CN203837808U - 基于差分应变片式杆塔振动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置，解决了现有振动监测装置存在灵敏度差、成本高、响应慢等问题。该装置包括在杆塔前后左右面上固定的应变片，前后应变片、左右应变片各组成一个电桥电路，分别用于监测前后振动和左右振动，电桥电路又依次连接信号放大电路、AD转换模块和单片机。本实用新型装置设计合理、结构简单、成本低廉、安装方便、使用效果好，该装置可以测量杆塔左右、前后的振动情况，并且响应快、测量精度较高，很好的保证了输电线路的安全运行，适合大范围安装使用，值得推广使用。

Description

基于差分应变片式杆塔振动监测装置

技术领域

本实用新型涉及杆塔振动检测领域，具体是一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置。

背景技术

经济的迅速发展对电力供应提出了更高的需求。为满足用电，电力公司兴建大量架空输电线路，大容量及远距离输电线路陆续投入使用。因输电线路跨越区域大，地形和气候复杂，给输电的可靠和安全造成了许多潜在隐患，所以对输电线路的实时监控变的尤为重要。野外环境下的高压输电杆塔，经常受到自然因素如风、导线舞动等的干扰，以及人为因素，如断木和建筑施工设备的影响，从而引起杆塔振动。杆塔振动容易引发各种事故，严重时甚至会影响输电线路的安全运行，因此需要对杆塔的振动情况进行监测。

现有技术中，大都采用加速度传感器，通过加速度的运算进而得知杆塔的振动情况，这种方式有个明显的不足，就是灵敏度太差，并且价格昂贵，不适合大范围安装使用；还有使用微变电容式，通过杆塔振动引起电容改变来监测的，存在灵敏度差、响应慢的问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，二提供一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置，包括应变片、信号放大电路、AD转换模块、单片机和供电模块，供电模块为信号放大电路、AD转换模块和单片机提供电源；

在杆塔的前、后、左、右面上各固定有一个应变片，分别为：R1、R2、R3和R4，应变片的标记线方向（即应变方向）方向均与杆塔的伸长方向平行，应变片R1、R2构成一组差分对并用于监测杆塔的前后振动，应变片R3、R4构成另一组差分对并用于监测杆塔的左右振动；

应变片R1、R2与两个固定电阻R1′、R2′组成第一电桥电路（如图2），其中，R1、R2的接点与R1′、R2′的接点之间为第一电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R1、R1′的接点与R2、R2′的接点之间为第一电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接；

应变片R3、R4与两个固定电阻R3′、R4′组成第二电桥电路（如图3），其中，R3、R4的接点与R3′、R4′的接点之间为第二电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R3、R3′的接点与R4、R4′的接点之间为第二电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接。

本实用新型装置的具体工作分析如下：

当杆塔振动时，杆塔受力柱会产生形变，如分析杆塔前后振动的情况。当杆塔向后振动时，应变片R2对应的受力柱受到挤压，应变片R2收缩，同时，对面的应变片R1相应的受力柱受到拉伸，应变片R1伸长，即转换为应变片R1电阻与应变片R2的电阻的变化。因为杆塔振动时发生的形变较小，因此将应变片R1与应变片R1接入电桥电路，可得出差分输出电压，进而通过信号放大电路可得到放大后的差分输出电压U0。杆塔的不断振动，使差分输出电压U0的极性在不断改变，可以通过AD转换模块采集运算得到杆塔的振动频率，最后传递给单片机。杆塔左右振动的分析也同上。

本实用新型装置设计合理、结构简单、成本低廉、安装方便、使用效果好，该装置可以测量杆塔左右、前后的振动情况，并且响应快、测量精度较高，很好的保证了输电线路的安全运行，适合大范围安装使用，值得推广使用。

附图说明

图1为本实用新型装置中应变片安装示意图。

图2为本实用新型装置中第一电桥电路图。

图3为本实用新型装置中第二电桥电路图。

图4为本实用新型装置各模块连接示意图。

图中：1-杆塔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步的描述：

如图1至图4所示，一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置，包括应变片、信号放大电路、AD转换模块、单片机和供电模块，供电模块为信号放大电路、AD转换模块和单片机提供电源；

杆塔1的横截面为正方形，在杆塔1的前、后、左、右面上各固定有一个应变片，分别为：R1、R2、R3和R4，具体固定时，应变片R1、R2固定于前后面上靠近左侧棱的位置、应变片R3、R4固定于左右面上靠近后侧棱的位置，应变片R1、R2用于监测杆塔1的前后振动，应变片R3、R4用于监测杆塔1的左右振动；

应变片R1、R2与两个固定电阻R1′、R2′组成第一电桥电路，其中，R1、R2的接点与R1′、R2′的接点之间为第一电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R1、R1′的接点与R2、R2′的接点之间为第一电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接；

应变片R3、R4与两个固定电阻R3′、R4′组成第二电桥电路，其中，R3、R4的接点与R3′、R4′的接点之间为第二电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R3、R3′的接点与R4、R4′的接点之间为第二电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接。

Claims (1)

1.一种基于差分应变片式杆塔振动监测装置，其特征在于：包括应变片、信号放大电路、AD转换模块、单片机和供电模块，供电模块为信号放大电路、AD转换模块和单片机提供电源；

在杆塔（1）的前、后、左、右面上各固定有一个应变片，分别为：R1、R2、R3和R4，应变片R1、R2用于监测杆塔（1）的前后振动，应变片R3、R4用于监测杆塔（1）的左右振动；

应变片R1、R2与两个固定电阻R1′、R2′组成第一电桥电路，其中，R1、R2的接点与R1′、R2′的接点之间为第一电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R1、R1′的接点与R2、R2′的接点之间为第一电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接；

应变片R3、R4与两个固定电阻R3′、R4′组成第二电桥电路，其中，R3、R4的接点与R3′、R4′的接点之间为第二电桥电路的电源输入端并与供电模块连接，R3、R3′的接点与R4、R4′的接点之间为第二电桥电路的信号输出端并与信号放大电路的一个输入端连接，信号放大电路的输出端与AD转换模块的输入端连接，AD转换模块的输出端与单片机的输入端连接。