一种密闭空间电场测量设备

1.一种密闭空间电场测量设备，包括信号分析单片控制器、信号前置放大器、通讯接口、调试接口、数据转发功放、射频滤波器、电源电路和彩色液晶显示器，其特征在于，所述信号前置放大器包括电感传感器和双运放电路，所述信号分析单片控制器分别连接通讯接口、调试接口、数据转发功放、彩色液晶显示器和双运放电路，双运放电路还连接电感传感器，所述数据转发功放还连接射频滤波器，射频滤波器还连接射频天线，所述电源电路分别给信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放供电；利用电磁波感应接收原理测量密闭空间电场，所述电感传感器作为天线进行磁生电的转换，所述电感传感器包括电感线圈，所述密闭空间内的电磁波穿过所述电感线圈感应出来的电磁信号通过信号前置放大器的双运放电路将微弱信号放大筛选，获得10Hz至20MHz的电磁信号传输至信号分析单片控制器；经过放大的电磁波信号进入所述信号分析单片控制器，所述信号分析单片控制器内部的模数转换器进行信号量化，量化后的所述电磁波信号由所述信号分析单片控制器中的限幅平均滤波算法和卡尔曼滤波算法进行信号处理得到分析结果，并将所述结果与模型库进行比对，获得故障分析结果；
所述电感线圈所感应出来的所述电磁信号为二次电流信号，进行电压变换经放大采集由单片机实现波形录波以及时域和频域分析；
所述双运放电路分别构成了100倍正向电压放大器与100倍正向滤波放大器通过二极管对电压信号进行滤波整形，使整个系统的灵敏度为0.5微瓦特。
2.根据权利要求1所述的一种密闭空间电场测量设备，其特征在于，所述电源电路采用
3.3V集成稳压器。
3.根据权利要求1所述的一种密闭空间电场测量设备，其特征在于，所述信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接。

一种密闭空间电场测量设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种测量设备，具体是一种密闭空间电场测量设备。\n背景技术\n[0002] 目前电磁波能量场检测技术不具有在密闭空间精确定位识别的能力，仅可以进行电磁波能量场强度进行检测，无法进行电磁波波形录波以及时域和频域分析，更无法实现依据电磁波在密闭空间中的特性进行相关故障判定分析；本发明的密闭空间电场测量设备可以对密闭空间中电磁波进行波形录波以及时域和频域分析，进而经行密闭空间中电缆故障定位判定分析，本发明的密闭空间电场测量设备的发明将对电缆沟道中故障的判定与定位起到其它技术手段无法比拟的准确性与实时性。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种密闭空间电场测量设备，以解决上述背景技术中提出的问题。\n[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：\n[0005] 一种密闭空间电场测量设备，包括信号分析单片控制器、信号前置放大器、通讯接口、调试接口、数据转发功放、射频滤波器、电源电路和彩色液晶显示器，所述信号前置放大器包括电感传感器和双运放电路，所述信号分析单片控制器分别连接通讯接口、调试接口、数据转发功放、彩色液晶显示器和双运放电路，双运放电路还连接电感传感器，所述数据转发功放还连接射频滤波器，射频滤波器还连接射频天线，所述电源电路分别给信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放供电。\n[0006] 作为本发明进一步的方案：所述电源电路采用3.3V集成稳压器。\n[0007] 作为本发明再进一步的方案：所述信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接。\n[0008] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的密闭空间电场测量设备可以对密闭空间中电磁波进行波形录波以及时域和频域分析，进而经行密闭空间中电缆故障定位判定分析，本发明的密闭空间电场测量设备的发明将对电缆沟道中故障的判定与定位起到其它技术手段无法比拟的准确性与实时性。\n附图说明\n[0009] 图1为密闭空间电场测量设备的电路图。\n具体实施方式\n[0010] 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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0011] 请参阅图1，本发明实施例中，一种密闭空间电场测量设备，包括信号分析单片控制器、信号前置放大器、通讯接口、调试接口、数据转发功放、射频滤波器、电源电路和彩色液晶显示器，所述信号前置放大器包括电感传感器和双运放电路，所述信号分析单片控制器分别连接通讯接口、调试接口、数据转发功放、彩色液晶显示器和双运放电路，双运放电路还连接电感传感器，所述数据转发功放还连接射频滤波器，射频滤波器还连接射频天线，所述电源电路分别给信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放供电；所述电源电路采用3.3V集成稳压器；所述信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接。\n[0012] 请参阅图1，本发明的密闭空间电场测量设备是基于电磁波穿过电感线圈所感应出来的二次电流信号进行电压变换经放大采集由单片机实现波形录波以及时域和频域分析，进而完成依据密闭空间电场的分析、电缆故障的定位。\n[0013] 首先电磁信号通过信号前置放大器的双运放电路将电感传感器的微弱信号放大筛选，将10Hz至20MHz的电磁信号输出到信号分析单片控制器，电感传感器输入信号低于\n3mV，由双运放电路组成两级100倍放大，输出信号可达3V，信号分析单片控制器的数模采集单元将实时进行信号采集及分析，在信号分析单片控制器中将电磁信号数字化，由滤波算法经行平滑滤波，打包后经数据转发功放与射频滤波器，最后到射频天线发射出去，供配套数据分析系统进行分析。\n[0014] 这里打包后数字化信号同时将由通信接口的USB为本地设备提供数据源。同时，通过信号分析单片控制器通过显示接口与彩色液晶显示器连接进行密闭空间电场的分析、电缆故障的定位信息显示。\n[0015] 整个系统通过调试接口进行程序下载与调试，方便对设备的升级与错误矫正。\n[0016] 电源电路由3.3V集成稳压器实现负责为信号前置放大器、信号分析单片控制器和数据转发功放提供稳定可靠的高精度工作电源。\n[0017] 本发明的工作原理为电磁波感应接收原理，电磁波也是一种磁场，按照麦克斯韦电磁场理论，变化的电场在其周围空间要产生变化的磁场，而变化的磁场又要产生变化的电场。这样，变化的电场和变化的磁场之间相互依赖，相互激发，交替产生，并以一定速度由近及远地在空间传播出去。\n[0018] 在本发明中使用了电感传感器作为天线经行磁生电的转换，电感是闭合回路的一种属性，是一个物理量。当线圈通过电流后，在线圈中形成磁场感应，感应磁场又会产生感应电流来抵制通过线圈中的电流。这个电流经过电阻依据欧姆定律公式可得到电压，该电压非常微弱直接进行数字化会导致较大失真。所以，这里使用双运放电路进行电压放大，双运放电路分别构成了100倍正向电压放大器与100倍正向滤波放大器通过二极管对电压信号进行滤波整形，使整个系统的灵敏度0.5微瓦特。\n[0019] 经过放大的电磁波信号进入信号分析单片控制器，由内部的12位分辨率模数转换器进行信号量化，采集率到达了20MHz，量化后的电磁波信号由信号分析单片控制器中的限幅平均滤波算法和卡尔曼滤波算法进行信号处理，前者限幅平均滤波算法进行信号预处理去除干扰因素，后者卡尔曼滤波算法多用于军事方面的雷达系统以及导弹追踪等，近年来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测等等。本发明使用卡尔曼滤波算法进行数据分析，将结果与模型库进行比对，获得故障分析结果。\n[0020] 本发明中电磁波信号经过双运放电路、信号分析单片控制器、滤波算法分析得到的结果经过通讯接口、无线信号等手段传输到下级系统，并通过液晶反馈给操作人。\n[0021] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。\n[0022] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。