信号处理。

5.根据权利要求4所述的适合于气体绝缘开关柜的声表面波温度监测系统，其特征在于，所述DSP读取探测雷达模数转换器输出的基带信号，并对连续读出的数据进行叠加取平均以提高信号的信噪比；为降低数据时域的杂散信号的能量，Blackman-Harris加权函数对叠加平均后的数据进行加权，通过在每组加权后的512位数据后面进行0填充，能够提高FFT计算结果的精度；分别计算出FFT计算结果的每组数据的幅度和相位，通过比较求出超过峰值比较门限的峰值数据的位置，判断温度传感器ID；对数据在峰值处进行曲线拟合，利用拟合的曲线计算出峰值信号的确切位置，采用该方式能够提高温度监测系统的测量精度；通过两个反射栅反射回信号的频率差能够粗略的计算出声表面波传感器材料的温度；将峰值处的相位在极小的区间内进行拟合，并进一步计算出峰值处的相位值，然后通过相位值对测量温度进行进一步校准，从而得到声表面波传感器材料的精确温度值；DSP计算得到的温度值经过RS232接口发送到计算机，并通过上位机显示出来，对于超过温度极限的相关信号会以红色显示或者发出报警，从而实现对GIS母线温度的实时监测报警。