[发明专利]断路器分合闸弹簧超声监测装置和方法

权利要求书

1.一种断路器分合闸弹簧超声监测装置，其特征在于：它包括压电振动传感器（1）、前置放大器（2）、高通滤波器（3）、主信号放大器（4）、整流滤波器（5）、比较电路（6）、输出电路（7）、电脑（13）、报警器（12）和磁铁（8），其中，所述压电振动传感器（1）的信号输出端通过前置放大器（2）连接高通滤波器（3），所述高通滤波器（3）通过主信号放大器（4）连接整流滤波器（5），所述整流滤波器（5）通过比较电路（6）连接输出电路（7），所述输出电路（7）连接电脑（13），所述电脑（13）连接报警器（12），所述压电振动传感器（1）通过磁铁（8）吸附在安装有弹簧（9）的断路器外壳（10）上，上述断路器外壳（10）和磁铁（8）之间设有耦合剂涂层（11）。

2.根据权利要求1所述的断路器分合闸弹簧超声监测装置，其特征在于：所述压电振动传感器（1）的感应部分采用压电陶瓷晶片。

3.根据权利要求2所述的断路器分合闸弹簧超声监测装置，其特征在于：所述压电陶瓷晶片的振荡频率范围在20～60kHz。

4.根据权利要求1所述的断路器分合闸弹簧超声监测装置，其特征在于：所述耦合剂涂层（11）为锂基润滑脂层。

5.根据权利要求4所述的断路器分合闸弹簧超声监测装置，其特征在于：所述锂基润滑脂层的厚度范围为0.9～1.1毫米。

6.一种利用权利要求1所述断路器分合闸弹簧超声监测装置的断路器分合闸弹簧超声监测方法，它包括如下步骤：

步骤1：断路器外壳（10）上实时产生的振动信号通过耦合剂涂层（11）和磁铁（8）被压电振动传感器（1）感应；

步骤2：所述压电振动传感器（1）将感应到的振动信号转换成电振动信号，并输送至前置放大器（2）；

步骤3：前置放大器（2）将电振动信号放大为标准电平振动信号，并输送至高通滤波器（3）；

步骤4：所述高通滤波器（3）对标准电平振动信号进行滤波处理，除掉标准电平振动信号中的低频干扰，并输送至主信号放大器（4）；

步骤5：所述主信号放大器（4）对除掉低频干扰后的标准电平振动信号进行再次放大处理，并输送至整流滤波器（5）；

步骤6：所述整流滤波器（5）将交流的振动信号转换为直流的振动信号，并输送至比较电路（6）；

步骤7：所述比较电路（6）内预先设定断路器分合闸弹簧正常工作和发生断裂时的振动信号范围，当输送到比较电路（6）内的直流振动信号在此预先设定的断路器分合闸弹簧正常工作和发生断裂时的振动信号范围内时，直流振动信号通过比较电路（6）进入输出电路（7），当输送到比较电路（6）内的直流振动信号不在预先设定的断路器分合闸弹簧正常工作和发生断裂时的振动信号范围内时，则认定直流振动信号受到外界振动干扰，信号传输被终断；

步骤8：所述输出电路（7）将通过比较电路（6）的直流振动信号传递给电脑（13）；

步骤9：在所述电脑（13）内对直流振动信号首先进行归一化和同步处理，再对上述进行了归一化和同步处理的振动信号进行包络提取，然后对上述包络提取后信号进行包络信号重构及连续的小波变换，然后对上述进行包络信号重构及连续的小波变换后的信号通过快速傅里叶变换进行包络线分析，然后将上述包络线分析得到的信号包络图谱与预先设定的断路器分合闸弹簧断裂临界状态超声图谱进行比较，当比较结果没有超出临界状态时，信号作废，不再向下一步骤进行传递，当比较结果超出临界状态时，电脑（13）向报警器（12）发出报警信号，最终由报警器（12）完成报警。

7.根据权利要求6所述的断路器分合闸弹簧超声监测方法，其特征在于：所述步骤9中，上述包络提取过程通过希尔伯特变换实现。