变压器异响检测声学采集电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种变压器异响检测声学采集电路，其包括声音传感器阵列，所述声音传感器的信号输出端经信号调理模块放大滤波后，按组接入多通道的数据采集芯片，所述数据采集芯片的数据交互接口与FPGA模块内的SDRAM芯片连接。本实用新型专利技术使语音实时处理能力更强，电路结构更精简、集成度高、多通道实时采集、处理和输出，且能够前置去除背景噪声，抑制背景噪声的功能，提高声音采集质量及嘈杂环境下的有用声音拾取能力，提升了变压器故障异响的声音准确度。的声音准确度。的声音准确度。

【技术实现步骤摘要】
变压器异响检测声学采集电路


[0001]本技术涉及变压器故障检测
，具体为一种变压器故障。

技术介绍

[0002]变压器作为电力系统中重要的电力设备之一，承担着系统内电压的换、变电站电能的分配和传输等关键任务，为提供优质电能服务，保证电力系统安全、可靠、优质、经济运行发挥着重要作用。电力系统中变压器使用量大，容量等级和规格繁多，运行时间长，从而导致其事故率也相应升高。
[0003]在高电压和强电磁的环境下，变压器因其内部绕组和铁芯承担着电磁交换的重要功能，若变压器发生故障，往往运行所发出的声音也会随之变化，根据声音判断设备故障存在的研究方向近年来国内外一个研究方向。
[0004]单个孤立麦克风在噪声处理、声源定位和跟踪、语音提取和分离等方面存在缺陷。因此需要使用多个麦克风组成阵列，在时频域的基础上增加一个空间域，对来自空间不同方向的信号开展实时处理，以弥补单个麦克风的缺陷。
[0005]为此，中国专利公开号为CN 203301719 U“一种多麦克风语音通信”中，提供了一种在背景噪音和多语音环境下多麦克风语音通信的电子产品，包括RF 收发电路、DSP处理电路和语音输入电路，语音输入电路为3个麦克风，其中至少有一个麦克风远离声源，用于测量背景噪声。通信实现过程为对每个麦克风获取的语音信号进行降噪处理，再通过DSP处理对每个麦克风通道的语音进行独立成分分析(ICA)并分离，最后用切换电路输出语音信号。
[0006]上述方案获取语音信号和噪声信号的独立成分，进行信号分离，造成反应速度慢，复杂度过高，进行实时处理较难。随着麦克风阵列规模需求不断扩大，上述方案在实时数据通信处理量要求高的环境下，显然不能满足技术发展需求，设计一种多通道、高速数据吞吐和同步数据处理的声音采集方案成为必要。

技术实现思路

[0007]本技术提供一种变压器异响检测声学采集电路，用于解决现有技术中多通道声音信号分离，造成反应速度慢，复杂度过高，实时处理较难的问题。
[0008]为了解决上述技术问题，本技术的技术方案为：
[0009]一种变压器异响检测声学采集电路，包括声音传感器阵列，所述声音传感器的信号输出端经信号调理模块放大滤波后，按组接入多通道的数据采集芯片，所述数据采集芯片的数据交互接口与FPGA模块内的SDRAM芯片连接。
[0010]进一步地，所述信号调理模块包括信号放大电路和滤波电路，所述每个声音传感器分别依次连接有一个信号放大电路和一个滤波电路。
[0011]所述信号放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端子通过第六电阻与一个声音传感器的信号输出端连接，第一运算放大器的负输入端子与输出端子
之间连接有第一电容，所述第一电容的两端还并联有第四电阻，所述负输入端子还通过第三电阻接地端，第一运算放大器的输出端子连接第十一电阻后作为信号放大输出端。
[0012]所述滤波电路包括第一差分运算放大器，所述第一差分运算放大器的正输入端通过第十三电阻与所述信号放大输出端连接，所述第一差分运算放大器的工作电压端子通过第十二电阻与信号放大输出端连接以及通过第十一电容与正输入端连接，所述第一差分运算放大器的正输入端还通过第十二电容接地端，第一差分运算放大器的负输入端连接参考电压，第一差分运算放大器的输出端作为信号放大滤噪输出端与所述数据采集芯片的一个通道相连。
[0013]进一步地，所述一个信号放大电路为采用型号为NJM2100构成的双级前置放大电路结构，所述第一差分运算放大器的型号为LTC6276。
[0014]进一步地，所述数据采集芯片的型号为AD7606，所述声音传感器8个构成一组对应与一个数据采集芯片的8个数据采集通道一一对应连接，所述FPGA 模块采用xilinxA7系列开发板，数据采集芯片的16位数据并行输出端与FPGA 模块的数据读取端连接。
[0015]进一步地，所述声音传感器阵列由型号为MPA416的麦克风构成。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果为：
[0017]本方案采用独立分布式信号调理模块对声音信号进行放大滤除噪音，方便灵活匹配不同数量规格的声音传感器阵列；信号经调理后采用多个声音信号成组的形式接入多通道的数据采集芯片，确保数字化采集与处理的同步性，提高同步采集速度；以及通过FPGA模块实现大数据量的读取与缓存，以及与上位机的通信交互，从而达到多通道、高速数据吞吐和同步数据处理的声音采集目的。
[0018]通过本方案，使语音实时处理能力更强，电路结构更精简、集成度高、多通道实时采集、处理和输出，且能够前置去除背景噪声，抑制背景噪声的功能，提高声音采集质量及嘈杂环境下的有用声音拾取能力，提升了变压器故障异响的声音准确度。
附图说明
[0019]图1为本技术的信号调理模块的电路原理示意图。
[0020]图2为本技术的数据采集部分的电路原理示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本技术，但并不构成对本技术的限定。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]本专利公开的一种变压器异响检测声学采集电路，其包括声音传感器阵列，所述声音传感器的信号输出端经信号调理模块放大滤波后，按组接入多通道的数据采集芯片，所述数据采集芯片的数据交互接口与FPGA模块内的SDRAM 芯片连接。本方案采用独立分布式信号调理模块对声音信号进行放大滤除噪音，方便灵活匹配不同数量规格的声音传感器阵列；信号经调理后采用多个声音信号成组的形式接入多通道的数据采集芯片，确保数字化采集与处理的同步性，提高同步采集速度；以及通过FPGA模块实现大数据量的读取与缓
存，以及与上位机的通信交互，从而达到多通道、高速数据吞吐和同步数据处理的声音采集目的。
[0023]具体的，在检测变压器故障异响时，由于需要保持较远的安全距离，以及受周围环境噪音等干扰，经常出现变压器的故障异响声音信号并不明显的情况，因此需要在声音数据运算诊断前，排除噪音、提取有效的变压器声音信号，由此采用信号调理模块进行前置处理。所述信号调理模块包括信号放大电路和滤波电路，所述每个声音传感器分别依次连接有一个信号放大电路和一个滤波电路，如图1所示的8个声音传感器Mic1～Mic8为一组对应的信号调理模块组合，由于各声音传感器对应信号放大电路和滤波电路结构参数一致，因此图1中只给出了第一个声音传感器Mic1和第八个声音传感器Mic8对应的电路，中间的6个声音传感器Mic2～Mic7d电路省略了。
[0024]如图1所示，所述信号放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端子通过第六电阻R6与一个声音传感器的信号输出端连接，第一运算放大器的负输入端子与输出端子之间连接有第一电容C1，所述第一电容 C1的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变压器异响检测声学采集电路，包括声音传感器阵列，其特征在于：所述声音传感器的信号输出端经信号调理模块放大滤波后，按组接入多通道的数据采集芯片，所述数据采集芯片的数据交互接口与FPGA模块内的SDRAM芯片连接。2.根据权利要求1所述的变压器异响检测声学采集电路，其特征在于：所述信号调理模块包括信号放大电路和滤波电路，所述每个声音传感器分别依次连接有一个信号放大电路和一个滤波电路；所述信号放大电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的正输入端子通过第六电阻与一个声音传感器的信号输出端连接，第一运算放大器的负输入端子与输出端子之间连接有第一电容，所述第一电容的两端还并联有第四电阻，所述负输入端子还通过第三电阻接地端，第一运算放大器的输出端子连接第十一电阻后作为信号放大输出端；所述滤波电路包括第一差分运算放大器，所述第一差分运算放大器的正输入端通过第十三电阻与所述信号放大输出端连接，所述第一差分运算放大器的工作电压端子通过第十二电阻与信...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶华胜，冯跃，缪祥琎，宋鑫源，汤卫荣，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司文山供电局，
类型：新型
国别省市：