[发明专利]一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统

权利要求书

1.一种基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于，包括：

传感器检测模块，用于实时采集弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号，并将采集的弓网电弧发射光谱、弧声信号和电压电流信号上传至信号调理模块；

信号调理模块，用于接收传感器检测模块发送的检测信号，并将检测信号进行前置放大和低通滤波；

数据采集及控制模块，用于接收信号调理模块发送的调理信号，并实时对调理信号进行A/D采集，以及进行电源的供电和控制指令的收发；

通信模块，用于实现数据采集及控制模块和上位机之间的通信连接；

上位机，用于进行电弧参数的实时处理、显示及存储。

2.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述传感器检测模块包括光电传感器、声传感器及电压电流传感器。

3.根据权利要求2所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述光电传感器包括滤光系统及光电转换模块，用于将特定波长的电弧发射光谱信号转换为电压信号，以及将紫外光信号转换为脉冲电压信号，用于信号的放大、采集或计数；声传感器包括驻极体式声传感器，用于采集电弧的声信号；电压电流传感器分别采用电压转换电路与电流转换电路，用于将电弧的电压与电流转换为AD电路可采集的电压信号。

4.根据权利要求3所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述滤光系统的滤光中心波长分别为521.82nm和578.21nm；光电转换模块包括硅光电二极管和日盲型紫外光电管。

5.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述信号调理模块包括前置放大器和滤波器，用于将光电传感器和声传感器产生的微弱信号进行前置放大及低通滤波。

6.根据权利要求5所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述低通滤波器为有源滤波器，有源滤波器中包括分别针对光电转换电路和声信号采集电路设计通带频率为1kHz与20kHz的四阶巴特沃兹低通滤波电路。

7.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述数据采集及控制模块包括主控单元FPGA，所述主控单元FPGA分别与AD转换电路和电源模块连接。

8.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述通信模块的硬件电路采用FT232H搭建的USB2.0高速通信电路，并分别在FPGA主控制器和上位机部署USB通信接口程序，用于控制上位机及硬件系统间的数据传输。

9.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述PC上位机接收下位机传输的检测数据，并进行电弧参数的实时处理、显示及存储，并通过两路特征光谱线信号参数计算等离子体激发温度，通过紫外脉冲信号计算辐照强度，通过电弧的电压与电流计算燃弧功率，并调用MATLAB函数对弧声信号进行频谱分析。

10.根据权利要求1所述的基于多传感器的弓网电弧在线监测系统，其特征在于：所述传感器检测模块、信号调理模块和数据采集及控制模块均集成于金属屏蔽盒内，用于抑制电弧产生的电磁噪声对硬件电路造成的干扰。