[其他]開關(guān)電器行程特性測量儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87200703
• 申請日: 1987-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN87200703U
• 公開（公告）日: 1988-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王伯翰;張羅平;周平
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/00
• 分類號(hào): G01R31/00
• 代理公司: 清華大學(xué)專利事務(wù)所
• 代理人: 盧瑞英,黃學(xué)信

本測量儀屬于電器檢測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

現(xiàn)行測量開關(guān)電器行程一時(shí)間特性的儀器和方法主要有三種：

1.滑塊法：利用機(jī)械滑動(dòng)塊（觸點(diǎn)）隨電器動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，獲得移動(dòng)距離、位置的電信號(hào)由示波器記錄。缺點(diǎn)是：不可靠（接觸跳動(dòng)）；不能反映往復(fù)反向運(yùn)動(dòng)；不能與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。

2.轉(zhuǎn)鼓畫線法：將帶有同步電動(dòng)機(jī)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓裝在電器（高壓開關(guān)）上，畫線筆與可動(dòng)部件聯(lián)動(dòng)，直接畫出行程隨時(shí)間之變化曲線。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)笨重，使用不方便；不能與微機(jī)相聯(lián)。

3.光柵一微機(jī)方法：利用雙列正交光柵獲取信號(hào)，用微機(jī)取光柵行程信號(hào)，用軟件處理得到行程特性。光源、光電轉(zhuǎn)換部分裝在被試電器上（參見“高壓電器”雜志，1984年第四期）。其不足之處在于無法在帶電運(yùn)行電器上使用，分辨率不高，不適于小行程測量。

為克服以上測量儀器與方法之不足，實(shí)現(xiàn)帶電電器在線監(jiān)測，實(shí)時(shí)輸出；并有數(shù)字與模擬兩種輸出，既可與微機(jī)系統(tǒng)相連，也可作獨(dú)立模擬量輸出示波器測量；既可用于高壓開關(guān)電器的運(yùn)動(dòng)行程特性測量，又可用于低壓開關(guān)電器運(yùn)動(dòng)行程特性的測量，特發(fā)明了本儀器。

本儀器是在前述第三類方法基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)明的。主要點(diǎn)是：①采用光纖光柵式傳感器。②采用新的硬件線路代替軟件處理。

本測量儀由光纖光柵式行程傳感器和脈沖電子線路兩個(gè)部分構(gòu)成，光纖光柵式傳感器由隨電器運(yùn)動(dòng)部件聯(lián)動(dòng)的動(dòng)光柵，靜光柵與光纜組成。脈沖電子線路部分由光電平衡放大與微分處理電路，邏輯處理電路，計(jì)數(shù)電路，數(shù)模轉(zhuǎn)換電路組成。

本測量儀由于：

（1）用光纜傳輸信號(hào)，儀器的測量部分與被試開關(guān)可以遠(yuǎn)離，不受干擾；可以隔離高電壓，可以用于開關(guān)運(yùn)行帶電狀態(tài)測量，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測。

（2）采用硬件邏輯處理方法獲得行程脈沖計(jì)數(shù)，適于高速運(yùn)動(dòng)行程測量，準(zhǔn)確，可靠。

（3）既可與微機(jī)系統(tǒng)相聯(lián)，也可以用示波器測量實(shí)時(shí)行程波形。與微機(jī)相連，可利用軟件計(jì)算各種動(dòng)作過程參數(shù)（如時(shí)間，速度瞬時(shí)值，平均值等）。用示波器可在車間，現(xiàn)場代替現(xiàn)有其它方法使用。

附圖為本測量儀一具體實(shí)施例。

圖1為光纖光柵式行程傳感器的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本測量儀測量線路組成圖。

圖3中：A、B為光電放大部分提供的行程脈沖信號(hào)。（＋），（－）為加減計(jì)數(shù)電路輸入之脈沖信號(hào)。

其結(jié)構(gòu)原理詳述如下：

光纖光柵式行程傳感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由裝在傳感器支座上的靜光柵①，動(dòng)光柵②，光纜③組成。動(dòng)光柵與電器的運(yùn)動(dòng)部件相聯(lián)，光纖的入射光經(jīng)靜、動(dòng)光柵反射，由同軸的另一部分光纖傳送給后面的電子線路處理。

靜光柵（見圖1中放大圖①）是由金屬薄片加工成左右兩半相互錯(cuò)位（正交）的條形縫，縫寬與間距大小由行程測量需要的最小分辨率決定，加工后表面做發(fā)黑處理。

動(dòng)光柵（見圖1中放大圖②）由敷銅板制作加工成與靜光柵具有相同縫寬及間距的條、縫。縫中充填深色高吸收率填料（稱為填黑）本例中填充的是炭黑。金屬銅表面（即條表面）是經(jīng)鍍金，拋光處理的強(qiáng)反射面，縫表面為強(qiáng)吸收面，動(dòng)光柵的光柵部分長度由被測行程決定。

光纜（見圖1中放大圖③）是兩支同軸雙芯光纖束，并列裝在銅端套中，光纖束是多股石英光纖（直徑50－100μm）。端部經(jīng)光學(xué)拋光處理。每支同軸雙芯光纖束中，內(nèi)芯a是入射光通道，外芯b是反射光通道，即反映傳感信號(hào)OA，OB。光纜之另外一端（圖中未示出）是四支單芯光纜。分別對應(yīng)兩路入射光和兩路反射光通道，光纜的兩支光纖束位置在傳感中與動(dòng)靜光柵柵線平行。

上述傳感器適用于小行程（幾－幾＋mm）高分辨率（≤0.1mm）的測量，如果被測行程較長（幾百mm以上），分辨率要求不高（≥2mm），可以相應(yīng)地加大柵距△（見圖1），并取消靜光柵。

測量線路部分如圖2所示。

由傳感器來的兩路行程光信號(hào)OA，OB經(jīng)光電放大形成脈沖方波A，B（見圖3）送到邏輯處理，可逆計(jì)數(shù)電路，得到行程一時(shí)間特性的數(shù)字量可以與微機(jī)聯(lián)接。為了某些模擬測量的需要。經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換可提供實(shí)時(shí)模擬量行程特性。具體線路如下：

1.光電放大與微分處理電路：由差動(dòng)平衡式光電放大部分包括電平比較器和微分處理部分組成。差動(dòng)放大輸入兩臂之一臂為傳感器來的信號(hào)光，另一臂為補(bǔ)償光，由同一光源分出一個(gè)分支光提供，以補(bǔ)償由于光源電源脈動(dòng)或發(fā)光強(qiáng)度改變，光電管特性變化引起的變動(dòng)。電平比較器用以形成脈沖方波。微分處理可采用積分單穩(wěn)電路實(shí)現(xiàn)。