一种无线噪声传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力运行设备噪声测量技术领域，具体地，涉及一种无线噪声传感器。
【背景技术】
[0002] 随着智能电网的不断发展，对电力设备的状态监测变得越来越重要。电力设备长 期工作在高电压大电流的情况下，内部的少许损伤就有可能造成严重的电力事故，给整个 电网的安全运行带来隐患。而电力设备的内部损伤并不能通过普通的检修手段勘测检查出 来。
[0003] 然而通过监听设备运行产生的噪声可以有效地监测出电力设备是否存在内部损 伤。良好的设备在正常运行时产生的噪声很小，当设备内部出现故障时，由于其工作环境的 影响，会在狭小的空间内产生高强度的噪声。因此，对电力设备运行时产生的噪声进行监 测，成为了电力设备状态监测的重要手段和方式。
[0004] 目前对电力设备的噪声检测一般采用噪声分析仪或噪声测试仪等设备，这些设备 性能可靠测量噪声信息，但是其监测的是全波段的噪声信息；监测范围虽大但是却存在检 测波段过宽，测量不准确的问题，并且容易受到外部噪声的影响。此外，通常这类设备功耗 大，需要使用外部电源供电、定期更换电池或充电，还需要布设通讯电缆。该类设备受设备 结构限制，一般不适用于高湿、粉尘等环境中使用。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了克服现有技术中噪声检测波段过宽、测量不准确的缺陷，根据本发 明的一个方面，提出一种无线噪声传感器。
[0006] 根据本发明实施例提出的一种无线噪声传感器，包括：声传感器、信号保持与滤波 电路、控制电路、无线数据收发器和电源；控制电路内部集成差分AD电路；声传感器通过信 号保持与滤波电路与控制电路相连，无线数据收发器与控制电路相连，电源分别与声传感 器、信号保持与滤波电路、控制电路、无线数据收发器相连。
[0007] 在上述技术方案中，控制电路采用小占空比的间歇工作模式。
[0008] 在上述技术方案中，当控制电路采用小占空比的间歇工作模式时，占空比为：
[0009]
[0010] 其中，D为占空比，T1为唤醒工作时间，T2为休眠时间。
[0011] 在上述技术方案中，该无线噪声传感器还包括：上盖和底壳，上盖和底壳通过螺丝 或焊接固定连接；
[0012] 声传感器、信号保持与滤波电路、控制电路、无线数据收发器和电源封装于上盖和 底壳组成的空间中。
[0013] 在上述技术方案中，无线数据收发器包括射频收发集成电路、天线和晶体谐振器。
[0014] 在上述技术方案中，声传感器为驻极体式高精度的声传感器。
[0015] 在上述技术方案中，信号保持与滤波电路通过AD接口与控制电路相连；无线数据 收发器通过SPI接口与控制电路相连。
[0016] 在上述技术方案中，制电路包括王控心片和外围电路；王控心片为MSP430系列 单片机芯片。
[0017] 在上述技术方案中，射频收发集成电路为NRF240IP芯片。
[0018] 本发明实施例提供的一种无线噪声传感器，通过信号保持与滤波电路仅取样工频 及附近频率噪声，确保测量所得数据不含杂波及外围噪声；信号保持与滤波电路针对电力 环境的特定应用而测量工频范围内噪声，测量结果更加准确，该无线噪声传感器特别适用 于检测电力设备。控制电路采用小占空比的间歇工作模式，无线噪声传感器功耗极低，在仅 仅使用一次性电池的情况下也能够长期使用并定期发送测量所得的数据，从而实现无线噪 声传感器长期在线且免维护。同时，该无线噪声传感器外部无接口和空隙，防水防尘性能良 好，可以提高无线噪声传感器的IP等级；可在电池供电条件下可长期连续工作，实现高可 靠性在线监测噪声。
[0019] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0020] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0021] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0022] 图1为本发明实施例中无线噪声传感器的结构图；
[0023] 图2为本发明实施例中无线噪声传感器的详细结构图；
[0024] 图3为本发明实施例中占空比示意图；
[0025] 图4为本发明实施例中无线噪声传感器的安装结构图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0027] 根据本发明实施例，提供了一种无线噪声传感器，图1为无线噪声传感器的结构 图。该无线噪声传感器包括：声传感器10、信号保持与滤波电路20、控制电路30、无线数据 收发器40和电源50。其中，声传感器10通过信号保持与滤波电路20与控制电路30相连， 无线数据收发器40与控制电路30相连，电源50分别与声传感器10、信号保持与滤波电路 20、控制电路30、无线数据收发器40相连。
[0028] 本发明实施例中，声传感器10采用具有高转换率的驻极体式高精度声传感器，驻 极体式声传感器具有频率范围宽、频率响应平直、动态范围大、失真度小、灵敏度高、电磁干 扰小且价格低、体积小的特点。
[0029] 信号保持与滤波电路20使用高精度的带通滤波电路，用于过滤掉工频以外的杂 波新号。通过信号保持与滤波电路20仅取样工频及附近频率噪声，确保测量所得数据不含 杂波及外围噪声；信号保持与滤波电路20针对电力环境的特定应用而测量工频范围内噪 声，测量结果更加准确。同时，信号保持与滤波电路20的信号保持功能还可以保持采集到 的噪声信号。
[0030] 控制电路30内部集成高分辨率差分AD电路。本发明实施例中，控制电路30具 体包括主控芯片和外围电路，该主控芯片采用具有16位高精度差分AD电路的MSP430系 列单片机。MSP430系列单片机是一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理 器。MSP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设，比如集成了上述的16位高 精度差分AD电路。MSP430系列单片机具有较多的I/O接口，比如AD接口、SPKSerial Peripheral Interface，串行外设接口）接口等。
[0031] 同时，MSP430系列单片机采用超低功耗设计，电源电压采用的是I. 8-3. 6V电压。 因而可使其在IMHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165μΑ左右，RAM保持模式 下的最低功耗只有〇. 1 μ A。另外，采用独特的时钟系统设计，由系统时钟系统产生CPU和各 功能所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的 控制。
[0032] 无线数据收发器40包括射频收发集成电路41、天线42和晶体谐振器43,具体参 见图2所示。射频收发集成电路41的双向接口与控制电路30相连，实现数据双向传输；天 线42通过馈线与射频收发集成电路41相连；晶体谐振器4