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專利名稱：電弧及射頻頻譜的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及射頻頻譜及電弧的檢測(cè)，以及用作響應(yīng)這種射頻頻譜的系統(tǒng)或用于防止因電弧而損壞的系統(tǒng)。
如果給定電弧或電火花為無(wú)線通信的首要措施，有可能意想不到的是持續(xù)存在對(duì)檢測(cè)比如由電路中的電弧產(chǎn)生的射頻噪音的射頻頻譜的需要。但是，這種需要在電源系統(tǒng)和其它電路中的偶然電弧引起的電火災(zāi)和其它嚴(yán)重?fù)p壞方面特別重要。在這一方面，盡管熔斷器和電路斷路器能夠防止嚴(yán)重的過(guò)載狀態(tài)，它們對(duì)防止通常在低于將熔斷器燒斷或已設(shè)定電路斷路器跳閘的電平的電流電平時(shí)所出現(xiàn)的偶然電弧和電火花所可能造成的損害一般無(wú)效。
另一方面，電故障檢測(cè)問(wèn)題已經(jīng)歷了長(zhǎng)期實(shí)踐。例如，1923年7月17日頒布的H.M.Stoller的美國(guó)專利1，462，053，以及1967年3月7日頒布的A.R.VanCortlandtWarrington的美國(guó)專利3，308，345說(shuō)明了用于故障檢測(cè)的諧振電路的不同用途。1973年4月17日頒布的J.L.Heins的美國(guó)專利3，728，620利用耦合于線路一端的可變頻率源構(gòu)成傳輸線作為故障指示與尋找的諧振電路。1973年8月7日頒布的C.W.Kaiser的美國(guó)專利3，751，606和分別于1975年9月9日及1980年10月21日頒布的J.T.Peoples的美國(guó)專利3，904，839和4，229，626公開(kāi)了利用解調(diào)器、相位比較器以及其它電路的回路故障探測(cè)器。
1977年2月1日頒布的D.R.Roberts的美國(guó)專利4，006，410提出了通過(guò)僅處理那些不沿系統(tǒng)的線路傳播的高頻分量精確定出電暈放電位置。1986年9月2日頒布的Loftness的美國(guó)專利4，609，866提出了以接收和放大順序VHF和UHF但不必進(jìn)行頻率交換的方法來(lái)探尋電系統(tǒng)干擾。1984年8月14日頒布的B.D.Russell，Jr.，的美國(guó)專利4，466，071，公開(kāi)了高阻抗故障檢測(cè)裝置和利用微計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方法。1986年9月24日頒布的R.M.Bulley的美國(guó)專利4，543，524著眼于頻譜分析儀領(lǐng)域，而1978年2月7日頒布的R.L.Shimp的美國(guó)專利4，072，899則著重于射頻漏池檢測(cè)領(lǐng)域。
盡管已有上述資料以及一些良好建議，但是由電弧和電火花引起的電火災(zāi)及其它損害繼續(xù)破壞電源和其它系統(tǒng)，以及安裝了這些電設(shè)備的建筑物、森林和街道。
此外，易錯(cuò)誤報(bào)警一直是令人灰心的問(wèn)題，因?yàn)檗D(zhuǎn)換瞬態(tài)、來(lái)自無(wú)線電和電視發(fā)射機(jī)和其它資源的幅射極易觸發(fā)電弧檢測(cè)器中的錯(cuò)誤報(bào)警。
在另一方面，機(jī)器、電路和設(shè)備常常由于某些原因出故障導(dǎo)致?lián)p害，而若事先對(duì)異常電弧進(jìn)行檢測(cè)則可防止這種損害。例如，電動(dòng)馬達(dá)的換向器在它們的電刷用壞時(shí)常常損壞，這是因?yàn)榻饘偎⑽张で恋綋Q向器。由于這種磨損伴有嚴(yán)重電弧，對(duì)這種電弧進(jìn)行早期檢測(cè)則可提醒你實(shí)行防范措施。當(dāng)然，這僅是可靠的電弧檢測(cè)是如何有益的代表性實(shí)例。
本發(fā)明的一般目的是克服上述缺點(diǎn)和滿足上面提出或此處另外表達(dá)和隱含的需要。
本發(fā)明的有關(guān)目的是提供用于檢出射頻噪聲中的不同瞬時(shí)射頻頻譜的改進(jìn)方法和裝置。
本發(fā)明的相關(guān)目的是提供用于檢出電路中電弧的發(fā)生的改進(jìn)方法和裝置。
本發(fā)明的其它目的在進(jìn)一步的公開(kāi)中將變得更為顯而易見(jiàn)。
本發(fā)明歸于用于檢出射頻噪聲中的不同瞬時(shí)射頻的寬帶頻譜的方法和裝置，綜合包含以下步驟或措施抑制頻率在該寬帶內(nèi)的外來(lái)窄帶信號(hào)，將大量不同瞬時(shí)射頻變換為這些不同瞬時(shí)射頻的組合頻率，以及從該組合頻率檢出所述頻譜。
從其類似方面來(lái)講，本發(fā)明歸于用于檢測(cè)射頻噪聲中不同瞬時(shí)射頻的寬帶頻譜的裝置，綜合包含具有耦合于頻譜發(fā)生源的輸入端、用于所復(fù)制的一個(gè)頻譜的第一輸出端和用于所復(fù)制的另一頻譜的第二輸出端的射頻信號(hào)復(fù)制器，具有耦合于所述第一輸出端的第一射頻輸入端、耦合于所述第二輸出端的第二射頻輸入端以及組合施加于那些第一和第二輸入端的射頻的射頻混合器輸出端的射頻混合器，以及具有耦合于射頻混合器輸出端的輸入端和用于輸出表示所述噪聲的已檢出不同瞬時(shí)射頻組合的輸出端的頻率組合檢波器。
由下列通過(guò)附圖中實(shí)例說(shuō)明的、對(duì)最佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其各種目的和方面將會(huì)變得更易理解，附圖中相同數(shù)字標(biāo)號(hào)表示相同或等效部分，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電弧特性的射頻(RF)檢拾器的透視圖;
圖2是圖1的檢拾器的電路圖;
圖3是按照本發(fā)明實(shí)施例的放大器、濾波器及混頻器組件的方框圖;
圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例用作電弧檢測(cè)和毀壞防止的接收機(jī)-解調(diào)器、時(shí)序邏輯和繼電器/發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器的方框圖;以及圖5是可以例如用在圖3裝置中的本發(fā)明替換實(shí)施例的方框圖。
附圖示出用于檢出和作用在射頻噪聲中的不同瞬時(shí)射頻寬帶頻譜上的方法和裝置，還示出用于檢出電路中電弧或電火花的出現(xiàn)的方法和裝置，均是按照本發(fā)明目前最佳的實(shí)施例。
隨著本公開(kāi)的進(jìn)一步闡述，可更具體地看到這些方法和裝置抑制頻帶在寬帶內(nèi)的外來(lái)窄帶信號(hào)，并從射頻噪聲檢出表示該頻譜的大量不同瞬時(shí)射頻的組合。為了檢測(cè)電弧的發(fā)生，所示方法和裝置從該電弧產(chǎn)生的不同瞬時(shí)射頻的寬帶的頻譜起作用，并通過(guò)從該弧產(chǎn)生的不同瞬時(shí)射頻的寬帶檢出大量不同瞬時(shí)射頻的組合。
在這方面，電路和接觸導(dǎo)線中的電流、接觸不良、干擾、磨損的碳刷、損壞或過(guò)于顫動(dòng)的觸點(diǎn)及其它不完善性可產(chǎn)生電弧或電火花，接著產(chǎn)生由電弧輻射并(或)按照趨膚效應(yīng)沿該電路的導(dǎo)體傳播的射頻(RF)噪聲。實(shí)際上，電弧或電火花(以下簡(jiǎn)稱為“電弧”)產(chǎn)生的RF噪聲包含不同瞬時(shí)射頻的寬帶的頻譜，在此稱之為電弧的“RF特性”。
可用天線、近場(chǎng)電容耦合器、鐵氧體磁心RF變壓器、或另一RF能量檢拾器來(lái)拾取電弧的RF特征樣本。
作為實(shí)例而不當(dāng)作限制，圖1示出用于拾取在承載負(fù)載電流的電路導(dǎo)線13之間或之中的干擾或其它故障形成的、或由開(kāi)關(guān)、換向器或其它元件的過(guò)分跳火形成的電弧12的RF特征的鐵氧體磁心RF變壓器10。所示出的變壓器10含有由沿剖線16接合并由緊固卷帶17固定在一起的半邊鐵心14和15組成的鐵氧體塊。事實(shí)上導(dǎo)線13用作變壓器10的初級(jí)繞組，銅條拾取連接線18用作變壓器10的次級(jí)繞組。
圖2是圖1所示檢拾器的電路圖。圖1所示電路板20載有包括輸入和輸出匹配電阻22和23并饋入檢拾器輸出端24的濾波器21。濾波器21和附圖中示出的后續(xù)濾波器目的是保證檢測(cè)到的表示電弧12的差頻不能在電路中由具有相同頻率的外部噪聲模擬。例如，存在以類似于由當(dāng)前描述的電路檢測(cè)的差頻的頻率發(fā)射信號(hào)的工業(yè)發(fā)射機(jī)和其它射頻信號(hào)源。這些外部信號(hào)均不影響這種檢測(cè)電路的工作。高通或帶通濾波器可以用于該場(chǎng)合。作為實(shí)例，可設(shè)定在當(dāng)前描述的電路中用作相同目的的濾波器21和其它濾波器濾除20MHz以下的頻率，而讓20MHz以下的頻率通過(guò)，如果在10MHz區(qū)別的差頻被利用，例如，如下文更完整描述。概括地說(shuō)，本發(fā)明實(shí)施例實(shí)質(zhì)上從射頻噪聲消除了其頻率為不同瞬時(shí)射頻的組合的那些分量，如以下更為完整地描述的。
作為實(shí)例，電弧電流的RF分量保留在從1MHz到500MHz的頻譜范圍內(nèi)。在所示實(shí)施例中，用高通濾波器21減少20MHz以下的RF分量。20MHz以及更高的電弧特征分量通過(guò)接插件24和25耦合到放大器、濾波器及圖3所述混頻器組件的輸入端。特別地，已濾波的RF特征從檢拾器輸出端的接插件24施加于寬帶輸入變壓器26(XFMR)的輸入接插件25。在本發(fā)明的實(shí)施例中，檢波器將響應(yīng)在20MHz到200MHz范圍內(nèi)平均為-70dbm的電弧噪聲功率譜電平。
輸入變壓器26的輸出信號(hào)通過(guò)另一20MHz高通濾波器27施加于第一增益級(jí)28，以進(jìn)一步減少20MHz以下頻譜中的信號(hào)和(或)脈沖噪聲。該級(jí)28最好是提供28db的從0.5MHz到500MHz的穩(wěn)定寬帶增益的密封型放大器。該放大器驅(qū)動(dòng)下一20MHz高通濾波器29，接著濾波器29驅(qū)動(dòng)另一28db寬帶放大器31。該第二放大器31驅(qū)動(dòng)一個(gè)1∶1級(jí)間變壓器32。該變壓器的次級(jí)以地下平衡結(jié)構(gòu)操作，推挽驅(qū)動(dòng)兩個(gè)20MHz高通濾波器33和34。進(jìn)入各濾波器的驅(qū)動(dòng)電源阻抗受到相對(duì)濾波器顯現(xiàn)的終端阻抗的影響。這些濾波器33和34驅(qū)動(dòng)平衡混頻器37的兩個(gè)輸入端口35和36。這樣施加于平衡混頻器任一輸入端口的在20MHz以下區(qū)域內(nèi)的信號(hào)電平被衰減，其超過(guò)單個(gè)20MHz高通濾波器的帶外衰減。混頻器37的輸出38施加于帶通濾波器39。
圖3是用于將射頻噪聲與其復(fù)制相混合并從這種混合的射頻噪聲檢測(cè)出大量不同瞬時(shí)射頻的差值或其它組合的典型方法和裝置。圖3及其等效電路將射頻噪聲復(fù)制為兩路，比如32、33、35和34、36，并將這兩路之一的射頻噪聲與這兩路的另一路的射頻噪聲混合，以產(chǎn)生電弧特性或其它射頻噪聲中大量不同瞬時(shí)射頻的有效期值或其它組合。
在整個(gè)射頻處理系統(tǒng)中，注意使20MHz以下區(qū)域的信號(hào)分量和增益有效性最小。當(dāng)將在0.5MHz到200MHz范圍內(nèi)平均-70dbm的寬帶噪聲功率譜加至RF輸入變壓器26時(shí)，加于混頻器37各輸入端的信號(hào)在20MHz到200MHz區(qū)域內(nèi)為-35dbm到-40dbm。在20MHz以下該信號(hào)電平在混頻器各輸入端低于-70dbm。帶通濾波器39的輸出為集中于濾波器39的通帶的-50dbm到-55dbm。考慮到施加于平衡混頻器的輸入電平，15db的變換損失是適當(dāng)?shù)摹Ｐg(shù)語(yǔ)“變換”是對(duì)例如在組合兩個(gè)輸入信號(hào)以將它們的頻率轉(zhuǎn)換為它們的差頻或諸如本文所公開(kāi)的另一組合頻率的混頻器中發(fā)生的頻率變換的眾所周知的表達(dá)方式。在所述實(shí)施例中，頻率變換器或混頻器37的輸出是構(gòu)成所檢出電弧的寬帶RF特性的任何兩個(gè)或多個(gè)幾乎連續(xù)的噪聲脈沖之間瞬時(shí)差頻的結(jié)果。
諸如繼電器瞬變、開(kāi)關(guān)噪聲、馬達(dá)碳刷噪聲、外部無(wú)線電發(fā)射等的外來(lái)輸入產(chǎn)生在作為公共模式輸入的混頻器輸入端35和36到達(dá)的窄帶信號(hào)。這些信號(hào)趨向于在平衡混頻器37內(nèi)消失，或者，如果在時(shí)間或頻率上略為偏移則不產(chǎn)生差頻電平上的有效信號(hào)。結(jié)果是系統(tǒng)響應(yīng)為電弧的RF特性的低電平、寬帶輸入，但不響應(yīng)外來(lái)干擾的更高電平。這提供要求的穩(wěn)定性和抗故障輸出。
本發(fā)明的最佳實(shí)施例為混頻器38和帶通濾波器39選擇10.7MHz瞬時(shí)差頻。對(duì)于那些可在市場(chǎng)上購(gòu)得的元件這是通常使用的IF頻率，并且受到國(guó)際慣例的保護(hù)。其它受保護(hù)的IF頻率也可用于該場(chǎng)合。
帶通濾波器39的已處理10.7MHz輸出通過(guò)接頭40施加于圖4所示的集成電路頻移鍵控(FSK)接收機(jī)-解調(diào)器42。該信號(hào)通過(guò)用于外來(lái)頻偏信號(hào)抑制的中心在10.7MHz的受控“Q”調(diào)諧電路43耦合于FSK接收機(jī)。通過(guò)接頭140供給正的供電電壓。接頭40和140在圖3和圖4中示出在兩圖中均指定為41的端接板上。實(shí)際上，41在兩個(gè)圖中可是一個(gè)相同的端接板，并可含有圖4所示的復(fù)位59的額外接頭。
FSK接收機(jī)-解調(diào)器42的輸出以兩種形式出現(xiàn)，在輸出端44為正比于信號(hào)電平的DC，在輸出端45為解調(diào)的白噪聲AC分量。輸出端44上的信號(hào)電平不響應(yīng)瞬變脈沖輸入，而如果外部的連續(xù)波無(wú)線電信號(hào)找到了它自己進(jìn)入接收機(jī)的途徑則在輸出端45上無(wú)AC分量。該接收機(jī)42在44提供其載波電平DC輸出，且其包括由于平衡混頻器37產(chǎn)生頻率或相位偏移的結(jié)果在45產(chǎn)生白噪聲輸出的積分檢波器142。
接收機(jī)輸出端44的載波電平DC通過(guò)雙時(shí)間常數(shù)電路47加至電壓跟隨器46。正向變化電壓跟隨器輸出驅(qū)動(dòng)反相器48和比較器49的非反相輸入端。跟隨器46和反相器48的組合輸出驅(qū)動(dòng)雙色發(fā)光二極管(LED)51。該LED正常時(shí)為綠色，但隨著電弧現(xiàn)象的長(zhǎng)度和(或)嚴(yán)重性的增加，將通過(guò)橙色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。該LED51稱之為“電弧現(xiàn)象指示器”。
跟隨器46的第二輸出通過(guò)包含電容器53的雙時(shí)間常數(shù)網(wǎng)絡(luò)52施加于比較器49的非反相輸入端。來(lái)自接收機(jī)42輸出端45的解調(diào)后的噪聲交流(AC)分量交流耦合并箝位于54，以提供正比于已解調(diào)噪聲幅度的負(fù)向直流(DC)。在這點(diǎn)上可回想由于平衡混頻器37產(chǎn)生的頻率或相位偏移的結(jié)果集成電路接收機(jī)42之內(nèi)的積分檢波器在45產(chǎn)生白噪聲輸出。正比于已解調(diào)噪聲幅度的負(fù)向DC施加于包含電容器57并驅(qū)動(dòng)比較器49的反相輸入端的雙時(shí)間常數(shù)網(wǎng)絡(luò)56。
為觸發(fā)及鎖住比較器49，必須提供兩個(gè)DC輸入并穿過(guò)另一輸入DC電平。由網(wǎng)絡(luò)52和56的雙RC時(shí)間常數(shù)確定在其上DC電平對(duì)與各輸入端相關(guān)聯(lián)的電容器53和57充電和放電的速率。對(duì)于各種終端結(jié)果要求這些值是不同的。為比較器49被觸發(fā)及鎖住時(shí)，通過(guò)將接插件41的引線141接地、比如用按鈕59，使其復(fù)位。
在正常工作期間，比較器49的輸出為低。該輸出耦合于場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)61的柵極。該FET的漏極保持為高電平并耦合于另一FET62的柵極。當(dāng)其柵極保持的高電平、FET62飽和并且繼電器63被激勵(lì)。FET61和FET62的源極均連接于雙色LED65。該LED是電弧報(bào)警指示器，并在正常工作期間為綠色，當(dāng)發(fā)生電弧報(bào)警時(shí)則轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色。在電弧報(bào)警狀態(tài)期間，通過(guò)LED65的綠色半部、FET62和繼電器63的電流被中斷，使得LED65的綠色半部息滅且繼電器63中斷供電。比較器49改變狀態(tài)，其輸出變高使得FET61飽和，并操作LED65的紅半部分。當(dāng)比較器49復(fù)位時(shí)，比如通過(guò)按壓按鈕59，電路返回正常狀態(tài)。
框66可以是諸如鈴、喇叭一類的報(bào)警裝置、電路斷路器或電源切斷開(kāi)關(guān)可連接于其上的接線板，或可以是這種報(bào)警裝置、斷路器或開(kāi)關(guān)本身的符號(hào)。
在兩種情況下，由所示電路或在本發(fā)明范圍內(nèi)其它情況下檢出的電弧12或其它可能造成損壞的電弧可在任何嚴(yán)重?fù)p壞出現(xiàn)之前安全地終止。
作為特別優(yōu)點(diǎn)，所示實(shí)施例使操作者能夠估計(jì)電弧的嚴(yán)重程度。不顯著的電弧將不觸發(fā)警報(bào)，但是仍將LED51的顏色改變?yōu)槌壬Ｔ趫?bào)警狀態(tài)不關(guān)閉電源或斷開(kāi)電弧電路的系統(tǒng)中，操作者可從LED51的顏色知道電弧是否嚴(yán)重或是否僅為暫時(shí)性。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是其實(shí)施例可用標(biāo)準(zhǔn)元件實(shí)現(xiàn)。例如，接收機(jī)-解調(diào)器42可以是例如在MOTOROLA線性和接口集成電路目錄(1988)第8-65到8-70頁(yè)中描述的MC13055型IC的寬帶FSK接收機(jī)。在該情況下，輸出端44可以是載波檢測(cè)管腳13，輸出端45可以是數(shù)據(jù)輸出管腳16，在8-65后半頁(yè)上示出的其它管腳的次序?qū)嶋H上是將圖4所示上下顛倒，還可參考MOTOROLA電路目錄第2-57到2-60頁(yè)由四線單供電比較器(QuadSingleSupplyComparators)LM139，A型IC作為實(shí)現(xiàn)元件46、48和49的實(shí)例。
同樣，可參考微電路(Mini-Circuits)(SF-89/90)的RF/IF信號(hào)處理指南，以第18頁(yè)上的SBL-1型頻率混合器的形式作為混頻器37的實(shí)例，以38和39頁(yè)上的MAN-1型IC的放大器的形式作為元件28和31的實(shí)例，以52和53頁(yè)上的RF變壓器的形式作為元件26和32的實(shí)例，以及以61頁(yè)上所示的PHP-50型的高通濾波器的形式作為元件21、27、29、33和34的實(shí)例。帶通濾波器39可以是由相同公司制造并在例如微波和RF(1990年7月)中描述的帶通濾波器PBP-10.7(MHz)。
然而，本發(fā)明的范圍不局限于具體裝置。例如，如果容許減弱噪聲抑制或者如果以另一方式實(shí)現(xiàn)噪聲抑制，則可刪除附圖中所示的一個(gè)或多個(gè)濾波器。類似地，元件32、33和34構(gòu)成一射頻信號(hào)復(fù)制器，該復(fù)制器具有一個(gè)耦合于有待檢測(cè)的頻譜發(fā)生源的輸入端，用于輸出該復(fù)制器所復(fù)制的一個(gè)頻譜的33上的第一輸出端以及用于輸出該復(fù)制器所復(fù)制的另一頻譜的34上的第二輸出端。本發(fā)明的范圍當(dāng)然不局限于使用這些元件。
射頻混合器37具有耦合于信號(hào)復(fù)制器第一輸出端的第一射頻輸入端35，耦合于信號(hào)復(fù)制器第二輸出端的第二射頻輸入端36，以及用于施加于所述第一和第二輸入端、例如可以是噪聲頻譜中或電弧特性中不同瞬時(shí)射頻的差頻的射頻組合的射頻混合器輸出端38。但是，可用另一類型的頻率變換器來(lái)代替本發(fā)明范圍內(nèi)的這些所示出的元件。如眾所周知的，非線性元件已被用于混頻或頻率變換場(chǎng)合。
頻率組合檢測(cè)器42具有一個(gè)耦合于射頻混合器輸出端37的比如43上的輸入端，并包含一個(gè)輸出端44，用于輸出，表示電弧或其它噪聲的不同瞬時(shí)射頻的已檢出差值或其它組合。
正如從該公開(kāi)所明顯看到的。為基本上消除外來(lái)的射頻干擾已公開(kāi)了多種裝置，包括例如具有在不同瞬時(shí)射頻的差頻或其它檢出的組合以上的通帶、在信號(hào)源12與32上的射頻復(fù)制器輸入端之間的高通濾波器21、27和(或)29。用于基本上消除外來(lái)射頻干擾的其它措施包含混頻器37或其它頻率變換器和(或)射頻混合器輸出端38與頻率組合檢波器或接收機(jī)-解調(diào)器輸入端之間、具有在不同瞬時(shí)射頻的差頻或其它已檢出組合上的通常的帶通濾波器39的平衡特性和操作。
圖4進(jìn)一步公開(kāi)了連接于頻率混合檢波器或射頻接收機(jī)-解調(diào)器42、用于指示電弧特性或其它頻譜的出現(xiàn)的裝置。例如，除了跟隨器46、反相器48和LED51，或作為替換，連接于射頻接收機(jī)-解調(diào)器42的跟隨器46、比較器49、繼電器63和(或)LED65響應(yīng)電弧特性或其它頻譜的發(fā)生形成報(bào)警狀態(tài)。
頻率混合檢波器可包含用于產(chǎn)生正比于混頻器輸出端38上的信號(hào)電平的第一信號(hào)的第一裝置42以及用于根據(jù)射頻混合器37中的頻率或相位偏移產(chǎn)生第二信號(hào)的第二裝置142。該裝置包含連接于第一裝置42、用于表示電弧特性或其它頻譜的出現(xiàn)的諸如46、47、48、51的第三裝置，以及連接于第一裝置并連接于第二和第二裝置中的至少一個(gè)裝置、用于響應(yīng)電弧特性或其它頻譜的發(fā)生形成報(bào)警狀態(tài)的諸如49、52、61、62、63、65、66的第四裝置。
如果信號(hào)源是形成有待檢測(cè)的射頻噪聲的電弧12，則提供裝置將射頻噪聲耦合到射頻復(fù)制器或變壓器的輸入端25。原則上，可將天線應(yīng)用于該場(chǎng)合。然而，為了減小射頻干擾幅照，鐵氧體磁心變壓器10最好連接在電弧電路13或其它信號(hào)源與射頻復(fù)制器輸入端或?qū)拵ё儔浩鬏斎攵?5之間。
圖5示出不要求最佳性能時(shí)可用在本發(fā)明范圍內(nèi)的可使用的比較方案。不象圖3在34復(fù)制射頻噪聲，圖5電路產(chǎn)生象上述包含不同瞬時(shí)射頻的寬帶頻譜的射頻噪聲一樣還含有不同射頻的寬帶噪聲信號(hào)。寬帶噪聲發(fā)生器68在該場(chǎng)合可代替上述變壓器32與混頻器37之間兩路徑中的另一路徑中的濾波器34。在這種情況下，僅有一條拾取射頻噪聲的路徑從變壓器32通過(guò)濾波器33到第一混頻器輸入端35，而第二混頻器輸入端36由發(fā)生器68提供寬帶噪聲。可利用任何類型的寬帶噪聲發(fā)生器，只要它提供上述不同射頻，如同一般具有噪聲二極管以及諸如此類的情況。
也在圖5中示出的上述混頻器此時(shí)將來(lái)自變壓器32的射頻噪聲與來(lái)自發(fā)生器68的寬帶噪聲信號(hào)混合，以在該混頻器輸出端產(chǎn)生大量不同瞬時(shí)射頻的差值或其它組合，以檢測(cè)電弧或其它電弧特性或其它射頻頻譜，象圖4一樣。換言之，除了用寬帶噪聲發(fā)生器68代替高通濾波器和將變壓器32的下部輸出端接地外，該電路可與圖3和4中相同，帶有或無(wú)需圖2。
在圖1中，已強(qiáng)調(diào)了截?cái)鄬?dǎo)體13中或?qū)w之間的電弧的發(fā)生。但是，在圖2中象征性示出的電弧12可表示例如旋轉(zhuǎn)式換向器上、接觸器中或其它電子元件中的過(guò)度飛弧。在這種情況下，圖2、3、4或5的電路也可用于檢出這種過(guò)度飛弧。LED51可用于指示過(guò)度飛弧，而繼電器63可用于在換向器損壞，接觸器燒壞或電子元件另外損壞之前關(guān)斷馬達(dá)、接觸器或其它元件。然后在恢復(fù)操作之前采取補(bǔ)救措施。
本說(shuō)明書(shū)的徹底公開(kāi)將為本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯提供和暗示本發(fā)明及其等價(jià)物的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種其它改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種檢出射頻噪聲中不同瞬時(shí)射頻的寬帶頻譜的方法，其特征在于綜合含有以下步驟抑制頻率在所述寬帶內(nèi)的外來(lái)窄帶信號(hào)(21-29)，將所述不同瞬時(shí)射頻變換為所述不同瞬時(shí)射頻的組合(37)，以及從所述混合頻率檢出所述頻譜。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于包含步驟從所述射頻噪聲基本上消除頻率對(duì)應(yīng)于表示所述頻譜的所述組合頻率的分量(21，27，29)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包含步驟將所述射頻噪聲與其復(fù)制(32-34)混合(37)，以及從混合的射頻噪聲檢出表示所述頻譜的所述不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率(42)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包含步驟將所述射頻噪聲復(fù)制到兩條路徑(33，34)中，以及將來(lái)自所述兩路徑之一的射頻噪聲與來(lái)自所述兩路徑中另一條路徑的射頻噪聲混合，以產(chǎn)生所述大量不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于包含步驟產(chǎn)生正比于所述組合頻率的信號(hào)電平的第一信號(hào)(44)，產(chǎn)生響應(yīng)由變換產(chǎn)生的頻率或相位偏移的第二信號(hào)(45)，根據(jù)所述第一信號(hào)指示所述頻譜的出現(xiàn)(51)，以及由所述第一與第二信號(hào)的比較產(chǎn)生報(bào)警狀態(tài)(65，66)。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于由電弧(12)產(chǎn)生不同瞬時(shí)射頻寬帶的所述頻譜，以及通過(guò)從所述電弧產(chǎn)生的不同瞬時(shí)射頻的所述寬帶檢出大量所述不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率檢出所述電弧的發(fā)生。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于含有步驟產(chǎn)生還包括不同射頻的寬帶噪聲信號(hào)(68)，以及將所述射頻噪聲與所述寬帶噪聲信號(hào)混合以產(chǎn)生大量不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述組合頻率是從所述射頻噪聲檢出的所述大量不同瞬時(shí)射頻的差頻。
9.用于檢測(cè)射頻噪聲中不同瞬時(shí)射頻寬帶頻譜的裝置，綜合包含用于抑制頻率在所述寬帶內(nèi)的外來(lái)窄帶信號(hào)的裝置(21-29)，連接到所述抑制裝置、用于將所述不同瞬時(shí)射頻變換為所述不同瞬時(shí)射頻的組合頻率的裝置(32-37)，以及連接到所述變換裝置、用于從所述組合頻率檢出所述頻譜的裝置(42)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于包含耦合于所述抑制裝置、用于從所述射頻噪聲基本上消除頻率對(duì)應(yīng)于表示所述頻譜的所述組合頻率的分量的裝置(21，27，29)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于包含用于將所述射頻噪聲與其復(fù)制混合的裝置(32-34)，用于從混合射頻噪聲檢出表示所述頻譜的所述大量不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率的所述檢測(cè)裝置。
12.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于包含寬帶噪聲發(fā)生器(68)，包含用于將所述射頻噪聲與來(lái)自所述發(fā)生器(68)的寬帶噪聲混合以產(chǎn)生表示所述頻譜的大量不同瞬時(shí)射頻的所述組合頻率的所述變換裝置。
13.如權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于所述檢波裝置(42)檢測(cè)所述大量不同瞬時(shí)射頻的差頻作為從所述射頻噪聲檢出的所述組合頻率。
14.用于檢測(cè)射頻噪聲中不同瞬時(shí)射頻的寬帶頻譜的裝置，綜合包含具有耦合于所述頻譜源的輸入端，所復(fù)制的一個(gè)頻譜的第一輸出端(32)以及所復(fù)制的另一頻譜的第二輸出端的射頻信號(hào)復(fù)制器(32-34)，具有耦合于所述第一輸出端的第一射頻輸入端(35)，耦合于所述第二輸出端的第二射頻輸入端(36)，以及施加于所述第一和第二輸入端的射頻組合的射頻混合器輸出(38)的射頻混合器(37)，以及輸入端耦合于所述射頻混合器輸出端，并具有一個(gè)用于輸出表示檢出的所述不同瞬時(shí)射頻組合的信號(hào)的輸出端(44)的頻率組合檢波器(42)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于包含耦合于所述射頻信號(hào)復(fù)制器、用于基本上消除外來(lái)射頻干擾的裝置(21-29，39)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于所述頻率組合檢波器是射頻接收機(jī)-解調(diào)器(42)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于包含連接于所述射頻接收機(jī)-解調(diào)器、用于指示所述頻譜的出現(xiàn)的裝置(46-51)。
18.如權(quán)利要求16所述的裝置，其特征在于包含連接于所述射頻接收機(jī)-解調(diào)器、用于根據(jù)所述頻率的出現(xiàn)提供報(bào)警狀態(tài)的裝置(49-66)。
19.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于所述頻譜源是形成所述射頻噪聲的電弧(12)，以及所述裝置包含用于將所述射頻噪聲耦合于射頻復(fù)制器輸入端的裝置(10-31)。
20.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于包含連接在所述源(12)與射頻復(fù)制器輸入端之間的鐵氧體磁心變壓器(10)。
全文摘要
檢出電路中電弧或射頻噪聲中不同瞬時(shí)射頻寬帶頻譜的方法和裝置。例如借助于濾波器或平衡混頻器抑制頻率在寬帶內(nèi)的外來(lái)窄帶信號(hào)。混頻器的輸入可由具有耦合于頻譜源的輸入端的射頻信號(hào)復(fù)制器供給。連接于混頻器輸入端的復(fù)制器以所復(fù)制的一個(gè)頻譜作為第一輸出，連接于混頻器另一輸入端的復(fù)制器以所復(fù)制的另一頻譜作為第二輸出。射頻混合器還在其另一輸入端上接收寬帶噪聲發(fā)生器的輸出。例如用輸入端耦合于射頻混合器輸出的頻率組合檢波器檢出表示頻譜或電弧的大量不同瞬時(shí)射頻的組合。
文檔編號(hào)G01R31/00GK1077031SQ9210245
公開(kāi)日1993年10月6日 申請(qǐng)日期1992年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月1日
發(fā)明者小·H·M·哈姆, J·J·基南 申請(qǐng)人:亨德里機(jī)械工廠