一种电缆高温特征气体浓度检测装置的制作方法

本发明涉及电缆故障检测，特别是涉及一种电缆高温特征气体浓度检测装置。

背景技术：

1、随着电力需求的日益增长，电缆作为电力传输的重要载体，其安全性和稳定性日益受到关注。中低压电缆由于其铺设密集、散热条件差，容易发生过热故障，进而引发电气火灾。电缆在高温环境下，其绝缘材料会分解产生多种挥发性有机化合物(vocs)，如芳香族化合物、酯类、醛、酮、饱和烃、不饱和烃等，这些特征气体的浓度变化能够反映电缆的过热状态。然而，现有常用的电缆温度检测方法，如热电偶、分布式光纤和红外热成像等，存在测温范围小、造价昂贵或视野盲区等问题，难以实现对中低压电缆过热故障的有效监测。

2、目前，市场上已有一些基于气体传感器的电缆过热故障检测方案，但这些方案往往存在检测精度不高、响应速度慢或成本较高等问题。因此，开发一种能够实时、准确、经济地检测电缆高温特征气体浓度的装置显得尤为重要。

3、针对上述情况，本发明旨在提供一种新的方案来解决此问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供一种电缆高温特征气体浓度检测装置。

2、其解决的技术方案是：一种电缆高温特征气体浓度检测装置，包括：

3、气体传感器，用于检测待测电缆周围环境中的特征气体浓度，并将检测结果转换为模拟信号输出；

4、信号处理模块，用于对所述气体传感器输出的模拟信号进行预处理操作；

5、a/d转换器，用于将预处理后的模拟信号转换为数字信号；

6、微处理器，用于对所述数字信号进行数据分析，当检测到特征气体浓度超过预设阈值时，所述微处理器下发预警指令；以及

7、远传模块，用于将所述预警指令传送至远程监控中心；

8、其中，所述信号处理模块包括：

9、信号快速增强电路，依次通过运算放大和偏置放大对所述气体传感器输出的微弱信号进行快速增强处理；和

10、抗干扰处理电路，用于对放大信号中的环境干扰成分进行滤除。

11、优选的，所述信号快速增强电路包括运放器ar1和偏置放大器，运放器ar1的同相输入端通过电阻r1连接所述气体传感器的信号输出端，并通过电容c1接地，运放器ar1的反相输入端通过电阻r2接地，并通过电容c2连接运放器ar1的输出端和所述偏置放大器。

12、优选的，所述偏置放大器包括mos管q1、三极管t1和偏置组件，mos管q1的栅极连接运放器ar1的输出端，mos管q1的源极连接三极管t1的基极，mos管q1的漏极与三极管t1的发射极连接所述偏置组件的输出端，并通过电容c3接地，三极管t1的集电极连接所述抗干扰处理电路的输入端，并通过电阻r3接地。

13、优选的，所述偏置组件包括运放器ar2、晶体管t2和稳压管dz1，运放器ar2的同相输入端连接稳压管dz1的阳极，并通过电阻r5接地，运放器ar2的反相输入端连接晶体管t2的集电极，并通过电阻器rp1连接电阻r4的一端，稳压管dz1的阴极连接电阻r4的另一端和+15v电源，运放器ar2的输出端连接晶体管t2的基极，晶体管t2的发射极连接所述mos管q1的漏极和三极管t1的发射极，并通过电阻r6接地。

14、优选的，所述抗干扰处理电路包括运放器ar3，运放器ar3的反相输入端通过电阻r7和电阻r8的一端，电阻r7的另一端连接三极管t1的集电极，运放器ar3的同相输入端通过并联的电阻r9与电容c4接地，运放器ar3的输出端通过电阻r10连接电阻r8的另一端、二极管vd1的阴极、电容c5的一端和所述a/d转换器，二极管vd1的阳极接地，电容c5的另一端通过电阻r11接地。

15、优选的，所述微处理器选用stm8l系列单片机。

16、优选的，所述远传模块选用gsm/gprs模块。

17、通过以上技术方案，本发明的有益效果为：本申请通过气体传感器实时监测特征气体浓度，能够捕捉到电缆过热状态的微小变化，提供关键数据，从而实现早期预警。该装置通过信号快速增强电路提升微弱信号的强度，并借助抗干扰处理电路滤除环境干扰，有效提升检测信号的准确性和可靠性，确保气体传感器检测到的信号即使在恶劣的环境下也能被准确读取和处理。与现有技术中分布式光纤或红外热成像技术相比，本装置采用的气体传感器和信号处理技术具有更低的成本，使得大规模部署成为可能。同时，通过gsm/gprs模块实现预警指令的远程传输，可以大大提高电缆高温特征气体浓度检测系统的响应速度和可靠性，确保在紧急情况下能够及时采取有效措施保护电缆安全。

技术特征：

1.一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述信号快速增强电路包括运放器ar1和偏置放大器，运放器ar1的同相输入端通过电阻r1连接所述气体传感器的信号输出端，并通过电容c1接地，运放器ar1的反相输入端通过电阻r2接地，并通过电容c2连接运放器ar1的输出端和所述偏置放大器。

3.根据权利要求2所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述偏置放大器包括mos管q1、三极管t1和偏置组件，mos管q1的栅极连接运放器ar1的输出端，mos管q1的源极连接三极管t1的基极，mos管q1的漏极与三极管t1的发射极连接所述偏置组件的输出端，并通过电容c3接地，三极管t1的集电极连接所述抗干扰处理电路的输入端，并通过电阻r3接地。

4.根据权利要求3所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述偏置组件包括运放器ar2、晶体管t2和稳压管dz1，运放器ar2的同相输入端连接稳压管dz1的阳极，并通过电阻r5接地，运放器ar2的反相输入端连接晶体管t2的集电极，并通过电阻器rp1连接电阻r4的一端，稳压管dz1的阴极连接电阻r4的另一端和+15v电源，运放器ar2的输出端连接晶体管t2的基极，晶体管t2的发射极连接所述mos管q1的漏极和三极管t1的发射极，并通过电阻r6接地。

5.根据权利要求4所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述抗干扰处理电路包括运放器ar3，运放器ar3的反相输入端通过电阻r7和电阻r8的一端，电阻r7的另一端连接三极管t1的集电极，运放器ar3的同相输入端通过并联的电阻r9与电容c4接地，运放器ar3的输出端通过电阻r10连接电阻r8的另一端、二极管vd1的阴极、电容c5的一端和所述a/d转换器，二极管vd1的阳极接地，电容c5的另一端通过电阻r11接地。

6.根据权利要求1所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述微处理器选用stm8l系列单片机。

7.根据权利要求6所述一种电缆高温特征气体浓度检测装置，其特征在于，所述远传模块选用gsm/gprs模块。

技术总结本申请公开了一种电缆高温特征气体浓度检测装置，包括气体传感器、信号处理模块、A/D转换器、微处理器和远传模块，信号处理模块包括：信号快速增强电路，依次通过运算放大和偏置放大对所述气体传感器输出的微弱信号进行快速增强处理；和抗干扰处理电路，用于对放大信号中的环境干扰成分进行滤除。本申请通过气体传感器实时监测特征气体浓度，能够捕捉到电缆过热状态的微小变化，提供关键数据，从而实现早期预警。该装置通过信号快速增强电路提升微弱信号的强度，并借助抗干扰处理电路滤除环境干扰，有效提升检测信号的准确性和可靠性，确保气体传感器检测到的信号即使在恶劣的环境下也能被准确读取和处理。技术研发人员：饶钰,熊乐乐,唐鹏,曹宜安,丹倩,史晓燕,申莹莹,范露,张培远,张景标,杨帆受保护的技术使用者：国网河南省电力公司洛阳供电公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14