[发明专利]一种基于超声波注入的变压器振动检测系统及其检测方法

权利要求书

1.一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述变压器振动检测系统包括信号注入单元、信号采集单元、信号调理单元、控制处理单元、按键输入单元、存储单元、显示单元、报警单元和通信单元，所述信号注入单元、所述信号采集单元分别与所述变压器相连接，所述控制处理单元分别与所述信号调理单元、所述按键输入单元、所述存储单元、所述显示单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述变压器振动检测系统对所述变压注入超声波信号，根据反射超声波信号计算出所述变压器振动速度，进而判断所述变压器振动是否正常，保证所述变压器安全可靠工作。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号注入单元包括函数发生器、发射电路、超声波发射探头，所述函数发生器输出频率为40KHz的超声波信号，经过所述发射电路、所述超声波发射探头将所述超声波信号发送至所述变压器。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号采集单元采用超声波接收探头接收经过所述变压的反射超声波信号。

4.根据权利要求3所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括信号放大模块、滤波模块、A/D转换模块，所述信号放大模块采用放大电路对采集的信号进行放大处理，输出符合所述A/D转换模块输入要求的信号；所述滤波模块采用低通滤波器滤除高频干扰信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述按键输入单元结合所述存储单元、所述显示单元对所述变压器振动检测系统进行参数设置和信息查询，所述参数包括振动速度报警值。

6.根据权利要求5所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述报警单元采用声光报警器，当所述变压器振动异常时能够及时发出声光报警信号。

7.根据权利要求6所述的一种基于超声波注入的变压器振动检测系统，其特征在于，所述通信单元采用无线通信技术将所述变压器振动检测系统的检测信息上传至监控中心，同时所述通信单元还能够对所述变压器振动检测系统进行远程操作。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的基于超声波注入的变压器振动检测系统的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括如下步骤：

步骤(1)：控制所述函数发生器输出所述超声波信号；

步骤(2)：通过所述发射电路将所述超声波信号传输至所述超声波发射探头；

步骤(3)：经过所述超声波发射探头将所述超声波信号发射至所述变压器；

步骤(4)：所述超声波接收探头接收经过所述变压器的所述反射超声波信号；

步骤(5)：经过所述信号放大模块进行信号放大处理；

步骤(6)：经过所述滤波模块滤除干扰信号；

步骤(7)：经过所述A/D转换模块进行A/D转换；

步骤(8)：所述控制处理单元将所述反射超声波信号转换为AM-FM信号x(n)＝A_r·cos[φ(n)]，A_r为所述反射超声波幅值，ω为所述反射超声波频率，h为所述变压器的振动位移，为所述反射超声波回波和法线的夹角，c为超声波在空气中的传播速度，L为平衡状态的所述变压器与所述超声波接收探头之间的直线距离；

步骤(9)：将所述AM-FM信号x(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x₁(n)＝cos[φ(n)]；

步骤(10)：计算所述纯调频信号x₁(n)的对称差分信号

步骤(11)：对所述纯调频信号对称差分信号y(n)进行AM-FM分解，得到纯调频信号：x₂(n)＝sin[φ(n)]；

步骤(12)：构造复信号z(n)＝x₁(n)+jx₂(n)＝cos[φ(n)]+jsin[φ(n)]；

步骤(13)：计算所述复信号z(n)的能量算子ψ_d[z(n)]＝ψ_d[x₁(n)]+ψ_d[x₂(n)]＝1-cos[2ω(n)]，ψ_d[x₁(n)]＝x₁²(n)-x₁(n-1)x₁(n+1)＝cos²[φ(n)]-cos[φ(n-1)]cos[φ(n+1)]，ψ_d[x₂(n)]＝x₂²(n)-x₂(n-1)x₂(n+1)＝sin²[φ(n)]-sin[φ(n-1)]sin[φ(n+1)]

步骤(14)：计算所述AM-FM信号x(n)瞬时频率所述瞬时频率ω(n)；

步骤(15)：计算所述被测物体的振动速度信号

步骤(16)：将所述振动速度信号与所述振动速度报警值进行比较，若大于所述振动速度报警值，通过所述报警单元、所述显示单元发出报警信号；若不大于，返回步骤(4)；

步骤(17)：通过所述通信单元将检测信息上传至所述监控中心。