阅读说明：本技术 基于激光测振的变压器振动测量装置及方法 (Transformer vibration measurement device and method based on laser vibration measurement ) 是由 王延召 张建功 万保权 王劲 刘皓 胡静竹 周兵 倪园 路遥 谢辉春 赵军 干 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种基于激光测振的变压器振动测量装置,包括：支撑单元、激光测振单元、伸缩单元、反射单元和移动终端,其中,激光测振单元沿竖直方向设置,并与支撑单元可转动连接；伸缩单元沿竖直方向设置,并与激光测振单元的外侧壁连接；反射单元设置在激光测振单元的正上方,并与伸缩单元的上侧连接,伸缩单元用于带动反射单元沿竖直方向平移；反射单元用于将激光测振单元发射出的激光反射至变压器的表面,并将变压器表面反射后的激光反射至激光测振单元。通过激光测振的方式进行变压器的表面振动测量,可以在不接触变压器表面的情况下,测量其振动特性,不仅提高了测量变压器表面振动特性时的工作效率,还提高了安全性。(The invention provides a transformer vibration measuring device based on laser vibration measurement, which comprises: the device comprises a supporting unit, a laser vibration measuring unit, a telescopic unit, a reflecting unit and a mobile terminal, wherein the laser vibration measuring unit is arranged along the vertical direction and is rotatably connected with the supporting unit; the telescopic unit is arranged along the vertical direction and is connected with the outer side wall of the laser vibration measurement unit; the reflection unit is arranged right above the laser vibration measurement unit and connected with the upper side of the telescopic unit, and the telescopic unit is used for driving the reflection unit to translate along the vertical direction; the reflection unit is used for reflecting the laser emitted by the laser vibration measurement unit to the surface of the transformer and reflecting the laser reflected by the surface of the transformer to the laser vibration measurement unit. The surface vibration measurement of the transformer is carried out in a laser vibration measurement mode, the vibration characteristic of the transformer can be measured under the condition that the surface of the transformer is not contacted, the working efficiency when the surface vibration characteristic of the transformer is measured is improved, and the safety is also improved.)

基于激光测振的变压器振动测量装置及方法

技术领域

本发明涉及激光测振技术领域，具体而言，涉及一种基于激光测振的变压器振动测量装置及方法。

背景技术

目前，油浸式电力变压器的低频噪声问题比较突出，对周边的居民生活产生了一定影响。为了降低运行中的变压器的振动和噪声问题，需要准确的获得变压器的表面振动特性。现有的测量方法比如国标规定的声压法和声强法，容易受到环境噪声的干扰，无法获取其准确的噪声特性；另外一种方法是采用传统的振动法测量，需要将传感器布置到变压器的表面，但是对于运行中的变压器，由于10kV的配变变压器一般放置在电线杆，位置较高，变压器表面有散热片的影响，给传感器的布置带来极大的困难。同时由于运行中的变压器一直处于带电状态，在其表面布点存在着安全隐患。

因此，现有技术中还缺乏有效的进行变压器振动测量装置及方法，来获取实际运行中的10kV油浸式的配变变压器的振动特性。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于激光测振的变压器振动测量装置及方法，旨在解决运行中的10kV配变变压器表面振动测量困难的问题。

一个方面，本发明提出了一种基于激光测振的变压器振动测量装置，包括：支撑单元、激光测振单元、伸缩单元、反射单元和移动终端，其中，

所述激光测振单元沿竖直方向设置，并与所述支撑单元可转动连接；

所述伸缩单元沿竖直方向设置，并与所述激光测振单元的外侧壁连接；

所述反射单元设置在所述激光测振单元的正上方，并与所述伸缩单元的上侧连接，所述伸缩单元用于带动所述反射单元沿竖直方向移动；

所述反射单元用于将所述激光测振单元发射出的激光反射至变压器的表面，并将所述变压器表面反射后的激光反射至所述激光测振单元；

所述激光测振单元与所述移动终端电连接，所述激光测振单元用于输出所述变压器的振动特性数据，所述移动终端用于接收所述激光测振单元输出的所述振动特性数据，并对所述激光测振单元进行控制。

进一步地，所述支撑单元上端设置有一云台，所述激光测振单元通过所述云台与所述支撑单元连接。

进一步地，所述激光测振单元的侧壁与所述云台连接，所述云台用于带动所述激光测振单元转动。

进一步地，所述激光测振单元的侧壁上设置有固定环，所述伸缩单元插设在所述固定环内。

进一步地，所述固定环至少设置两个，所述固定环沿竖直方向均匀的排列。

进一步地，所述激光测振单元和所述伸缩单元的外侧套设有弹性绳，所述弹性绳用于使所述激光测振单元和伸缩单元连接在一起。

进一步地，所述伸缩单元的下部与所述激光测振单元连接，所述伸缩单元的上端穿设有一固定金属片，所述反射单元设置在所述固定金属片上。

进一步地，所述固定金属片包括相连接的第一段和第二段，其中，

所述第一段沿水平方向设置，其穿设在所述伸缩单元的上端部；

所述第二段沿水平向方向上翻折，且所述第一段与所述第二段之间保持135度的夹角；

所述反射单元与所述第二段连接，且所述反射单元与所述第二段的设置方向相同。

进一步地，所述变压器振动测量装置还包括电源模块，所述电源模块与所述激光测振单元连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过支撑单元支撑激光测振单元，并带动激光测振单元转动，同时伸缩单元与激光测振单元连接并同步转动，并且，伸缩单元上端设置反射单元，通过伸缩单元带动反射单元沿竖直方向移动，以将反射单元移动至与变压器外侧面同一水平位置，激光测振单元竖直向上发射激光，反射单元将激光反射至变压器表面，并将变压器表面反射回的激光反射至激光测振单元，从而通过激光测振单元输出变压器的表面振动特性数据，并将表面振动特性数据输出至移动终端。通过激光测振的方式进行变压器的表面振动测量，可以在不接触变压器表面的情况下，测量其振动特性，从而可以有效的解决布点的难题和安全性的问题，不仅提高了测量变压器表面振动特性时的工作效率，还提高了安全性。

进一步地，上述变压器振动测量装置结构简单，便于携带，且操作方便，能够快速的进行变压器表面振动特性的测量。并且，激光测振的测量方式测试效率高，极大地节约了测试时间。

另一方面，本发明还提出了一种基于激光测振的变压器振动测量方法，该方法采用所述的基于激光测振的变压器振动测量装置实施，包括以下步骤：

所述激光测振单元发射激光，通过所述反射单元将所述激光反射至变压器的表面；

所述激光测振单元接收所述变压器表面反射后的激光，并输出所述变压器的振动特性数据；

所述激光测振单元将所述振动特性数据输出至移动终端。

可以理解的是，变压器振动测量方法与变压器振动测量装置具有相同的有益效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的变压器振动测量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的变压器振动测量方法流程图；

图3为本发明实施例提供的采用直接法和反射法对10kV配变变压器表面的振动测试结果对比图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1所示，本实施例公开了一种基于激光测振的变压器振动测量装置，包括：支撑单元、激光测振单元、伸缩单元、反射单元10和移动终端1，其中，激光测振单元沿竖直方向设置，并与支撑单元可转动连接，即，激光测振单元可沿支撑单元的设置方向进行旋转。激光测振单元用于输出激光以对变压器表面进行激光测振，具体通过反射单元10反射激光测振单元输出的激光至变压器表面，同时，变压器表面反射激光，反射单元10将变压器反射后的激光再反射至激光测振单元，然后激光测振单元根据接收的反射单元10反射的变压器表面的激光，以输出变压器表面的表面振动特性数据。

具体而言，伸缩单元沿竖直方向设置，并与激光测振单元的外侧壁连接。伸缩单元与激光测振单元的设置方向相同，即两者均沿竖直方向设置，并且，伸缩单元的下侧与激光测振单元的外侧壁连接。

具体而言，反射单元10设置在激光测振单元的正上方，并与伸缩单元的上侧连接，伸缩单元用于带动反射单元10沿竖直方向平移。将反射单元10设置在激光测振单元的正上方，从而使得激光测振单元发射的激光沿竖直方向向上发射，并通过反射单元10进行激光的反射，从而将激光反射至变压器的表面。同时，反射单元10与伸缩单元的上侧连接在一起，并通过伸缩单元带动反射单元10沿竖直方向平移，从而将反射单元10移动至预定的位置以对变压器进行激光测振。

具体而言，反射单元10用于将激光测振单元发射出的激光反射至变压器的表面，并将变压器表面反射后的激光反射至激光测振单元。

具体而言，激光测振单元与移动终端1电连接，激光测振单元用于输出变压器的振动特性数据，移动终端1用于接收激光测振单元输出的振动特性数据，并对激光测振单元进行控制。可以理解的是，激光测振单元在完成激光测振之后，将光信号转化为电信号，从而输出变压器的振动特性数据至移动终端1进行显示，移动终端1不仅能够显示振动特性数据，还能够对振动特性数据进行存储即后续处理。同时，移动终端1还能够控制激光测振单元的开启与关闭，即，在需要对变压器进行激光测振时，控制激光测振单元的开启、使其工作，当测振完成后、使其关闭。

优选的，上述激光测振单元优选为一激光测振仪6。

可以看出，通过支撑单元支撑激光测振单元，并带动激光测振单元转动，同时伸缩单元与激光测振单元连接并同步转动，并且，伸缩单元上端设置反射单元10，通过伸缩单元带动反射单元10沿竖直方向移动，以将反射单元10移动至与变压器外侧面同一水平位置，激光测振单元竖直向上发射激光，反射单元10将激光反射至变压器表面，并将变压器表面反射回的激光反射至激光测振单元，从而通过激光测振单元输出变压器的表面振动特性数据，并将表面振动特性数据输出至移动终端1。通过激光测振的方式进行变压器的表面振动测量，可以在不接触变压器表面的情况下，测量其振动特性，从而可以有效的解决布点的难题和安全性的问题，不仅提高了测量变压器表面振动特性时的工作效率，还提高了安全性。

具体而言，支撑单元包括一支架4，支架4用于支撑激光测振单元，支架4的结构优选为三角式可折叠的支架结构，以便于支架4的拆卸与携带，提升变压器振动测量装置便携性。

具体而言，支撑单元上端设置有一云台5，激光测振单元通过云台5与支撑单元连接，激光测振单元的侧壁与云台5连接，云台5用于带动激光测振单元转动。具体的，云台5设置在支架4的上端，优选的，云台5沿水平方向设置，云台5同时与支架4和激光测振单元连接，即，云台5的一侧与支架4的上端连接，另一侧与激光测振单元的外侧壁连接，以使得支架4与激光测振单元可转动连接。可以理解的是，云台5只需满足能够使激光测振单元与支架4可转动连接，并使激光测振单元始终保持沿竖直方向设置即可。

具体而言，激光测振单元的外侧壁上设置有固定环7，伸缩单元插设在固定环7内。固定环7至少设置两个，固定环7沿竖直方向均匀的排列。

具体而言，固定环7为一两端开口的环状结构，其能够使伸缩单元穿设其中。伸缩单元与固定环7的截面形状相同，以使得伸缩单元能够有效地插设在固定环7内。

具体而言，若干固定环7沿同一竖直方向设置，且若干固定环7均匀的排列，即，若干固定环7等间距的设置在激光测振单元的外侧壁上。伸缩单元同时穿过若干固定环7，通过设置若干沿同一竖直方向设置的固定环7对伸缩单元进行固定，不仅方便伸缩单元的拆卸，还保证了伸缩单元能够保持沿竖直方向设置，防止了伸缩单元出现倾斜而导致的影响测量结果的问题发生。

具体而言，激光测振单元和伸缩单元的外侧套设有弹性绳12，弹性绳12用于使激光测振单元和伸缩单元连接在一起。具体的，当伸缩单元插设在固定环7内后，在激光测振单元和伸缩单元套设一弹性绳12，即，弹性绳12将激光测振单元和伸缩单元均套设其中，从而通过弹性绳12将激光测振单元和伸缩单元固定在一起。

可以看出，通过设置弹性绳12对激光测振单元和伸缩单元进行连接，能够方便快捷的对激光测振单元和伸缩单元进行连接固定，提高了激光测振单元和伸缩单元连接以及拆卸时的操作效率。

具体而言，伸缩单元的下部与激光测振单元连接，伸缩单元的上端穿设有一固定金属片11，反射单元10设置在固定金属片11上，且固定金属片11与伸缩单元可转动连接。

具体而言，伸缩单元优选为伸缩杆8，伸缩杆8外套的下侧部位与激光测振单元连接，即，伸缩杆8外套的下侧部位插设在固定环7内，并通过弹性绳12与激光测振单元连接。伸缩杆8的内杆的上端部设置有一固定金属片11，固定金属片11上开设有光孔或螺纹孔，固定金属片11套设在伸缩杆8的内杆的上端部。

优选的，伸缩杆8的内杆长度大于被测变压器的高度，且内杆可以在任意位置伸缩固定。

具体而言，固定金属片11包括相连接的第一段111和第二段112，其中，第一段111沿水平方向设置，其穿设在伸缩单元的上端部；第二段112沿水平向上的方向翻折，且第一段111与第二段112之间保持135度的夹角。反射单元10与第二段112连接，且反射单元10与第二段112的设置方向相同。

具体而言，第一段111上设置有光孔或螺纹孔，第一段111穿设在伸缩杆8的内杆的上端部，且伸缩杆8的内杆的上端部开设有外螺纹，并通过螺母9将第一段111固定在伸缩杆8的内杆的上端部。即，固定金属片11与伸缩杆8通过螺纹连接。

具体而言，反射单元10敷设在述第二段112上，且两者的设置方向相同，两者可以通过焊接、粘接或者螺栓连接的方式进行连接。可以理解的是，反射单元10与第二段112的设置方向相同，则反射单元10与激光测振单元之间同样保持135度的夹角。

具体而言，反射单元10优选为镀银的反射镜。

具体而言，移动终端1与激光测振单元通过有线或者无线的方式连接，以使得两者之间进行通信。优选的，移动终端1与激光测振单元通过数据传输线3连接。移动终端1可以为平板电脑、便携式电脑等。

可以看出，上述变压器振动测量装置结构简单，便于携带，且操作方便，能够快速的进行变压器表面振动特性的测量。并且，激光测振的测量方式测试效率高，极大地节约了测试时间。

在具体实施时，变压器振动测量装置由支架4、激光测振仪6、伸缩杆8、固定环7和镀银的反射镜组成。支架4上设置一云台5，云台5与激光测振仪6连接，并带动激光测振仪6转动；激光测振仪6的侧部设置有固定环7，伸缩杆8插设在固定环7内，并通过弹性绳12将伸缩杆8的下部和激光测振仪6的侧部连接在一起；伸缩杆8的上部设置有镀银的反射镜，反射镜与一固定金属片11连接在一起，固定金属片11设置在伸缩杆8的上端，并且，固定金属片11可在伸缩杆8的上端转动；反射镜设置在激光测振仪6的正上方，且反射镜与激光测振仪6之间保持135度的夹角，从而进行激光的反射。

具体而言，激光测振仪6的激光探头所发出的激光沿竖直方向射出，且激光的出射方向与反射镜的设置方向之间保持135°的夹角，也即，反射镜与伸缩杆8之间呈135°夹角或者反射镜与固定金属片11的第二段112之间呈135°夹角，同时，反射镜的镜面的中心点刚好与激光所发出的激光重合。

具体而言，固定环7可以为圆环或者半圆环。固定环7优选设置两个，且两个固定环7的中心点的连接线与激光的出射方向一致，且为了拆卸方便，将伸缩杆8固定在固定环7内后，采用弹性绳12将伸缩杆8绑扎在激光测振仪6上。

具体而言，固定金属片11可采用厚度为2mm的长方形金属片，且该金属片从中间进行折弯，折弯后的金属片形成135°夹角。一边打孔后沿水平方向套设在伸缩杆8的上端部，并用螺母9进行固定，将镀银的反射镜面固定在折弯后的金属片的另一边，且整个固定金属片11可围绕伸缩杆8的中心点进行360°旋转。

具体而言，上述变压器振动测量装置还包括电源模块2，电源模块2与激光测振单元连接，用于为激光测振单元提供电能。

优选的，电源模块2可以为蓄电池、锂电池等能够提供电能的部件。

上述变压器振动测量装置在使用时，通过支撑单元支撑激光测振单元，并带动激光测振单元转动至预设的位置，同时伸缩单元与激光测振单元连接并同步转动，并且，伸缩单元上端设置反射单元10，通过伸缩单元带动反射单元10沿竖直方向移动，以将反射单元10移动至与变压器外侧面同一水平位置，激光测振单元竖直向上发射激光，反射单元10将激光反射至变压器表面，并将变压器表面反射回的激光反射至激光测振单元，从而通过激光测振单元输出变压器的表面振动特性数据，并将表面振动特性数据输出至移动终端1，通过移动终端1进行表面振动特性数据的显示、存储以及后续处理，同时，还能够通过移动终端1对激光测振单元进行控制。

可以看出，上述变压器振动测量装置通过激光测振的方式进行变压器的表面振动测量，可以在不接触变压器表面的情况下，测量其振动特性，从而可以有效的解决布点的难题和安全性的问题，不仅提高了测量变压器表面振动特性时的工作效率，还提高了安全性。

参阅图2所示，基于上述实施例的另一种可能的时实现方式中，提出了一种基于激光测振的变压器振动测量方法，该方法采用上述变压器振动测量装置实施。具体包括以下步骤：

步骤一S101：激光测振单元发射激光，通过反射单元将激光反射至变压器的表面；

步骤二S102：激光测振单元接收变压器表面反射后的激光，并输出变压器的振动特性数据；

步骤三S103：激光测振单元将振动特性数据输出至移动终端。

具体而言，激光测振单元将振动特性数据输出至移动终端后，通过移动终端对采集的变压器的振动特性数据输进行显示，以使得操作人员能够清楚的获知变压器表面的振动特性。同时，移动终端还对其采集的振动特性数据进行记录存储。

具体而言，在进行变压器的振动测量时，首先将上述变压器振动测量装置安装至预设位置，同时将激光测振单元转动至预设位置。将伸缩单元的高度调整至与变压器相同高度的位置，再转动反射单元至预设的光线反射位置，以进行激光的反射。

具体而言，在变压器振动测量装置安装完成之后，开启变压器振动测量装置，即，开启激光测振单元进行变压器表面的振动测量，从而获取变压器的表面振动特性数据。

具体而言，激光测振单元发射的激光通过反射单元反射至变压器的表面后，变压器的表面将发射至其表面的激光进行反射，由变压器的表面反射的激光再次反射至反射单元，通过反射单元将变压器的表面反射的激光反射至激光测振单元，激光测振单元根据其接收的变压器的表面反射的激光输出变压器表面的振动特性数据。

具体而言，在激光测振单元完成变压器的表面振动特性数据采集后，激光测振单元将采集的变压器的表面振动特性数据输出至移动终端1，移动终端1对变压器的表面振动特性数据进行显示、存储以及处理。

具体而言，移动终端1还用于对激光测振单元进行控制，即，控制激光测振单元的开启与关闭。

可以看出，采用上述变压器振动测量方法，通过激光测振的方式进行变压器的表面振动测量，可以在不接触变压器表面的情况下，测量其振动特性，从而可以有效的解决布点的难题和安全性的问题，不仅提高了测量变压器表面振动特性时的工作效率，还提高了安全性。

参阅图3所示，采用上述变压器振动测量装置对10kV配变变压器表面的振动进行了测试，测试结果如图3所示，采用直接法和采用该装置的反射法都可以有效的测量其表面振动特性，变压表面振动主要是以50Hz的倍频100Hz，200Hz为主，在主频率成分上的误差小于1dB，该装置有效的提高了其测试的便携性、安全性和测试效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。