技术领域
[0001] 本实用新型涉及设备检测领域，尤其涉及一种发电机定子铁心检测装置及系统。
背景技术
[0002] 定子铁心松动是大型汽轮发电机常见的一种
缺陷，容易造成铁心损坏、定子接地、定子振动和
转子受伤等危害，甚至对发电机造成严重损害。
[0003] 现有的定子铁心检测技术虽然可以利用噪声对定子铁心进行
质量判别，但是当前行业内缺少一种有效采集定子铁心的噪声
信号并生成相应
频谱数据来检测分析定子铁心松动情况的装置，导致了利用噪声检测定子铁心的技术在实际的定子铁心检测工程中难以广泛普及的技术问题。
实用新型内容
[0004] 本实用新型公开了一种发电机定子铁心检测装置及系统，用于解决当前行业内缺少一种有效采集定子铁心的噪声信号并生成相应频谱数据，用于检测分析定子铁心松动情况的装置，导致的利用噪声检测定子铁心的技术在实际的定子铁心检测工程中难以广泛普及的技术问题。
[0005] 本实用新型提供了一种发电机定子铁心检测装置，包括：DSP处理器和至少两个音频采集模
块；
[0006] 所述音频采集模块具体包括：声
传感器、音频
放大器、第一程控放大器、抗
混叠滤波器、第二程控放大器和
模数转换器；
[0007] 所述声传感器的输出端与所述音频放大器的输入端连接，所述声传感器的采集端指向所述定子铁心的轴心，且全部所述声传感器围绕所述定子铁心的外口径等间隔设置；
[0008] 所述音频放大器的输出端与所述第一程控放大器的输入端通信连接；
[0009] 所述第一程控放大器的输出端与所述
抗混叠滤波器的输入端通信连接；
[0010] 所述抗混叠滤波器的输出端与所述第二程控放大器的输入端通信连接；
[0011] 所述第二程控放大器的输出端与所述模数转换器的输入端通信连接；
[0012] 所述模数转换器的输出端与所述DSP处理器的第一通信端通信连接。
[0013] 优选地，所述抗混叠滤波器具体由至少两个
低通滤波器级联组成。
[0014] 优选地，所述声传感器具体为
驻极体电容式声传感器。
[0015] 优选地，所述DSP处理器具体为TMS320F2812芯片。
[0016] 优选地，还包括：通信芯片；
[0017] 所述通信芯片的控制端与所述DSP处理器的第二通信端通信连接。
[0018] 优选地，还包括：
存储器和
人机交互设备；
[0019] 所述存储器与所述DSP处理器的第三通信端通信连接；
[0020] 所述人机交互设备的控制端与所述DSP处理器的第四通信端通信连接。
[0021] 本实用新型提供了一种发电机定子铁心检测系统，其特征在于，包括：后台管理终端和前述的发电机定子铁心检测装置；
[0022] 所述后台管理终端通过所述发电机定子铁心检测装置中的通信芯片与所述发电机定子铁心检测装置通信连接。
[0023] 从以上技术方案可以看出，本实用新型具有以下优点：
[0024] 本实用新型提供了一种发电机定子铁心检测装置及系统，其中，装置包括：DSP处理器和至少两个音频采集模块；所述音频采集模块具体包括：声传感器、音频放大器、第一程控放大器、抗混叠滤波器、第二程控放大器和模数转换器；所述声传感器的输出端与所述音频放大器的输入端连接，所述声传感器的采集端指向所述定子铁心的轴心，且全部所述声传感器围绕所述定子铁心的外口径等间隔设置；所述音频放大器的输出端与所述第一程控放大器的输入端通信连接；所述第一程控放大器的输出端与所述抗混叠滤波器的输入端通信连接；所述抗混叠滤波器的输出端与所述第二程控放大器的输入端通信连接；所述第二程控放大器的输出端与所述模数转换器的输入端通信连接；所述模数转换器的输出端与所述DSP处理器的第一通信端通信连接。
[0025] 本实用新型通过定向性高的声传感器阵列收集定子铁心运行时的噪声信号，然后对采集的噪声信号进行放大及滤波处理得到去噪后的
音频信号，再通过高速高
精度的模数转换器将音频信号转换为
电信号后，输入至DSP处理器进行获得音频频谱数据，解决了当前行业内缺少一种有效采集定子铁心的噪声信号并生成相应频谱数据来检测分析定子铁心松动情况的装置，导致的利用噪声检测定子铁心的技术在实际的定子铁心检测工程中难以广泛普及的技术问题。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本实用新型
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0027] 图1为本实用新型提供的一种发电机定子铁心检测装置的结构示意图；
[0028] 图2为本实用新型提供的一种发电机定子铁心检测系统的结构示意图；
[0029] 其中，附图标记如下；
[0030] 1、声传感器；2、音频放大器；3、第一程控放大器；4、抗混叠滤波器；5、第二程控放大器；6、模数转换器；7、DSP处理器；8、通信芯片；9、存储器；10、人机交互设备；a、音频采集模块；A、定子铁心；B、发电机定子铁心检测装置；C、后台管理终端。
具体实施方式
[0031] 本实用新型实施例公开了一种发电机定子铁心检测装置及系统，用于解决当前行业内缺少一种有效采集定子铁心的噪声信号并生成相应频谱数据，用于检测分析定子铁心松动情况的装置，导致的利用噪声检测定子铁心的技术在实际的定子铁心检测工程中难以广泛普及的技术问题。
[0032] 请参阅图1和图2，本实用新型实施例中提供一种发电机定子铁心检测装置，包括：DSP处理器7和至少两个音频采集模块a；
[0033] 音频采集模块a具体包括：声传感器1、音频放大器2、第一程控放大器3、抗混叠滤波器、第二程控放大器5和模数转换器6；
[0034] 声传感器1的输出端与音频放大器2的输入端连接，声传感器1的采集端指向定子铁心A的轴心，且全部声传感器1围绕定子铁心A的外口径等间隔设置；
[0035] 音频放大器2的输出端与第一程控放大器3的输入端通信连接；
[0036] 第一程控放大器3的输出端与抗混叠滤波器的输入端通信连接；
[0037] 抗混叠滤波器4的输出端与第二程控放大器5的输入端通信连接；
[0038] 第二程控放大器5的输出端与模数转换器6的输入端通信连接；
[0039] 模数转换器6的输出端与DSP处理器7的第一通信端通信连接。
[0040] 需要说明的是，首先通过声传感器1获取定子铁心A运作时产生的音频信号，由于传感器采集的音频信号较小且含有较多的噪声，不能直接用于生成音频频谱数据，需要对音频信号进行处理，先通过音频放大器2放大含有噪声的音频信号，其中，音频放大器2由运放回路组成，采用音频专用放大芯片对含有噪声的音频信号进行调理放大；
[0041] 通过第一程控放大器3按2的倍数(1、2、4、8、16)放大含有噪声的音频信号；
[0042] 将放大后的音频信号输入到抗混叠滤波器4，用于降低音频信号中的噪声，以及防止高于
采样频率一半的信号产生混叠而造成的误差；
[0043] 将滤波后的音频信号输入到第二级程控放大器，按2的倍数(1、2、4、8、16)放大滤波后的音频信号，将放大滤波后的音频信号通过模数转换器6转换成电信号，并输入到DSP处理器7中生成音频频谱数据；
[0044] 其中，DSP处理器7还用作本实施例提及的发电机定子铁心检测装置的主控单元。
[0045] 进一步地，抗混叠滤波器具体由至少两个低通滤波器级联组成；
[0046] 需要说明的是，抗混叠滤波器4中的低通滤波环节用于滤除信号中的高频分量。信号采集过程中不可避免地会有高频
干扰信号混杂在有用信号当中。为了使这些信号的频率满足奈奎斯特采样定理所规定的范围，除去采集的一些不确定信号对有用信号造成的干扰，并最大程度地抑制或消除混叠现象对
数据采集的影响，就需要先利用这个低通滤波器对无用信号进行衰减和滤除。抗混叠滤波器4除了对无用信号的衰减和滤除，还可以为ADC转换产生的瞬态
能量提供缓冲；
[0047] 在本实施例中，抗混叠滤波器4采用1/3倍频程滤波器，总共对31组中心频率进行测量：20、25、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1k、1.25k、1.6k、2k、2.5k、3.15k、4k、5k、6.3k、8k、10k、12.5k、16k、20k，单位Hz；
[0048] 抗混叠滤波器4可以采用无源的低通滤波器，最简单的是一阶RC低通滤波器。或者采用
运算放大器加RC网络组成有源滤波器。如果选用二阶低通滤波器，可以使用运算放大器加RC网络组成有源滤波器。如果选用高阶低通滤波器。可以选用低通滤波器集成
电路，在此不做限定。
[0049] 进一步地，声传感器1具体为驻极体电容式声传感器；
[0050] 需要说明的是，驻极体电容式声传感器主要由驻极体材料提供极化
电压的电容
传声器极头和专用场效应管两分组成。驻极体材料是在高温和高压下向材料中注入电荷，形成“镶嵌”电荷，并永久性地存储在材料中的一种化学材料。近年来，驻极体材料的发展以聚丙烯PP蜂窝膜(polyp ropylene cellular)和聚四氟乙烯PTFE多孔膜(porous politetrafluor oethy2lene)为代表。驻极体材料
薄膜与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔开。这样，膜片与金属极板之间就形成一个电容。当
声波作用于驻极体膜片引起振动时，使得膜片与金属极板间的电容发生变化，从而产生了随声波变化而变化的变容电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量较小，一般只有几十pF，在其低频端(如20Hz)输出阻抗可达数百兆欧以上。因此，它不能直接与放大电路相连接,必须连接阻抗变换器，通常用一个专用的场效应管作为阻抗变换器。驻极体的专用场效应管称为传声器管，一般利用结型
场效应晶体管输入阻抗高，而输出阻抗低的特性在声电变换过程中起
接口电路的作用。
[0051] 驻极体声传感器1的基本工作原理可以用最普遍的平行极板电容器来说明。两块相互平行的金属极板，当不考虑其边缘效应(2个极板边缘处的电
力线分布不均匀引起电容量的变化)时，其电容量为
[0052] C＝εS/d＝εrε0S/d (1)；
[0053] 式(1)中：d为两平行极板之间的距离，单位为m；S为两平行极板相互
覆盖的有效面积，单位为m2；ε为极板间介质的
介电常数；εr为介质的相对介电常数；ε0为
真空绝对介电常数。
[0054] 由于电容器充电电荷量为Q，其两端极化电压为V0，电容为C0(Q＝C0V0)，当声信号作用于驻极体时，膜片振动使电容变化ΔC，因为Q恒定，声压作用后，膜片振动造成电容变化量就转变为电压变化量ΔVt。因此，传声器输出交变电压。
[0055] 针对大型发电机现场复杂电磁环境应用，采用的声传感器1宜具有以下主要性能特点：
[0056] 1、采用UniGuard射频干扰(RFI)屏敝技术，防止射频干扰，抑制环境周边的杂音；
[0057] 2、采用“天坛回音壁”原理的微孔设计，精确计算声音反射
角度达到最佳；
[0058] 3、采用回声消除凹腔有效减少空旷房间的严重回音，提供清晰及高质量音频信号输出；
[0059] 4、采用杜比定向逻辑环绕声系统，内置高速语音处理单元，两级动态降噪处理；
[0060] 5、美国KaBoni大型
镀金震膜电容咪头，150平方内高保真、高灵敏、噪音低；
[0061] 6、内置AGC及DTS降噪信号微处理电路，
自动调节高强度声音和瞬间冲击音；
[0062] 7、内置最新的DNP及DSP数字处理单元，彻底消除“嘶嘶”
电子噪音；
[0063] 8、
拾音器内置
雷击保护、电源极性反接保护，静电防护和电源保护模块；
[0064] 9、超长音频
信号传输技术，采用RVVP3×0.5mm2屏蔽
电缆传输3公里不失真；
[0065] 10、适用于-20℃～70℃的超强环境
温度工作；
[0066] 11、集成专业前置音频放大电路；
[0067] 12、符合RoHS规格，在构造上不含有欧盟禁用的危害性物质；
[0068] 13、通过欧盟CE标准,美国FCC认证以及最高检同步录音录像系统建设规范；
[0069] 本实施例中采用的声传感器1为COTT—C7高保真拾音器，具体的传感器型号可以根据用户需要更换其他符合要求的型号，在此不做具体限定。
[0070] 进一步地，DSP处理器7具体为TMS320F2812芯片。
[0071] 进一步地，还包括：通信芯片8；
[0072] 通信芯片8的控制端与DSP处理器7的第二通信端通信连接。
[0073] 其中，本实施例采用的通信芯片集成有无线
通信接口或有线通信接口中的至少一种。
[0074] 还包括：存储器9和人机交互设备10；
[0075] 存储器9与DSP处理器7的第三通信端通信连接；
[0076] 人机交互设备10的控制端与DSP处理器7的第四通信端通信连接。
[0077] 其中，存储器9用于保存通过DSP处理器7得到的音频频谱数据，读取后通过人机交互设备10进行显示，用于对定子铁心A的松动状态进行初步分析。
[0078] 本实用新型实施例通过定向性高的声传感器1阵列收集定子铁心A运行时的噪声信号，然后对采集的噪声信号进行放大及滤波处理得到去噪后的音频信号，再通过高速高精度的模数转换器6将音频信号转换为电信号后，输入至DSP处理器7进行获得音频频谱数据，解决了当前行业内缺少一种有效采集定子铁心A的噪声信号并生成相应频谱数据来检测分析定子铁心A松动情况的装置，导致的利用噪声检测定子铁心A的技术在实际的定子铁心A检测工程中难以广泛普及的技术问题。
[0079] 以上为本实用新型提供的一种发电机定子铁心检测装置的一个实施例的详细描述，下面为本实用新型提供的一种发电机定子铁心检测系统的一个实施例的详细描述。
[0080] 请参阅图2，本实用新型实施例提供了一种发电机定子铁心检测系统，包括：后台管理终端C和上述实施例提及的发电机定子铁心检测装置B；
[0081] 所述后台管理终端C通过所述发电机定子铁心检测装置中的通信芯片8与所述发电机定子铁心检测装置B通信连接；
[0082] 需要说明的是，发电机定子铁心检测装置B获取的音频频谱数据可以通过通信芯片8传入后台管理终端C中的发电机状态诊断
数据库，利用诊断
软件系统可以进行全面对比分析，其中，可采用发电机定子铁心状态分析诊断
软件包括：TN8000机组振动在线监测分析故障诊断系统或W-PD6/W-PD60发电机局放在线监测系统。
[0083] 以上对本实用新型所提供的一种发电机定子铁心检测装置及系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本
说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
