一种抗电磁干扰的数据信号采集系统

技术领域

本发明涉及电网防灾减灾技术领域，具体涉及一种抗电磁干扰的数据信号采集系统。

背景技术

电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)是干扰电缆信号并降低信号完好性的电子噪音，EMI通常由电磁辐射发生源如马达和机器产生。电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现。

电力设备带电操作引起的电磁干扰对于相关传感器和数据采集装置正常工作产生极大的影响，因为传感器传输信号非常微弱(如典型电压为±5V)，典型如应变片，由于其主体敏感元件金属电阻丝与测量点之前无任何屏蔽，微小的电磁干扰即可导致信号饱和从而无法获得被测点的有效信号。

常规数据采集系统直接用于电磁干扰严重的试验场景时存在如下几个问题：

(1)无法有效屏蔽外部电磁干扰，对于正常信号产生额外的噪声，影响后期的信号处理。

(2)对于基于应变片的应变测试或者外壳充当信号地的某些传感器，对于外部电磁干扰异常敏感，不加任何措施的情况下无法获得有效的测试数据。

因此，常规数据采集系统难以满足强电磁干扰下试验数据采集的相关要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗电磁干扰的数据信号采集系统，该系统可以在强电磁干扰情况下正常采集相关的传感器信号，有效屏蔽环境噪声。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种抗电磁干扰的数据信号采集系统，所述系统包括：传感器、金属屏蔽罩、独立供电模块和数据采集设备；

所述传感器与被测设备表面紧贴，且通过金属屏蔽罩的孔置于金属屏蔽罩内腔中；

所述独立供电模块和数据采集设备置于金属屏蔽罩内腔中；

其中，所述传感器将采集的电信号传输至数据采集设备；

所述独立供电模块向各类传感器和数据采集设备提供正常工作所需电压；

所述数据采集设备用于独立处理各类传感器输出电信号，并采集和存储处理后的信号。

优选的，所述金属屏蔽罩还设置有能取/放独立供电模块和数据采集设备的开合口；

所述金属屏蔽罩与被测设备可拆连接。

进一步的，所述金属屏蔽罩通过强磁力表座与被测设备吸附固定。

进一步的，所述强磁力表座数量为4个，分别连接在金属屏蔽罩靠近被测设备一侧的上、下、左和右四个方位。

优选的，所述独立供电模块，包括：相互连接的蓄电池和升压单元；

其中，若传感器的正常工作电压与蓄电池输出电压相同，则由蓄电池直接向传感器供电；否则，由升压单元向传感器供电。

进一步的，所述蓄电池的配置容量为50000mAh，输出电压为12V。

优选的，所述数据采集设备的选型为cRIO-9056系列采集仪。

优选的，所述数据采集设备还可通过网线与外部PC端进行数据交互；

所述数据采集设备接地。

优选的，所述金属屏蔽罩的形状包括但不限于：金属盒状和壳状。

优选的，所述传感器，包括但不限于：压力计、加速度计、应变片和温度计。

与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：

本发明提供的技术方案，传感器、金属屏蔽罩、独立供电模块和数据采集设备；所述传感器与被测设备表面紧贴，且通过金属屏蔽罩的孔置于金属屏蔽罩内腔中；所述独立供电模块和数据采集设备置于金属屏蔽罩内腔中；其中，所述传感器将采集的电信号传输至数据采集设备；所述独立供电模块向各类传感器和数据采集设备提供正常工作所需电压；所述数据采集设备用于独立处理各类传感器输出电信号，并采集和存储处理后的信号。该方案可以在强电磁干扰情况下正常采集相关的传感器信号，有效屏蔽环境噪声。

附图说明

图1是一种抗电磁干扰的数据信号采集系统结构示意图；

图2是本发明实施例中抗电磁干扰的数据信号采集系统金属屏蔽罩内部连接结构图；

图3是本发明实施例中抗电磁干扰的数据信号采集系统金属屏蔽罩示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供了一种抗电磁干扰的数据信号采集系统，如图1所示，包括：传感器、金属屏蔽罩、独立供电模块和数据采集设备；

所述传感器与被测设备表面紧贴，且通过金属屏蔽罩的孔置于金属屏蔽罩内腔中；

所述独立供电模块和数据采集设备置于金属屏蔽罩内腔中；

其中，所述传感器将采集的电信号传输至数据采集设备；

所述独立供电模块向各类传感器和数据采集设备提供正常工作所需电压；

所述数据采集设备用于独立处理各类传感器输出电信号，并采集和存储处理后的信号。

在本发明的实施例中，金属屏蔽罩可以为法拉第笼，所述金属屏蔽罩的孔位于靠近被测设备的表面上，并与紧贴于被测设备上的传感器相吻合。

具体的，所述金属屏蔽罩还设置有能取/放独立供电模块和数据采集设备的开合口；

所述金属屏蔽罩与被测设备可拆连接。

在本发明的实施例中，开合口可以以门或窗的形式呈现，用于实现金属屏蔽罩与被测设备可拆连接的设备可以为强磁力表座和螺栓等等。

进一步的，所述金属屏蔽罩通过强磁力表座与被测设备吸附固定。

进一步的，所述强磁力表座数量为4个，分别连接在金属屏蔽罩靠近被测设备一侧的上、下、左和右四个方位。

在本发明的实施例中，强磁力表座数量为大于1的值，当强磁力表座数量为3时，其分别连接在金属屏蔽罩靠近被测设备一侧的上、左和右三个方位；

当强磁力表座数量为4时，其分别连接在金属屏蔽罩靠近被测设备一侧的上、下、左和右四个方位。

具体的，所述独立供电模块，包括：相互连接的蓄电池和升压单元；

其中，若传感器的正常工作电压与蓄电池输出电压相同，则由蓄电池直接向传感器供电；否则，由升压单元向传感器供电。

进一步的，所述蓄电池的配置容量为50000mAh，输出电压为12V。

具体的，所述数据采集设备的选型为cRIO-9056系列采集仪。

具体的，所述数据采集设备还可通过网线与外部PC端进行数据交互；

所述数据采集设备接地。

具体的，所述金属屏蔽罩的形状包括但不限于：金属盒状和壳状。

具体的，所述传感器，包括但不限于：压力计、加速度计、应变片和温度计。

在本发明的实施例中，数据采集设备不受其他PC端控制。

本发明提供的技术方案，可以在强电磁干扰情况下正常采集相关的传感器信号，有效屏蔽环境噪声，尤其在带电运行的电气设备(如变压器、高抗等)、电气设备(升高座、分接开关等)内部放电等强电磁环境试验时采集设备内部或者表面加速度、压力、应变等数据。

实施例2：

本发明提供一种抗电磁干扰的数据信号采集系统示例，所述一种抗电磁干扰的数据信号采集系统，如图2所示，由金属屏蔽罩、独立供电模块、传感器和数据采集设备组成；

下面对各组成部分进行说明：

(1)金属屏蔽罩：

如图3所示，本示例中金属屏蔽罩为金属盒状，金属屏蔽罩也可以选择壳状屏蔽体或其他形状；

该金属屏蔽罩靠近被测设备的表面上有部分镂空，以便各类型传感器(如压力计、加速度计、应变片等)通过镂空置于金属屏蔽罩内部；

金属屏蔽罩的前方设置一扇门，利于在其打开时安装仪器和传感器，在其关闭时使得所有传感器和数据采集仪器置于封闭的壳体屏蔽罩内；

金属屏蔽罩通过与其连在一起的三个强磁力表座(顶部一个，左右两侧各一个)固定在被测设备的金属表面，如此设计可使得金属屏蔽罩的安装比较简单同时也能够将整个结构牢固与被测设备固定；

金属屏蔽罩在工作时将干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输，有效屏蔽外部的电磁干扰。

(2)独立供电模块：

为了屏蔽外部的电磁干扰，所有传感器和数据采集仪器都封闭在金属屏蔽罩内，因此必须为数据信号采集设备和传感器配置独立的供电模块。

为此，独立供电模块必须包括独立的蓄电池；

因为各类型的传感器所需的正常工作电压不同，因此，需要配置相应的升压单元；

例如：蓄电池容量建议50000mAh左右，输出电压为12V(一般信号采集仪和传感器12V供电较为常见)。同时为了兼顾某些传感器更高的供电电压(如15V或者36V等)，应配置相应的升压模块。

同时，独立供电模块还受到安装尺寸和安装重量的限制，其不能超过各自的预设最大限值。

(3)数据采集设备：

数据采集设备封闭在金属屏蔽罩内，不可以通过PC机作为终端来进行控制参数设置、采集过程监视及数据存储等工作。选择的数据采集设备需要满足一下几点：

(1)尺寸较小，从而满足金属屏蔽罩的安装要求；

(2)能够对不同类型传感器(如压阻式压力计、电偶式温度计、IEPE加速度计、应变片等)的输出电信号进行处理；

(3)具备一定的抗冲击性能；

(4)必须具备独立的实时操作系统(常见的如Linux实时操作系统)，在无PC端控制的情况下自动完成相关传感器信号的采集和存储等功能。

例如，选择NI公司的cRIO-9056系列采集仪。

此外，所述数据采集设备还可通过网线与外部PC端进行数据交互；所述数据采集设备接地。

(5)传感器

为便于测量，传感器必须紧贴被测设备。

其中，数据采集设备、传感器、蓄电池、升压模块、接地线、电源线等通过插排连接，从而保相关回路的间接、清晰，利于安装和调试。

本发明利用金属盒状或壳状屏蔽体，将干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场的空间耦合通道，阻止其电磁能量的传输；

本发明具备独立供电模块；

本发明系统安装使用简单，具有高可靠度。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。