[实用新型]带超声波位移传感器的高压开关测试仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及监测技术领域，具体地，涉及与高压开关性能测试的相关技术，尤其涉及带位移传感器的高压开关位移测试。

背景技术

各种高压开关生产厂家和使用单位，需要定期对高压开关进行试验，以了解高压开关的机械和电气性能，保证设备正常可靠运行。试验中一个关键的项目就是检测开关分闸与合闸动作时触头的位移和速度等。

传统的测量方式是使用直线式滑线电阻位移传感器来测量位移。使用该移传感器有许多不足之处：

首先，滑线电阻传感器的连杆必须沿其轴线直线运动，参考点运动方向与该轴线的些许角度差异将会导致传感器在运动中损坏；

其次，高精度的滑线电阻的价格昂贵，当要求测试的位移幅度较大，需要采用更大长度的滑线电阻传感器时则更是如此；

再则，它的安装十分困难，要用到许多非标准的夹具。高压开关的运动部件或位于不易接触的空间内，极其难与安装滑线电阻传感器。对于要长期监测的高压开关，不便的测试方式更是不能采用。

另外，最不理想的是满足滑线电阻传感器(长度-电阻)线性关系的代价昂贵，尤其是大长度的滑线电阻传感器情况更差。多次使用导致局部磨损，其电阻值在长度方向上的均匀性就会变差；长时间存放导致电阻值变化，从而无法满足测量的要求。

因为上述原因，有的用户甚至不得已在诸多检测项目中放弃位移检测这个重要的项目。高压开关设备有关位移、速度、弹跳等方面的隐患就不能即使发现。用户也急需一种安装简便，测量准确、实用和耐用位移传感器。

实用新型内容

为克服现有直线位移传感器价格高、安装困难，线性差的不足，本实用新型提供一种在高压开关测试仪上采用超声波传感器测量位移。将发射头安放在固定位置，接收头安装在开关的运动部件上。发射头与接收头不必精确地在一条直线上，极大地提高了传感器安装的灵活性。在测量准确度上也克服了直线传感器的不足。从而可生产出一种成本低、性能好的装置，更好地满足用户的测试需求。

本实用新型为解决上述技术问题，在高压开关测试仪中实现一种带超声波位移传感器的位移测试，包括：

超声波位移传感器，其根据测试要求，具有安装在静止位置持续发射40kHz恒定频率超声波的发射头(TX)装置，超声波发射头(TX)在静止不移动的位置发射恒定40kHz频率的超声波；具有安装在高压开关移动部件上某参考点处的超声波接收探头(RX)装置，将参考点处的超声波声压转变成电压信号，超声波接收头(RX)固定在高压开关移动部件的称为参考点的某个位置，接收超声波信号；由处理器处理，计算出参考点的位移。接收头安装在高压开关的移动部件上，将接收到的超声波信号，采集到CPU中，从而计算出发射头与接收头之间的位移。

放大器与超声波位移传感器的接收头相连，将参考点处接收头输出的信号放大，并以差分的形式将输出传送适当的距离，供高压开关测试仪使用；

比较器，其与放大器的输出相连，将信号整形，检出放大器的输出过零点；放大器，其内置于接收探头中，与超声波接收器件相连，将超声波接收头(RX)在参考点接收到的信号放大，并以差分的形式将输出传送至适当距离的远处；所述超声波接收探头(RX)内置有差分放大器，将接收到信号电压放大，以差分方式可靠地传送到适当距离的远方。所述超声波接收探头(RX)内置差分放大器由40kHz，或其他频率，的交流供电技术来解决接收探头(RX)与主机之间的隔离。

时标捕获器，其与比较器的输出相连，定时捕获信号的时标；

C8051FC340微处理器，其与比较器的输出连接，完成位移测量数据的采集；PC104工控机模块，其与微处理器通过USB 2.0接口相连接而相互通讯，对测量数据进行判断、分析、校正、计算、存储和显示；

超声波位移传感器测量位移的工作原理如下：